[發明專利]點陣夾芯結構彎曲試驗裝置

有效

• 申請號: 201810706442.6
• 申請日: 2018-07-01
• 公開（公告）號: CN108844831B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 龍連春;張嘉;王林剛;梁言
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01N3/20
• 分類號: G01N3/20;G01N3/02;G01N3/04
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發明公開了點陣夾芯結構彎曲試驗裝置，本實驗裝置主要由底部支撐部分、對中夾緊部分和測量部分組成，本實驗裝置可以有效地提高測量精度，降低測量成本，實現對點陣夾芯結構彎曲試驗撓度的高精度測量。該裝置可以很好的改善在加載過程中支撐座間隙的問題，同時實現對點陣夾芯結構中面的追蹤，得到高精度的撓度值，進而提高層合板的彎曲剛度的計算精度。

技術領域

本發明是一種對點陣夾芯結構彎曲力學性能試驗的新型試驗裝置，可以有效地提高測量精度，降低測量成本，實現對點陣夾芯結構彎曲試驗撓度的高精度測量。

背景技術

點陣夾芯結構自提出以來，其輕質、比剛度高和比強度大等優異的性能受到極大關注，除此之外，還有減震、散熱、吸聲、電磁屏蔽等特殊性質，是一種綜合考慮了材料設計、結構設計、功能設計等因素的新型結構功能材料。研究發現，點陣夾芯結構的等效剛度和等效強度與材料的等效密度成近似線性關系，與當前常用的輕質材料相比，具有更高的比強度與比剛度。在相對密度較小時，點陣夾芯結構的面內楊氏模量與面外強度比金屬泡沫等輕質材料分別高出兩個數量級以上和一個數量級以上。除承載外，點陣夾芯結構自身也是優良的緊湊熱交換器。大的孔穴率和開放式設計增加了散熱面積并有利于對流，將力學和熱交換性能的有機結合從而尋找到最優的散熱結構將對航空飛行器甚有裨益。點陣材料極強的可設計性使其可以根據實際要求進行多功能一體化設計，從而在航天、航空和航海等方面有著廣闊的前景。

點陣夾芯結構的應用離不開其剛度性能的測試。其中，點陣夾芯結構的彎曲剛度可以通過測量其三點彎試驗的載荷-撓曲線并經過相關計算得到，但目前通用的夾層結構彎曲性能試驗標準夾具精度較低，原因是其底座零件過多、連接復雜，零件連接存在間隙，在實驗加載過程中不可避免的產生與間隙相關的位移誤差，極大影響實驗精度。另外標準夾具無法準確測量點陣夾芯板相對中面法線方向的位移，與力學上定義的撓度有一定的差距。正是以上兩方面的不準確性，使得點陣夾芯結構層合板的彎曲剛度計算精度較低。

發明內容

為了改善現有的點陣夾芯結構層合板彎曲剛度測量精度過低的現狀，本發明提供了一種點陣夾芯結構彎曲實驗裝置。該裝置可以很好的改善在加載過程中支撐座間隙的問題，同時實現對點陣夾芯結構中面的追蹤，得到高精度的撓度值，進而提高層合板的彎曲剛度的計算精度。

本實驗裝置主要由底部支撐部分、對中夾緊部分和測量部分組成。

底部支撐部分對實驗裝置起支撐作用，包括支座(12)和支座墊塊(11)。支座墊塊(11)是在圓柱體的側面削去一部分形成一部分圓弧一部分平面的類圓柱體，支座墊塊(11)的平面寬度為20mm。支座墊塊(11)安裝在支座(12)上，支座墊塊(11)的平面部分用來支撐實驗試件，圓弧部分與支座(12)頂部的凹槽相配合，實現相對轉動。支座(12)放在實驗裝置工作臺上，支座(12)的凹槽半徑與支座墊塊(11)的圓弧部分半徑相同。

對中夾緊部分對實驗裝置的實驗試件起夾緊和對中作用，對中夾緊部分包括夾子(2)、緊固螺栓(10)、緊固螺母(7)和中軸螺釘(4)。實驗試件兩側的中軸線分別由每側的兩個中軸螺釘(4)中間確定，中軸螺釘(4)的位置與底部支撐處于同一豎直線上，中軸螺釘(4)由夾子(2)固定在實驗試件的兩側，通過擰緊夾子(2)上的緊固螺栓(10)，使中軸螺釘(4)固定在實驗試件上。

測量部分用以搭載位移計，測量部分包括橫梁(3)、門(9)、V型槽(5)、緊固螺釘(6)、測量板(13)和位移計(8)。每側兩個中軸螺釘(4)分別搭載一個橫梁(3)，橫梁(3)通過螺母固定在中軸螺釘(4)上，橫梁(3)分別通過一個圓形孔和一個槽型孔與兩個中軸螺釘(4)連接，槽型孔為中軸螺釘(4)留有一定的位移余量，使橫梁(3)在加載過程中進行調節并保持水平。橫梁(3)中部通過螺釘連接的V型槽(5)將位移計(8)固定在橫梁(3)上，位移計(8)下端頂在固定于實驗試件底部的測量板(13)上，用來測量實驗試件的中心撓度。

兩個門(9)分別通過螺釘連接橫跨于兩個橫梁(3)的兩端，兩個門(9)的中部各使用一個V型槽(5)固定位移計，用來測量實驗試件兩端的撓度。