[發明專利]測試纖維增強復合材料退化時力學性能的裝置及方法

有效

• 申請號: 201811017698.2
• 申請日: 2018-09-03
• 公開（公告）號: CN109115594B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 李暉;周星辰;羅忠;任利聰;張培;譚龍飛;張文彬;邵震
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/18
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 俞魯江

1.測試纖維增強復合材料退化時力學性能的裝置，其特征在于，包括移動變檔激振器（1）、無級變速器（2）、夾具（3）、固定機架（4）、支座（5）、底板（6）、滾珠絲杠（7）、傳動系統（8）、多功能環境箱（9）、通氣裝置（10）、減振固定塞（11）、絲杠傳動板（12），主電機（13）、副電機（14）、振針裝置（15）、復合梁（16）；

所述固定機架（4）下端由支座（5）固定，支座底部有底板（6）通過地腳螺栓連接于地面，滾珠絲杠（7）與固定機架（4）通過螺紋連接；傳動系統（8）由固定機架（4）所支撐，經過主電機（13）傳動至滾珠絲杠（7），移動變檔激振器（1）固定于底座上，經副電機（14）帶動無極變速器（2）驅動移動變檔激振器振動，副電機（14）與無極變速器（2）以及主電機（13）與減速器外端的輸出軸均通過套筒聯軸器相連，而主電機和副電機均通過螺栓連接固定在底板（6）上，多功能環境箱（9）通過螺栓連接固定在固定機架（4）表面；夾具（3）通過多功能環境箱（9）兩邊箱壁上的減振固定塞（11）穿入箱體內，而夾具外端分別由固定機架（4）和絲杠傳動板（12）固定；

所述移動變檔激振器（1）包括振動底座（17）、振動臺面（18）、轉輪機構（19）、曲柄滑塊機構（20）、減振彈簧（21）、轉輪系統（22）、棘輪彈簧機構（23）；

振動底座（17）焊接在底板（6）之上，振動臺面（18）經過空間球面副連接在曲柄滑塊機構（20）上面，通過曲柄滑塊帶動振動臺面振動；減振彈簧（21）通過底部的彈簧圈過盈配合連接于振動臺面（18）和振動底座（17）之上，轉輪機構（19）在振動底座（17）上通過過盈配合固定，在轉輪機構的中間兩輪盤的轉動桿中間將曲柄滑塊機構中的曲柄通過轉動副連接，而轉動桿通過棘輪彈簧機構（23）可進行檔位的變換，棘輪彈簧機構通過間隙配合固定在由轉輪系統（22）的輪盤的滑道之上；

所述傳動系統（8）包括減速器（42）、斜齒輪對（24）、蝸輪蝸桿（25）、齒輪傳動軸（26）、A型平鍵（27）、軸系固定套筒（28）、B型平鍵（29）、C型平鍵（30）、皮帶傳動系統（31）、固定板（32），減速器（42）通過A型平鍵（27）與副電機（14）鍵連接、斜齒輪對（24）、蝸輪蝸桿（25）均通過C型平鍵（30）和B型平鍵（29）連接在齒輪傳動軸（26）上，斜齒輪對（24）于減速器輸出軸采用鍵連接，此外用于連接皮帶傳動系統的齒輪傳動軸（26）與皮帶傳動系統（31）采用過盈配合，而皮帶傳動通過軸系固定套筒（28）連接在固定板（32）上以對其精準定位；

所述多功能環境箱（9）由梯度加熱管（33）、移動隔熱板（34）、板輪（35）、管箍（36）、箱體翻蓋（37），氣壓伸縮桿（38）、振針移動條（39）、箱體（40）、橡膠減震塞（41）組成；

梯度加熱管（33）通過管箍（36）均布在多功能環境箱（9）的箱體（40）內，管箍（36）通過電焊焊接在箱體內，而箱體的底端通過螺釘連接固定于固定機架（4）；在箱體（40）上端作由凹槽將氣壓伸縮桿（38）限制于凹槽滑道內，在箱體翻蓋（37）同樣開有可移動的限位凹槽，用于連接氣壓伸縮桿的另一端，這樣就模仿了汽車后車箱翻蓋的原理，在多功能環境箱工作時必須保證完全封閉故需采用螺栓將箱體（40）和箱體翻蓋（37）在中間殼體所開的螺紋孔進行連接，在箱體的底板內開有滑輪軌道，將板輪（35）卡至在軌道之內，移動隔熱板（34）與板輪（35）經過鉸鏈連接，移動在箱體內部，保證其移動隔熱效果，在隔熱板中間有橡膠減震塞（41）來防止復合梁（16）對多功能環境箱（9）的振動，箱體（40）底部開有孔槽便于與通氣裝置（10）和紫外線光源相通或者連接；振針移動條（39）在箱體（40）底板殼體內部開有通道通過間隙配合限制在底板殼體內部，振針裝置（15）通過振針移動條（39）伸入箱體（40）內部。

2.一種使用權利要求1所述的測試纖維增強復合材料退化時力學性能的裝置的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：先用夾具（3）將復合梁(16)夾持，移動多功能環境箱（9）內的隔熱板至所需位置；

步驟2：將激振器（1）以及無級變速器（2）調節至所需要的振動檔位，并檢查個部件固定以及連接的可靠性；所述激振器對復合梁進行動載荷加載，同時采用傳動機構對復合梁進行靜載荷加載，經夾持裝置的拉伸以及模擬的環境因素影響可對未退化的纖維增強復合材料逐漸退化時的力學性能進行測量，再通過控制變量法探究哪種環境因素對纖維增強復合材料影響最大；

步驟3：將振動臺面（18）上的振針裝置固定；

步驟4：旋轉振針頂在復合梁（16）上并調節所需振動位置，關閉箱蓋；

步驟5：將通氣裝置（10）、紫外線光源以及加熱裝置梯度加熱管（33）進行選擇性開啟與調節；

步驟6：啟動激振器電機副電機（14），使復合梁（16）進行振動，并可以通過激振器（1）外端把手調節振幅大小，控制激振器內部的可變換磁極電路使激振器振幅回至最小檔位；

步驟7：啟動傳動系統的電機來對復合梁(16)進行拉伸；

步驟8：通過復合梁上下標面的傳感器將所測數據導入到計算機內。