[發明專利]薄膜沖擊測試設備和測試方法

在審

• 申請號: 202010440481.3
• 申請日: 2020-05-22
• 公開（公告）號: CN111562185A
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 朱海斌;何志峰;馬少鵬
• 申請（專利權）人: 浙江清華柔性電子技術研究院
• 主分類號: G01N3/307
• 分類號: G01N3/307;G01N3/02
• 代理公司: 杭州華進聯浙知識產權代理有限公司 33250
• 代理人: 金無量

1.一種薄膜沖擊測試設備，其特征在于，所述設備包括第一壓力計、變形測量系統和依次連接的儲氣室、第一閥門和壓力腔體；其中，所述第一壓力計與所述壓力腔體連接；

所述儲氣室用于存儲壓縮氣體；

所述第一閥門用于控制所述儲氣室中的壓縮氣體瞬時釋放流入所述壓力腔體，對所述壓力腔體的薄膜進行沖擊加載，其中，所述薄膜密封設置在所述壓力腔體的開口處；

所述第一壓力計用于檢測所述壓力腔體的氣壓；

所述變形測量系統用于對所述薄膜進行沖擊測量。

2.根據權利要求1所述的薄膜沖擊測試設備，其特征在于，所述設備還包括氣體壓縮機，所述氣體壓縮機與所述儲氣室相連，所述氣體壓縮機用于制備壓縮氣體，并將所述壓縮氣體轉入所述儲氣室。

3.根據權利要求2所述的薄膜沖擊測試設備，其特征在于，所述儲氣室包括氣瓶、第二閥門和三通器：

所述第二閥門連接在所述氣體壓縮機的出氣口和所述三通器的第一接口之間，所述三通器的第二接口與所述氣瓶的瓶口連接，所述三通器的第三接口連接所述第一閥門；

所述第二閥門用于控制所述壓縮氣體轉入所述氣瓶。

4.根據權利要求3所述的薄膜沖擊測試設備，其特征在于，所述儲氣室還包括連接在所述氣體壓縮機和所述第二閥門之間的壓力調節器，以及與所述第一接口連接的第二壓力計；

所述壓力調節器用于調節所述壓縮氣體的氣體流量；

所述第二壓力計用于檢測所述氣瓶的氣壓。

5.根據權利要求3所述的薄膜沖擊測試設備，其特征在于，所述儲氣室還包括連接在所述第三接口和所述第一閥門之間的調節減壓器；

所述調節減壓器用于排出所述氣瓶的氣體，為所述氣瓶減壓。

6.根據權利要求4所述的薄膜沖擊測試設備，其特征在于，所述設備還包括控制終端，所述控制終端分別與所述第一閥門、所述第二閥門、所述第一壓力計、所述第二壓力計連接；

所述控制終端用于控制所述第一閥門和所述第二閥門的開啟和關閉，以及獲取所述第一壓力計、所述第二壓力計的壓力值。

7.根據權利要求6所述的薄膜沖擊測試設備，其特征在于，所述控制終端還與所述變形測量系統連接，用于控制所述變形測量系統對所述薄膜進行沖擊測量。

8.根據權利要求7所述的薄膜沖擊測試設備，其特征在于，所述控制終端還用于采用虛場法根據變形測量結果和所述壓力腔體的氣壓獲取所述薄膜的本構參數。

9.一種薄膜沖擊測試方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

在儲氣室中存儲壓縮氣體；

將薄膜密封設置在壓力腔體的開口處；

將所述儲氣室中的壓縮氣體瞬時釋放流入所述壓力腔體，對所述薄膜進行沖擊加載；

獲取所述沖擊加載過程中的所述壓力腔體的氣壓，通過變形測量系統獲取所述薄膜的變形測量結果；

根據所述壓力腔體的氣壓和所述薄膜的變形測量結果確定所述薄膜的本構參數。

10.根據權利要求9所述的薄膜沖擊測試方法，其特征在于，所述在儲氣室中存儲壓縮氣體的步驟包括以下步驟：

通過氣體壓縮機制備所述壓縮氣體，并將所述壓縮氣體充入所述儲氣室，使所述儲氣室的氣壓達到預設數值。

11.根據權利要求9所述的薄膜沖擊測試方法，其特征在于，所述根據所述壓力腔體的氣壓和所述薄膜的變形測量結果確定所述薄膜的本構參數的步驟包括以下步驟：

采用虛場法根據所述變形測量結果和所述壓力腔體的氣壓獲取所述薄膜的本構參數。

12.根據權利要求11所述的薄膜沖擊測試方法，其特征在于，所述采用虛場法根據所述變形測量結果和所述壓力腔體的氣壓獲取所述薄膜的本構參數的步驟包括以下步驟：

根據所述變形測量結果獲取動態應變場和加速度場；

獲取所述薄膜的虛位移場，根據所述虛位移場、所述動態應變場和所述加速度場獲取加速度虛功；

獲取先驗的本構模型及初始參數，將所述動態應變場、所述加速度場和所述壓力腔體的氣壓代入所述本構模型，獲取相應的應力場，根據所述應力場獲取內力虛功；

根據所述加速度虛功和所述內力虛功的殘差平方構建目標函數，對所述目標函數進行優化并更新所述初始參數，在所述目標函數最小時，將更新后的參數作為所述薄膜的本構參數。