[發明專利]一種飛機用金屬-復合材料混合結構的熱應力的測量方法

有效

• 申請號: 202210436691.4
• 申請日: 2022-04-25
• 公開（公告）號: CN114526851B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 劉海燕;李闖勤;李紅賢;白澤瑞;任戰鵬;杜文輝;吳敬濤
• 申請（專利權）人: 中國飛機強度研究所
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22;G01B7/16
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 衛蘇晶

1.一種飛機用金屬-復合材料混合結構的熱應力的測量方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、根據飛機用金屬-復合材料混合結構獲取測試試件及標準試件：

步驟101、取飛機上待測試部位作為測試試件；其中，測試試件為金屬-復合材料混合結構；

步驟102、在測試試件的表面預設多個測試點；

步驟103、制作200mm×200mm的正方形試件為標準試件；其中，標準試件與測試試件上測試點處的材料相同；

步驟二、應變片的靈敏系數的標定：

采用等強度梁實驗裝置對應變片進行標定，得到各個溫度下應變片標定后的靈敏系數；

步驟三、對標準試件進行熱輸出測量：

將步驟103中標準試件放置在環境實驗室中，在標準試件上粘貼第一應變片，并將第一應變片與電阻R2、電阻R3和電阻R4連接組成第一惠斯通電橋電路，并通過第一惠斯通電橋電路得到第個測量溫度下的熱輸出；其中，為正整數；

步驟四、對測試試件進行總應變測量：

將測試試件放置在環境實驗室中，在測試試件的測試點處粘貼第二應變片，并將第二應變片與電阻R2＇、電阻R3＇和電阻R4＇連接組成第二惠斯通電橋電路，并通過第二惠斯通電橋電路得到第個測量溫度下測試試件中測試點處的總應變；

步驟五、飛機用金屬-復合材料混合結構的熱應力獲取：

步驟501、根據公式，得到第個測量溫度下飛機用金屬-復合材料混合結構中測試點處的熱應變；

步驟502、根據公式，得到第個測量溫度下飛機用金屬-復合材料混合結構中測試點處的熱應力；其中，表示第個測量溫度下測試試件中測試點處材料的剛度；

步驟二中采用等強度梁實驗裝置對應變片進行標定，得到各個溫度下應變片標定后的靈敏系數，具體過程如下：

步驟201、在等強度梁實驗裝置中等強度梁的上下表面設定位置對稱粘貼多個應變片和多個溫度傳感器；其中，多個應變片和多個溫度傳感器均靠近等強度梁的固定端布設，多個應變片等間距布設,等強度梁呈水平布設在環境實驗室中;

步驟202、將位于等強度梁上表面的多個應變片和多個溫度傳感器分別記作多個上應變片和多個上溫度傳感器，多個上應變片依次記作第1個上應變片，...，第個上應變片，...，第個上應變片，將多個上溫度傳感器依次記作第1個上溫度傳感器，...，第個上溫度傳感器，...，第個上溫度傳感器；其中，和均為正整數，且，第個上溫度傳感器靠近第個上應變片粘貼，上應變片和上溫度傳感器數量相同且一一對應;

步驟203、將位于等強度梁下表面的多個應變片和多個溫度傳感器分別記作多個下應變片和多個下溫度傳感器，多個下應變片依次記作第1個下應變片，...，第個下應變片，...，第個下應變片，將多個下溫度傳感器依次記作第1個下溫度傳感器，...，第個下溫度傳感器，...，第個下溫度傳感器；其中，和均為正整數，且，第個下溫度傳感器靠近第個下應變片粘貼，下應變片和下溫度傳感器數量相同且一一對應，上應變片和下應變片關于等強度梁上下對稱布設；

步驟204、調節環境實驗室內的溫度，直至個上溫度傳感器檢測到的溫度的平均值和個下溫度傳感器檢測到的溫度的平均值均滿足第1個溫度；

步驟205、環境實驗室內保溫在第1個溫度15min～20min后，通過砝碼給等強度梁的端部施加30N載荷，并采用應變采集儀獲取第個上應變片的第一應變值和第個下應變片的第一應變值；

步驟206、卸載砝碼以使等強度梁的端部施加零載荷，并采用應變采集儀獲取第個上應變片的第二應變值和第個下應變片的第二應變值；

步驟207、根據第個上應變片的第一應變值和第個上應變片的第二應變值，得到第個上應變片的應變差值；根據第個下應變片的第一應變值和第個下應變片的第二應變值，得到第個下應變片的應變差值；

步驟208、根據公式，得到應變差值第一次平均值；

步驟209、重復步驟205至步驟208兩次，分別得到應變差值第二次平均值和應變差值第三次平均值；

步驟20A、根據公式，得到第1個溫度下的應變差值平均值；

步驟20B、根據公式，得到第1個溫度下應變片標定后的靈敏系數；其中，為應變片在常溫下的靈敏度系數；表示在30N載荷且常溫下等強度梁的標準應變；

步驟20C、多次重復步驟204至步驟20B，調節環境實驗室內的溫度，直至個上溫度傳感器檢測到的溫度的平均值和個下溫度傳感器檢測到的溫度的平均值均滿足第個溫度，并得到第個溫度下應變片標定后的靈敏系數；

步驟20D、多次重復步驟20C，直至得到第個溫度下應變片標定后的靈敏系數；其中，，當大于等于2時，，表示溫度增加值，表示第個溫度；

步驟20E、以應變片標定后的靈敏系數為縱坐標，以溫度為橫坐標，繪制得到的溫度，...，，...，和各個溫度所對應的應變片標定后的靈敏系數，...，，...，的各個點，并擬合得到溫度與應變片標定后的靈敏系數之間的關系曲線，從而得到各個溫度下應變片標定后的靈敏系數。