專利名稱：雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料實驗測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料實驗測試裝置，涉及到反對稱、非對稱鋪設(shè)復(fù)合材料圓柱殼結(jié)構(gòu)雙穩(wěn)態(tài)性能的實驗分析方法和測試裝置。
背景技術(shù)：
雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)是一種新型的智能材料結(jié)構(gòu)，具有輕質(zhì)、高強度和空間利用率高等綜合性能，更由于其同時具有延展和卷攏兩種穩(wěn)定狀態(tài)，保持穩(wěn)態(tài)時不需要外力維持的雙穩(wěn)態(tài)特性，在航天飛行器(如太陽能電池板陣列、天線及各種桿狀結(jié)構(gòu))、可變形機翼和風(fēng)機葉片等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，因此近年來成為國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點問題之一。但目前對于雙穩(wěn)態(tài)層合殼的實驗研究均較匱乏，實驗測試裝置較簡單，尤其是針對于反對稱鋪設(shè)圓柱殼的雙穩(wěn)態(tài)性能的研究，僅有的針對反對稱層合殼的實驗也是著眼于研究殼體的力學(xué)彎曲性能?；诖耍O(shè)計、發(fā)明一種用于實現(xiàn)層合殼雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換并對其穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變過程進行觀察、研究的實驗測試裝置。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型針對目前對于雙穩(wěn)態(tài)層合殼的實驗研究均較匱乏、實驗測試裝置較簡單的問題，提出了一種用于實現(xiàn)層合殼雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換并對其穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變過程進行觀察、研究的雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料實驗測試裝置。本實用新型所述的雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料實驗測試裝置，包括拉伸試驗機，其特征在于所述的拉伸試驗機上安裝隨動機械推手、可調(diào)節(jié)壓頭和可調(diào)節(jié)夾具，所述的隨動機械推手包括支架、第一步進電機、第一傳動軸、第二步進電機、第二傳動軸、第三步進電機、推手，所述的第一步進電機安裝在所述的支架上，所述的第一傳動軸的一端通過直齒輪與所述的第一步進電機連接，另一端連接第一轉(zhuǎn)動臂的一端；所述的第二步進電機安裝在所述的第一轉(zhuǎn)動臂另一端，并通過斜齒輪與所述的第二傳動軸的一端連接，所述的第二傳動軸的另一端連接第二轉(zhuǎn)動臂；所述的第三步進電機安裝在所述的第二轉(zhuǎn)動臂上，并通過齒輪齒條傳動與所述的推手連接；所述的可調(diào)節(jié)壓頭包括壓頭滑塊、滑槽塊、壓頭柄，所述的壓頭滑塊通過螺栓固定在所述的滑槽塊的滑槽導(dǎo)軌上；所述的壓頭柄螺接在所述的滑槽塊上，所述的壓頭柄上開設(shè)定位孔，通過定位銷固定在拉伸試驗機上；所述的可調(diào)節(jié)夾具包括底座、支撐桿，所述的支撐桿通過螺栓固定在所述的底座的滑槽上安裝支撐滑塊；所述的支撐桿的一端螺接在所述的底座上，另一端固定在拉伸試驗機平臺上。所述的壓頭滑塊的底端為圓弧尖端。所述的壓頭滑塊的個數(shù)為2 ±夾，對稱的安裝在所述的滑槽塊的滑槽導(dǎo)軌上。所述的支撐滑塊的個數(shù)為2塊，對稱的安裝在所述的底座的滑槽上。所述的隨動機械推手成對使用，對稱的安裝在拉伸試驗機平臺的兩側(cè)。[0011]所述的拉伸試驗機配置力-位移傳感器。所述的第一傳動軸與所述的第一轉(zhuǎn)動臂之間通過圓柱滾子軸承連接。所述的第二傳動軸與所述的第二轉(zhuǎn)動臂之間通過角接觸球軸承固定。實驗前，先將隨動機械推手安裝在拉伸試驗機平臺兩側(cè)，把可調(diào)節(jié)壓頭和可調(diào)節(jié)夾具安裝到拉伸試驗機上，構(gòu)成了實驗的基本平臺；然后，將處于第一穩(wěn)態(tài)的雙穩(wěn)態(tài)層合殼試件放置于可調(diào)節(jié)夾具上，調(diào)節(jié)用以支撐的兩個支撐滑塊至合適位置，調(diào)節(jié)好兩個壓頭滑塊的相對位置，設(shè)定好可調(diào)節(jié)壓頭進給的速度；實驗開始時，拉伸試驗機通過可調(diào)節(jié)壓頭提供驅(qū)動力使雙穩(wěn)態(tài)層合殼試件由初始狀態(tài)慢慢展平，并開始向第二穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變，此時，隨動機械推手開始動作，推手與雙穩(wěn)態(tài)層合殼試件的點A接觸并按照預(yù)設(shè)的運動軌跡隨動，輔助第一穩(wěn)態(tài)的雙穩(wěn)態(tài)層合殼試件向第二穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變并提供轉(zhuǎn)變所需的實時的力，實現(xiàn)試件的第二穩(wěn)態(tài)，拉伸試驗機配置的力-位移傳感器可測得試件發(fā)生彈性突變所需的最大載荷，并獲得試件變形過程的載荷-位移曲線，這樣，可調(diào)節(jié)壓頭提供了試件發(fā)生彈性突變所需的力，隨動機械推手幫助雙穩(wěn)態(tài)層合殼試件由第一穩(wěn)態(tài)向第二穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變，在二者的共同驅(qū)動下，可通過整個搭建的實驗平臺順利實現(xiàn)雙穩(wěn)態(tài)試件的第二穩(wěn)態(tài)，并可對其變形過程進行捕捉。本實用新型的有益效果是適用于雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料的穩(wěn)態(tài)間轉(zhuǎn)變測試、實驗(包括反對稱、非對稱等多種鋪設(shè)方式)，可獲取對應(yīng)的最大轉(zhuǎn)變力、載荷-位移曲線、第一穩(wěn)態(tài)向第二穩(wěn)態(tài)過渡、第二穩(wěn)態(tài)返回至第一穩(wěn)態(tài)等的力和位移、第二穩(wěn)態(tài)曲率半徑等多種信息；2)適應(yīng)不同尺寸、鋪設(shè)角度、變形方向的雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)實驗測試分析；3)實驗測試裝置簡單、穩(wěn)定性高，易于裝卸、維修和調(diào)試，對于采用智能材料驅(qū)動(如壓電材料、形狀記憶合金材料等)的研究具有重要的借鑒意義。

圖1是本實用新型的隨動機械推手的主視圖。圖2是本實用新型的隨動機械推手的左視圖。圖3是本實用新型的隨動機械推手的俯視圖。圖4是本實用新型的可調(diào)節(jié)壓頭的主視圖。圖5是本實用新型的可調(diào)節(jié)壓頭的俯視圖。圖6是本實用新型的可調(diào)節(jié)壓頭的左視圖。圖7是本實用新型的可調(diào)節(jié)夾具的主視圖。圖8是本實用新型的可調(diào)節(jié)夾具的俯視圖。圖9是本實用新型的可調(diào)節(jié)夾具的左視圖。圖10是本實用新型的經(jīng)可調(diào)節(jié)壓頭壓平后的隨動機械推手與試件的位置關(guān)系示意圖。圖11是本實用新型的試件第一穩(wěn)態(tài)時A點的位置示意圖(其中，箭頭所指的點為A點)。圖12是本實用新型的試件第二穩(wěn)態(tài)時A點的位置示意圖(其中，箭頭所指的點為A點)。圖13是本實用新型的可調(diào)節(jié)夾具與試件的位置示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖進一步說明本實用新型參照附圖本實用新型所述的雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料實驗測試裝置，包括拉伸試驗機，所述的拉伸試驗機上安裝隨動機械推手1、可調(diào)節(jié)壓頭2和可調(diào)節(jié)夾具3，所述的隨動機械推手I包括支架11、第一步進電機12、第一傳動軸13、第二步進電機14、第二傳動軸15、第三步進電機16、推手17，所述的第一步進電機12安裝在所述的支架11上，所述的第一傳動軸13的一端通過直齒輪131與所述的第一步進電機12連接，另一端連接第一轉(zhuǎn)動臂132的一端；所述的第二步進電機14安裝在所述的第一轉(zhuǎn)動臂132另一端，并通過斜齒輪141與所述的第二傳動軸15的一端連接，所述的第二傳動軸15的另一端連接第二轉(zhuǎn)動臂151 ;所述的第三步進電機16安裝在所述的第二轉(zhuǎn)動臂151上，并通過齒輪齒條傳動161與所述的推手17連接；所述的可調(diào)節(jié)壓頭2包括壓頭滑塊21、滑槽塊22、壓頭柄23，所述的壓頭滑塊21通過螺栓固定在所述的滑槽塊22的滑槽導(dǎo)軌221上；所述的壓頭柄23螺接在所述的滑槽塊22上，所述的壓頭柄23上開設(shè)定位孔231，通過定位銷固定在拉伸試驗機上；所述的可調(diào)節(jié)夾具3包括底座31、支撐桿32，所述的底座31的滑槽上安裝支撐滑塊311 ;所述的支撐桿32的一端螺接在所述的底座31上，另一端固定在拉伸試驗機平臺上。所述的壓頭滑塊21的底端為圓弧尖端。所述的壓頭滑塊21的個數(shù)為2塊，對稱的安裝在所述的滑槽塊22的滑槽導(dǎo)軌上。所述的支撐滑塊311的個數(shù)為2 ±夾，對稱的安裝在所述的底座31的滑槽上。所述的隨動機械推手I成對使用，對稱的安裝在拉伸試驗機平臺的兩側(cè)。所述的拉伸試驗機配置力-位移傳感器。所述的第一傳動軸13與所述的第一轉(zhuǎn)動臂131之間通過圓柱滾子軸承連接。所述的第二傳動軸15與所述的第二轉(zhuǎn)動臂151之間通過角接觸球軸承固定。實驗前，先將隨動機械推手I安裝在拉伸試驗機平臺兩側(cè)，把可調(diào)節(jié)壓頭2和可調(diào)節(jié)夾具3安裝到拉伸試驗機上，構(gòu)成了實驗的基本平臺；然后，將處于第一穩(wěn)態(tài)的雙穩(wěn)態(tài)層合殼試件4放置于可調(diào)節(jié)夾具3上，調(diào)節(jié)用以支撐的兩個支撐滑塊311至合適位置，調(diào)節(jié)好兩個壓頭滑塊21的相對位置，設(shè)定好可調(diào)節(jié)壓頭2進給的速度；實驗開始時，拉伸試驗機通過可調(diào)節(jié)壓頭2提供驅(qū)動力使雙穩(wěn)態(tài)層合殼試件4由初始狀態(tài)慢慢展平，并開始向第二穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變，此時，隨動機械推手I開始動作，推手17與雙穩(wěn)態(tài)層合殼試件4的點A接觸并按照預(yù)設(shè)的運動軌跡隨動，輔助第一穩(wěn)態(tài)的雙穩(wěn)態(tài)層合殼試件4向第二穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變并提供轉(zhuǎn)變所需的實時的力，實現(xiàn)試件的第二穩(wěn)態(tài)，拉伸試驗機配置的力-位移傳感器可測得試件發(fā)生彈性突變所需的最大載荷，并獲得試件變形過程的載荷-位移曲線，這樣，可調(diào)節(jié)壓頭2提供了試件發(fā)生彈性突變所需的力，隨動機械推手I幫助雙穩(wěn)態(tài)層合殼試件4由第一穩(wěn)態(tài)向第二穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變，在二者的共同驅(qū)動下，可通過整個搭建的實驗平臺順利實現(xiàn)雙穩(wěn)態(tài)試件的第二穩(wěn)態(tài)，并可對其變形過程進行捕捉。本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對實用新型構(gòu)思的實現(xiàn)形式的列舉，本實用新型的保護范圍的不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本實用新型的保護范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實用新型構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求1.雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料實驗測試裝置，包括拉伸試驗機，其特征在于所述的拉伸試驗機上安裝隨動機械推手、可調(diào)節(jié)壓頭和可調(diào)節(jié)夾具，所述的隨動機械推手包括支架、第一步進電機、第一傳動軸、第二步進電機、第二傳動軸、第三步進電機、推手，所述的第一步進電機安裝在所述的支架上，所述的第一傳動軸的一端通過直齒輪與所述的第一步進電機連接，另一端連接第一轉(zhuǎn)動臂的一端；所述的第二步進電機安裝在所述的第一轉(zhuǎn)動臂另一端，并通過斜齒輪與所述的第二傳動軸的一端連接，所述的第二傳動軸的另一端連接第二轉(zhuǎn)動臂；所述的第三步進電機安裝在所述的第二轉(zhuǎn)動臂上，并通過齒輪齒條傳動與所述的推手連接； 所述的可調(diào)節(jié)壓頭包括壓頭滑塊、滑槽塊、壓頭柄，所述的壓頭滑塊通過螺栓固定在所述的滑槽塊的滑槽導(dǎo)軌上；所述的壓頭柄螺接在所述的滑槽塊上，所述的壓頭柄上開設(shè)定位孔，通過定位銷固定在拉伸試驗機上； 所述的可調(diào)節(jié)夾具包括底座、支撐桿，所述的底座的滑槽上安裝支撐滑塊；所述的支撐桿的一端螺接在所述的底座上，另一端固定在拉伸試驗機平臺上。
2.如權(quán)利要求1所述的雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料實驗測試裝置，其特征在于所述的壓頭滑塊的底端為圓弧尖端。
3.如權(quán)利要求2所述的雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料實驗測試裝置，其特征在于所述的壓頭滑塊的個數(shù)為2塊，對稱的安裝在所述的滑槽塊的滑槽導(dǎo)軌上。
4.如權(quán)利要求1所述的雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料實驗測試裝置，其特征在于所述的支撐滑塊的個數(shù)為2塊，對稱的安裝在所述的底座的滑槽上。
5.如權(quán)利要求1所述的雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料實驗測試裝置，其特征在于所述的隨動機械推手成對使用，對稱的安裝在拉伸試驗機平臺的兩側(cè)。
6.如權(quán)利要求5所述的雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料實驗測試裝置，其特征在于所述的拉伸試驗機配置力-位移傳感器。
7.如權(quán)利要求5所述的雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料實驗測試裝置，其特征在于所述的第一傳動軸與所述的第一轉(zhuǎn)動臂之間通過圓柱滾子軸承連接。
8.如權(quán)利要求5所述的雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料實驗測試裝置，其特征在于所述的第二傳動軸與所述的第二轉(zhuǎn)動臂之間通過角接觸球軸承固定。
專利摘要雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料實驗測試裝置，包括拉伸試驗機，所述的拉伸試驗機上安裝隨動機械推手、可調(diào)節(jié)壓頭和可調(diào)節(jié)夾具，所述的隨動機械推手包括支架、第一步進電機、第一傳動軸、第二步進電機、第二傳動軸、第三步進電機、推手；所述的可調(diào)節(jié)壓頭包括壓頭滑塊、滑槽塊、壓頭柄，所述的壓頭滑塊通過螺栓固定在所述的滑槽塊的滑槽導(dǎo)軌上；所述的壓頭柄螺接在所述的滑槽塊上；所述的可調(diào)節(jié)夾具包括底座、支撐桿。本實用新型的有益效果是適用于雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料的穩(wěn)態(tài)間轉(zhuǎn)變測試、實驗；2)適應(yīng)不同尺寸、鋪設(shè)角度、變形方向的雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)實驗測試分析；3)實驗測試裝置簡單、穩(wěn)定性高，易于裝卸、維修和調(diào)試。
文檔編號G01N3/28GK202886217SQ20122044954
公開日2013年4月17日 申請日期2012年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月5日
發(fā)明者張征, 吳和龍, 吳化平, 李吉泉, 鮑雨梅 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)