本發(fā)明涉及一種光彈性試驗裝置，尤其涉及一種平面光彈性試驗的光敏樹脂模型加載裝置。

背景技術：

光彈性試驗技術作為一種全局應力測量的試驗技術，在航空發(fā)動機研制的各個階段都發(fā)揮了重要的作用。利用光彈性試驗進行應力分析主要包括平面試驗和應力凍結試驗兩種。平面光彈性試驗主要考核試驗件在平面受載情況下的力學和蠕變特性，一般在應力凍結試驗之前進行。光彈性試驗試驗結果的好壞與試驗加載緊密相關。加載方案的確定和實施需要考慮模型材料的差異。以目前普遍使用的環(huán)氧樹脂模型為例，該種材料的光學靈敏度高，其只要較小的載荷(常規(guī)模型載荷小于50kg)即可出現顯著的干涉現象(條紋級數大于3級)，材料對加載的控制無特殊要求，基于砝碼-杠桿(滑輪)的加載裝置(專利cn201110365872.4、cn201320241589.5)即可滿足該種材料的加載需求。

光敏樹脂作為一種新型的光彈性模型材料，具有加工周期短和光學靈敏度低的特點。在平面加載試驗中，為獲得相同條紋級數的試驗現象，它需要施加的載荷通常要比環(huán)氧樹脂模型高5倍以上。當采用環(huán)氧樹脂(128#)或類似材料模型的加載裝置對光敏樹脂模型進行加載時會出現如下問題：首先，載荷大于50kg時開始有失穩(wěn)跡象，超過100kg時容易出現安全問題；另一方面此類裝置為分級加載，不能實現無極加載，無法根據實驗人員需要施加任意載荷。其次，在使用滑輪或其他等效裝置進行載荷放大或變向的過程時，在進行載荷傳遞過程中容易出現由摩擦帶來的載荷損失，在載荷增大時尤為顯著。由于以上不足，現有模型加載裝置不能很好滿足于光敏樹脂模型的光彈性試驗加載需求。現有的電機伺服系統(tǒng)或其他用于真實零部件的加載系統(tǒng)能較好的解決模型加載裝置的問題，但由于系統(tǒng)的復雜性，并不滿足光彈性模型試驗對經濟性的要求。

在所述背景技術部分公開的上述信息僅用于加強對本發(fā)明的背景的理解，因此它可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于解決光敏樹脂模型光彈性試驗加載中存在的加載失穩(wěn)、載荷損失、不能無極加載和安全性等問題，提供一種結構簡單、使用方便、功能多樣的光敏樹脂模型加載裝置。

本發(fā)明的額外方面和優(yōu)點將部分地在下面的描述中闡述，并且部分地將從描述中變得顯然，或者可以通過本發(fā)明的實踐而習得。

根據本發(fā)明的一個方面，一種光敏樹脂模型加載裝置，包括基本單元、拉伸加載單元、壓力加載單元及校準單元；

基本單元包括底座、框架及支撐桿；所述框架包括一個頂部橫梁及兩個豎直臂，兩個所述豎直臂豎直固定設置于所述底座，所述頂部橫梁與兩個所述豎直臂水平固定連接；所述支撐桿水平設置于兩個所述豎直臂之間；

拉伸加載單元可拆卸地設置于所述支撐桿與底座之間，包括轉接件、拉伸加載座、拉伸螺桿及拉伸力傳感器；所述轉接件可拆卸地固定設置于所述支撐桿并具有用于與光敏樹脂模型連接的裝配孔；所述拉伸加載座設置于所述底座并具有與所述所述裝配孔同軸的拉伸螺孔，所述拉伸螺桿安裝于所述拉伸螺孔并用于拉伸所述光敏樹脂模型，所述拉伸力傳感器用于測量所述拉伸螺桿對所述光敏樹脂模型施加的拉力；

壓力加載單元可拆卸地設置于所述支撐桿與頂部橫梁之間，包括壓力加載座、加壓螺桿、加壓力傳感器及限位板，所述壓力加載座可拆卸地固定設置于所述頂部橫梁并具有加壓螺孔，所述限位板可拆卸地固定設置于所述支撐桿并具有與所述加壓螺孔同軸的中心限位孔，所述加壓螺桿安裝于所述加壓螺孔并穿過所述中心限位孔以向所述光敏樹脂模型加壓，所述加壓力傳感器用于測量所述加壓螺桿對光敏樹脂模型施加的壓力；

校準單元設置于所述基本單元，用于測量所述基本單元在工作過程中的水平度和垂直度變化量。

根據本發(fā)明的一實施方式，還包括可拆卸地設置于所述頂部橫梁與支撐桿之間的扭矩加載單元，所述扭矩加載單元包括固定桿、兩個扭矩螺桿以及兩個扭力傳感器；所述固定桿的兩端分別可拆卸地固定于所述頂部橫梁和支撐桿，且所述固定桿的中部用于與光敏樹脂模型的中部相固定，兩個所述扭矩螺桿分別安裝于所述頂部橫梁和支撐桿以分別對所述光敏樹脂模型的兩端施加扭力，兩個所述扭力傳感器用于分別測量兩個所述扭矩螺桿的扭力。

根據本發(fā)明的一實施方式，還包括可拆卸地設置于所述支撐桿和豎直臂之間的彎矩加載單元，所述彎矩加載單元包括彎矩固定裝置、彎矩螺桿以及彎矩力傳感器，所述彎矩固定裝置用于固定所述光敏樹脂模型并使光敏樹脂模型與所述豎直臂平行，所述彎矩螺桿安裝于所述豎直臂并用于向所述光敏樹脂模型施力，所述彎矩力傳感器用于測量所述彎矩螺桿施加的力。

根據本發(fā)明的一實施方式，所述校準單元包括激光準直儀和水平校準儀，所述激光準直儀用于測量所述基本單元的垂直度，所述水平校準儀用于測量所述基本單元的水平度。

根據本發(fā)明的一實施方式，所述支撐桿可上下活動地連接于所述豎直臂并能夠與所述豎直臂相固定。

根據本發(fā)明的一實施方式，所述頂部橫梁及豎直臂均由兩個相互平行的相互之間具有間隙的條形板固定組合而成。

由上述技術方案可知，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果在于：

本發(fā)明光敏樹脂模型加載裝置，可以對光敏樹脂模型進行拉伸或者加壓，在使用時，根據需要將拉伸加載單元、壓力加載單元、扭矩加載單元或者彎矩加載單元安裝在基本單元上即可。所有加載單元的加載平面均與光彈儀檢偏鏡相平行，非常便于試驗過程中實時觀察光敏樹脂模型在各種受載下的應力條紋變化情況。利用相應的螺桿可以對光敏樹脂模型進行0-500kg范圍內的連續(xù)無極加載，不會出現加載失穩(wěn)、載荷損失以及由于操作失誤或模型斷裂帶來的安全性問題；螺桿與光敏樹脂模型位于同一軸線，保證了模型裝配過程和加載過程不會出現偏心和偏載。在試驗過程中，校準單元實時觀測加載過程中的垂直度和水平度的變化，能夠對加載裝置帶來的試驗誤差進行有效的控制。

附圖說明

通過參照附圖詳細描述其示例實施方式，本發(fā)明的上述和其它特征及優(yōu)點將變得更加明顯。

圖1是本發(fā)明一實施方式的光敏樹脂模型加載裝置的結構示意圖；

圖2是圖1的光敏樹脂模型加載裝置更換部分零件后的示意圖。

圖中：1、底座；2、頂部橫梁；3、豎直臂；4、支撐桿；5、拉伸加載座；6、拉伸力傳感器；7、轉接件；8、壓力加載座；9、加壓螺桿；10、加壓力傳感器；11、限位板；12、標定圓盤；13、固定桿；14、扭矩螺桿；15、扭矩螺桿；16、扭力傳感器；17、扭力傳感器；18、彎矩固定裝置；19、彎矩力傳感器；20、彎矩螺桿；26、光敏樹脂模型；27、光敏樹脂模型；28、光敏樹脂模型。

具體實施方式

現在將參考附圖更全面地描述示例實施方式。然而，示例實施方式能夠以多種形式實施，且不應被理解為限于在此闡述的實施方式；相反，提供這些實施方式使得本發(fā)明將全面和完整，并將示例實施方式的構思全面地傳達給本領域的技術人員。圖中相同的附圖標記表示相同或類似的結構，因而將省略它們的詳細描述。

參見圖1及圖2，本發(fā)明實施方式公開了一種光敏樹脂模型加載裝置，其用于在光彈性試驗中對光敏樹脂模型的試驗件進行加載，對光敏樹脂模型的試驗件進行固定并施加作用力。

本實施方式的光敏樹脂模型加載裝置包括基本單元、拉伸加載單元以及壓力加載單元?；締卧ǖ鬃?、框架及支撐桿4。在本實施方式中，該底座1是一個方框型的結構，但是本領域技術人員應當理解的是，該底座1的結構形式并不限制，其作為一個基礎用來承載其他的零部件，可以采用多種結構。

框架包括一個頂部橫梁2以及兩個豎直臂3，這兩個豎直臂3豎直固定在底座1上，該頂部橫梁2與這兩個豎直臂3水平固定連接。在本實施方式中，該頂部橫梁2和豎直臂3都是由兩個相互平行的且相互之間具有間隙的條形板固定組合而成的，但是，在本發(fā)明的其他實施方式中，頂部橫梁2和豎直臂3結構并不限制，也可為實心結構、工字梁結構、方管結構等形式。支撐桿4水平設置在兩個豎直臂3之間。該支撐桿4可以直接固定在豎直臂3上，也可以可上下活動地連接在豎直臂上并能夠與豎直臂3相固定。當支撐桿4能夠上下活動時，可以調整該支撐桿4相對于底座1以及頂部橫梁2之間的距離。

拉伸加載單元用于對光敏樹脂模型26進行拉伸，其可拆卸地設置于支撐桿4與底座1之間。該拉伸加載單元包括轉接件7、拉伸加載座5、拉伸螺桿以及拉伸力傳感器6。轉接件7可拆卸地固定設置在支撐桿上，在轉接件上具有用于與光敏樹脂模型26連接的裝配孔，拉伸加載座5設置在底座上并具有與該裝配孔同軸的拉伸螺孔，拉伸螺桿(圖中未示出)安裝于拉伸螺孔內并用于拉伸光敏樹脂模型26。該拉伸力傳感器6用于測量拉伸螺桿對光敏樹脂模型26施加的拉力。該拉伸力傳感器6選用的具體結構形式和型號并不限制，可根據拉力的大小以及精度而選擇適當型號的力傳感器。

本實施方式中的拉伸加載單元，在轉動拉伸螺桿時，可以拉緊或者放松光敏樹脂模型26，通過轉動螺桿即可實現無極加載，加載范圍可在0-500kg之間，無需現有的砝碼等裝置，避免了加載失穩(wěn)、量程不足和砝碼脫落帶來的安全性等問題，利用拉伸力傳感器6可以實時檢查拉伸螺桿所支架的拉力的大小，從而實現精確加載，成本低、使用方便，能夠很好地滿足光敏樹脂模型的平面光彈性試驗加載需求。

本實施方式的壓力加載單元可拆卸地設置于支撐桿4和頂部橫梁2之間。該壓力加載單元包括壓力加載座8、加壓螺桿9、加壓力傳感器10以及限位板11，壓力加載座8可拆卸地固定設置于頂部橫梁2并具有加壓螺孔，限位板11可拆卸地固定設置于支撐桿4并具有與加壓螺孔同軸的中心限位孔，加壓螺桿9安裝于加壓螺孔并穿過中心限位孔以向光敏樹脂模型加壓，加壓力傳感器10用于測量加壓螺桿9對光敏樹脂模型施加的壓力。在本實施方式中，該加壓螺桿9下方設置了一個標定圓盤12，用該標定圓盤可以獲取模型材料的材料條紋值。取走標定圓盤后，可以將光敏樹脂模型放置在支撐桿4上并使該光敏樹脂模型位于加壓螺桿9的下方，轉動加壓螺桿9對光敏樹脂模型進行加壓。

校準單元設置在基本單元上，該校準單元可以測量基本單元在工作過程中的水平度和垂直度變化量，可以根據變化量來判斷基本單元是否發(fā)生過度彎曲變形，由此確定加載過程是否出現了超出預期的偏差，出現偏差后，可以對偏差進行修正。在本實施方式中，該校準單元包括激光準直儀和水平校準儀，激光準直儀用于測量基本單元的垂直度，水平校準儀用于測量基本單元的水平度。

進一步而言，本發(fā)明的光敏樹脂模型加載裝置還可以進一步包括扭矩加載單元以及彎矩加載單元。

參見圖2所示，扭矩加載單元可拆卸地設置于頂部橫梁2與支撐桿4之間。該扭矩加載單元包括固定桿13、兩個扭矩螺桿14和15以及兩個扭力傳感器16和17。

固定桿13呈豎直狀態(tài)，其兩端分別可拆卸地固定與頂部橫梁2和支撐桿4，該固定桿13的中部用于與光敏樹脂模型27的中部相固定，兩個扭矩螺桿分別安裝于所述頂部橫梁和支撐桿以分別對光敏樹脂模型27的兩端施加扭力，所述扭力傳感器用于測量兩個扭矩螺桿的扭力。通過設置該扭矩加載單元，可以進一步擴展本光敏樹脂模型加載裝置的功能，用于扭矩試驗。

彎矩加載單元可拆卸地設置于支撐桿4與豎直臂3之間。該彎矩加載單元包括彎矩固定裝置18、彎矩螺桿20以及彎矩力傳感器19，所述彎矩固定裝置18用于固定所述光敏樹脂模型28并使光敏樹脂模型28與所述豎直臂2平行，彎矩螺桿20安裝于所述豎直臂并用于向光敏樹脂模型28施力，彎矩力傳感器用于測量彎矩螺桿施加的力。該彎矩螺桿20可以向光敏樹脂模型28施加拉力或者推力。

本發(fā)明的光敏樹脂模型加載裝置，可以對光敏樹脂模型進行拉伸或者加壓，還可以進一步進行彎矩加載以及扭矩加載。在使用時，根據需要將拉伸加載單元、壓力加載單元、扭矩加載單元或者彎矩加載單元安裝在基本單元上即可。所有加載單元的加載平面與光彈儀觀測平面相平行，便于試驗過程中對模型的應力條紋進行實時觀測。利用相應的螺桿可以對光敏樹脂模型進行連續(xù)無極加載，并能夠通過力傳感器實時有效地控制載荷大??；螺桿與光敏樹脂模型位于同一軸線，保證了模型裝配過程和加載過程不會出現偏心和偏載。在試驗過程中，校準單元實時觀測加載過程中的垂直度和水平度的變化，能夠對加載裝置帶來的試驗誤差進行有效的控制。

以上具體地示出和描述了本發(fā)明的示例性實施方式。應該理解，本發(fā)明不限于所公開的實施方式，相反，本發(fā)明意圖涵蓋包含在所附權利要求的精神和范圍內的各種修改和等效布置。