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一种柔性圆环骨架径向力学性能试验装置

阅读：0发布：2021-03-16

专利汇可以提供一种柔性圆环骨架径向力学性能试验装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种柔性圆环骨架径向力学性能试验装置，该装置包括：圆环固定装置、位移受力传感器、作动器；圆环固定装置设置于待测柔性圆环骨架的四周，圆环固定装置通过绞线与待测柔性圆环骨架连接；位移受力传感器固定设置于待测柔性圆环骨架的径向外侧，位移受力传感器通过拉线与待测柔性圆环骨架连接；作动器固定设置于待测柔性圆环骨架内，作动器的作动杆与待测柔性圆环骨架固定连接。本实用新型使用实验室常规的实验装置组合后，能客观直接的得到柔性圆环骨架力与位移的关系，从而检测到柔性圆环骨架径向力学性能。填补了国内柔性圆环骨架径向力学性能的检测技术和试验装置方面的空白，提供了一种简单可行、客观直接的测试装置。，下面是一种柔性圆环骨架径向力学性能试验装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种柔性圆环骨架径向力学性能试验装置，其特征在于：该装置包括：圆环固定装置(1)、位移受力传感器(2)、作动器(3)；所述圆环固定装置(1)设置于待测柔性圆环骨架的四周，圆环固定装置(1)通过绞线(101)与待测柔性圆环骨架连接；所述位移受力传感器(2)固定设置于待测柔性圆环骨架的径向外侧，位移受力传感器(2)通过拉线(201)与待测柔性圆环骨架连接；所述作动器(3)固定设置于待测柔性圆环骨架内，所述作动器(3)的作动杆(301)与待测柔性圆环骨架固定连接。
2.根据权利要求1所述的柔性圆环骨架径向力学性能试验装置，其特征在于：所述作动器(3)固定设置于圆环内具体为，所述作动器(3)还包括：作动器底座(302)、夹持头(303)，所述作动器(3)通过所述底座(302)设置于待测柔性圆环骨架内部空心处的中心柱(4)上；
作动器(3)与待测柔性圆环骨架在水平方向上平行设置；所述夹持头(303)设置在作动杆(301)的端部，作动杆(301)通过夹持头(303)与待测柔性圆环骨架固定连接。
3.根据权利要求2所述的柔性圆环骨架径向力学性能试验装置，其特征在于：所述中心柱(4)底部设置有旋转台(401)，所述作动器(3)位于所述旋转台(401)的上方。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的柔性圆环骨架径向力学性能试验装置，其特征在于：所述圆环固定装置(1)还包括拉伸弹簧(102)，所述拉伸弹簧(102)设置于所述绞线(101)的中段。
5.根据权利要求4所述的柔性圆环骨架径向力学性能试验装置，其特征在于：所述圆环固定装置(1)还包括定滑轮(103)、测定重物(104)、钢绞线卡头(105)、立柱(106)，所述立柱(106)设置在待测柔性圆环骨架的外侧四周，定滑轮(103)设置在立柱(106)上，并且定滑轮(103)设置于所述立柱(106)向着待测柔性圆环骨架轴心的一侧；绞线(101)远离柔性圆环骨架的一端通过定滑轮(103)与所述测定重物(104)连接；测定重物(104)悬挂于定滑轮(103)的下方；所述钢绞线卡头(105)设置于立柱(106)上，并且位于定滑轮(103)与测定重物(104)之间。
6.根据权利要求5所述的柔性圆环骨架径向力学性能试验装置，其特征在于：所述位移受力传感器(2)设置于所述立柱(106)上，并且位于定滑轮(103)的上方，位移受力传感器(2)通过拉线(201)连接待测柔性圆环骨架。
7.根据权利要求6所述的柔性圆环骨架径向力学性能试验装置，其特征在于：所述圆环固定装置(1)还包括：传感器安装槽(107)；所述传感器安装槽(107)竖直设置于立柱(106)上，并且位于面向待测柔性圆环骨架中心轴线的一侧；所述位移受力传感器(2)设置于传感器安装槽(107)上；所述拉线(201)与待测柔性圆环骨架的圆面平行。
8.根据权利要求1-3、5-7中任一项所述的柔性圆环骨架径向力学性能试验装置，其特征在于：该装置还包括磁性支撑装置(5)，磁性支撑装置(5)设置于所述待测柔性圆环骨架底部；磁性支撑装置(5)包括悬浮端(501)、支撑底柱(502)；所述悬浮端(501)设置于待测柔性圆环骨架底部，所述支撑底柱(502)设置于悬浮端(501)下方；悬浮端(501)底部与支撑底柱(502)顶部的磁性相同。
9.根据权利要求4所述的柔性圆环骨架径向力学性能试验装置，其特征在于：该装置还包括磁性支撑装置(5)，磁性支撑装置(5)设置于所述待测柔性圆环骨架底部；磁性支撑装置(5)包括悬浮端(501)、支撑底柱(502)；所述悬浮端(501)设置于待测柔性圆环骨架底部，所述支撑底柱(502)设置于悬浮端(501)下方；悬浮端(501)底部与支撑底柱(502)顶部的磁性相同。
10.根据权利要求8所述的柔性圆环骨架径向力学性能试验装置，其特征在于：该试验装置包括多个磁性支撑装置(5)，多个磁性支撑装置(5)均匀的设置在待测柔性圆环骨架的下方。
11.根据权利要求9所述的柔性圆环骨架径向力学性能试验装置，其特征在于：该试验装置包括多个磁性支撑装置(5)，多个磁性支撑装置(5)均匀的设置在待测柔性圆环骨架的下方。
12.根据权利要求10或11所述的柔性圆环骨架径向力学性能试验装置，其特征在于：该试验装置包括3-100个磁性支撑装置(5)。
13.根据权利要求12所述的柔性圆环骨架径向力学性能试验装置，其特征在于：该试验装置包括4-50个磁性支撑装置(5)。
14.根据权利要求10-11、13中任一项所述的柔性圆环骨架径向力学性能试验装置，其特征在于：该试验装置包括多个圆环固定装置(1)，多个圆环固定装置(1)均匀设置在待测柔性圆环骨架的四周；和/或
拉线(201)、作动杆(301)、伸弹簧(102)和待测柔性圆环骨架均处于同一水平面上。
15.根据权利要求12所述的柔性圆环骨架径向力学性能试验装置，其特征在于：该试验装置包括多个圆环固定装置(1)，多个圆环固定装置(1)均匀设置在待测柔性圆环骨架的四周；和/或
拉线(201)、作动杆(301)、伸弹簧(102)和待测柔性圆环骨架均处于同一水平面上。
16.根据权利要求14所述的柔性圆环骨架径向力学性能试验装置，其特征在于：该试验装置包括2-30个圆环固定装置(1)。
17.根据权利要求15所述的柔性圆环骨架径向力学性能试验装置，其特征在于：该试验装置包括2-30个圆环固定装置(1)。
18.根据权利要求16或17所述的柔性圆环骨架径向力学性能试验装置，其特征在于：该试验装置包括3-20个圆环固定装置(1)。

说明书全文

一种柔性圆环骨架径向力学性能试验装置

技术领域

[0001] 本实用新型涉及一种力学性能试验装置，具体涉及一种柔性圆环骨架径向力学性能试验装置，属于航空材料检测领域。

背景技术

[0002] 近年来，人们对高空飞行的向往愈发强烈，对飞行器的要求也愈发严格，研发安全系数更高的飞行器成为许多学者的课题。平流层飞艇的工作特点与环境导致其需要更高的力学性能，在艇体中设置的内部环形骨架力学性能成为了主要的控制指标。

[0003] 在艇体内部柔性圆环骨架安装和使用前，为了对其力学性能进行测试，需要从工厂生产的批量柔性圆环骨架中抽取试样送检，而对于柔性圆环骨架的测试装置和方法尚属空白。实用新型内容

[0004] 针对上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于通过圆环固定装置将待测柔性圆环骨架水平固定，作动器给待测柔性圆环骨架施加外力，采用位移受力传感器检测柔性圆环骨架上各点的形变情况及受力变化情况，来检测柔性圆环骨架径向力学性能。本实用新型提供一种柔性圆环骨架径向力学性能试验装置，该装置包括：圆环固定装置、位移受力传感器、作动器；圆环固定装置设置于待测柔性圆环骨架的四周，通过绞线与待测柔性圆环骨架连接；位移受力传感器固定设置于待测柔性圆环骨架的径向外侧，通过拉线与待测柔性圆环骨架连接；作动器固定设置于待测柔性圆环骨架内，作动器的作动杆与待测柔性圆环骨架固定连接。

[0005] 根据本实用新型的实施方案，提供一种柔性圆环骨架径向力学性能试验装置：

[0006] 一种柔性圆环骨架径向力学性能试验装置，该装置包括：圆环固定装置、位移受力传感器、作动器。圆环固定装置设置于待测柔性圆环骨架的四周。圆环固定装置通过绞线与待测柔性圆环骨架连接。位移受力传感器固定设置于待测柔性圆环骨架的径向外侧。位移受力传感器通过拉线与待测柔性圆环骨架连接。作动器固定设置于待测柔性圆环骨架内。作动器的作动杆与待测柔性圆环骨架固定连接。

[0007] 作为优选，作动器固定设置于圆环内具体为，作动器还包括：作动器底座、夹持头。作动器通过底座设置于待测柔性圆环骨架内部空心处的中心柱上。作动器与待测柔性圆环骨架在水平方向上平行设置。夹持头设置在作动杆的端部。作动杆通过夹持头与待测柔性圆环骨架固定连接。

[0008] 作为优选，中心柱底部设置有旋转台。作动器位于旋转台的上方。

[0009] 作为优选，圆环固定装置还包括拉伸弹簧。拉伸弹簧设置于绞线的中段。

[0010] 作为优选，圆环固定装置还包括定滑轮、测定重物、钢绞线卡头、立柱。立柱设置在待测柔性圆环骨架的外侧四周。定滑轮设置在立柱上，并且定滑轮设置于立柱向着待测柔性圆环骨架轴心的一侧。绞线远离柔性圆环骨架的一端通过定滑轮与测定重物连接。测定重物悬挂于定滑轮的下方。钢绞线卡头设置于立柱上，并且位于定滑轮与测定重物之间。

[0011] 作为优选，位移受力传感器设置于立柱上，并且位于定滑轮的上方。位移受力传感器通过拉线连接待测柔性圆环骨架。

[0012] 作为优选，圆环固定装置还包括：传感器安装槽。传感器安装槽竖直设置于立柱上，并且位于面向待测柔性圆环骨架中心轴线的一侧。位移受力传感器设置于传感器安装槽上。拉线与待测柔性圆环骨架的圆面平行。

[0013] 作为优选，该装置还包括磁性支撑装置。磁性支撑装置设置于待测柔性圆环骨架底部。磁性支撑装置包括悬浮端、支撑底柱。悬浮端设置于待测柔性圆环骨架底部。支撑底柱设置于悬浮端下方。悬浮端底部与支撑底柱顶部的磁性相同。

[0014] 作为优选，该试验装置包括多个磁性支撑装置5，多个磁性支撑装置5均匀的设置在待测柔性圆环骨架的下方。

[0015] 作为优选，该试验装置包括3-100个磁性支撑装置5，更优选为4-50个磁性支撑装置5。

[0016] 作为优选，该试验装置包括多个圆环固定装置。多个圆环固定装置均匀的设置在待测柔性圆环骨架的四周。

[0017] 作为优选，该试验装置包括2-30个圆环固定装置，更优选为3-20个圆环固定装置。

[0018] 作为优选，拉线、作动杆、伸弹簧和待测柔性圆环骨架均处于同一水平面上。

[0019] 在本申请中，通过圆环固定装置将待测柔性圆环骨架水平固定，在作动器给待测柔性圆环骨架施加外力的情况下，采用位移受力传感器检测柔性圆环骨架上各点的形变情况及受力变化情况，来检测柔性圆环骨架径向力学性能。

[0020] 在本申请中，待测柔性圆环骨架水平设置。作动器设置在待测柔性圆环骨架的内部。作动器通过作动杆给待测柔性圆环骨架施加水平径向力。且该力可以为由内向外的推力，也可以为由外向内的拉力。作动杆通过夹持头与待测柔性圆环骨架连接。

[0021] 在本申请中，中心柱可设置在柔性圆环骨架内的任一位置。

[0022] 更进一步，在本申请中，中心柱可设置在柔性圆环骨架的中心处，作动器在中心柱底部的旋转台的作用下，可在待测柔性圆环骨架的水平面内旋转，即调整待测柔性圆环骨架的受力位置。

[0023] 艇体是由于内部气体的密度小于外部气体，外部气体给艇体向上的浮力才能使得飞艇悬浮于空气当中。所以需要在艇体内冲入氦气来保持，飞艇的整体体积和内部低气体密度。同时，随着艇体在高空中竖直高度的位置变化，周围大气压会随着高度的增加而递减。艇体柔性圆环骨架的受力情况也会随之变化，

[0024] 在本申请中，柔性圆环骨架水平设置；“径向外侧”中的“径向”表示的是柔性圆环骨架的直径方向，即于柔性圆环骨架在同一水平面上；“径向外侧”中的“外侧”表示的是柔性圆环骨架以外的部分；综上“柔性圆环骨架的径向外侧”的意思是柔性圆环骨架的水平面上，且位于柔性圆环骨架以外的部分。

[0025] 在本申请中，作动器水平设置，且设置在柔性圆环骨架所在的水平平面上。作动器对柔性圆环骨架的作用力在柔性圆环骨架所在的水平面上。

[0026] 在本申请中，设置在绞线上的弹簧，可为待测柔性圆环骨架提过初始情况下，待测柔性圆环骨架上由内至外的径向力，用于模拟高空环境下艇体的受力情况。

[0027] 在本申请中，具体的，先悬挂测定重物，通过绞线和拉伸弹簧在待测柔性圆环骨架的四周拉扯待测柔性圆环骨架，使之水平且在待测位置上。通过调节测定重物的不同来调整待测柔性圆环骨架的受力情况。在测定重物调整好受力情况后，用钢绞线卡头卡定各绞线，使各弹簧一直保护拉伸状态，对待测柔性圆环骨架施力。

[0028] 在本申请中，位移受力传感器设置在圆环固定装置的传感器安装槽上，可通过上下移动，调整位移受力传感器竖直方向的位置，使之与待测柔性圆环骨架平行。

[0029] 在本申请中，在待测柔性圆环骨架下部采用磁悬浮方式支撑圆环，可抵消圆环竖直方向重力对实验数据测试的影响；同时避免待测柔性圆环骨架在采用其他支撑物的情况下，受摩擦力的影响。

[0030] 在本申请中，多个磁性支撑装置均匀设置在待测柔性圆环骨架的下方，其中“均匀”的意思为，若有6个磁性支撑装置，则每2个相邻的磁性支撑装置与柔性圆环骨架的圆心所成的夹角为60°；若有10个磁性支撑装置，则每2个相邻的磁性支撑装置与柔性圆环骨架的圆心所成的夹角为36°。

[0031] 在本申请中，多个圆环固定装置均匀设置在待测柔性圆环骨架的四周，其中“均匀”的意思为，若有6个圆环固定装置，则每2个相邻的圆环固定装置与柔性圆环骨架的圆心所成的夹角为60°；若有12个圆环固定装置，则每2个相邻的圆环固定装置与柔性圆环骨架的圆心所成的夹角为30°。

[0032] 与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

[0033] 1、在本申请中，采用在待测柔性圆环骨架周围设置弹簧的方式，可以简单有效的模拟飞艇在大气中的受力情况；在通过作动器和位移受力传感器的配合即可检测，柔性圆环骨架在收到外力作用下的力学性能；

[0034] 2、在本申请中，根据同极相斥的原理，采用磁性支撑柱来支撑起整个待测柔性圆环骨架，避免重力及摩擦力对实验数据的影响。附图说明

[0035] 图1为本实用新型整体布置俯视图；

[0036] 图2为本实用新型作动器与位移受力传感器结构主视图；

[0037] 图3为本实用新型圆环固定装置与圆环连接示意图。

[0038] 附图标记：1：圆环固定装置；101：绞线；102：拉伸弹簧；103:定滑轮；104：测定重物；105：钢绞线卡头；106：立柱；107：传感器安装槽；2：位移受力传感器；201：拉线；3：作动器；301：作动杆；302：底座；303：夹持头；4：中心柱；401：旋转台；5：磁性支撑装置；501：悬浮端；502：支撑底柱。

具体实施方式

[0039] 根据本实用新型的实施方案，提供一种柔性圆环骨架径向力学性能试验装置：

[0040] 一种柔性圆环骨架径向力学性能试验装置，该装置包括：圆环固定装置1、位移受力传感器2、作动器3；圆环固定装置1设置于待测柔性圆环骨架的四周，圆环固定装置1通过绞线101与待测柔性圆环骨架连接；位移受力传感器2固定设置于待测柔性圆环骨架的径向外侧，位移受力传感器2通过拉线201与待测柔性圆环骨架连接；作动器3固定设置于待测柔性圆环骨架内，作动器3的作动杆301与待测柔性圆环骨架固定连接。

[0041] 作为优选，作动器3固定设置于圆环内具体为，作动器3还包括：作动器底座302、夹持头303，作动器3通过底座302设置于待测柔性圆环骨架内部空心处的中心柱4上；作动器3与待测柔性圆环骨架在水平方向上平行设置；夹持头303设置在作动杆301的端部，作动杆301通过夹持头303与待测柔性圆环骨架固定连接。

[0042] 作为优选，中心柱4底部设置有旋转台401，作动器3位于旋转台401的上方。

[0043] 作为优选，圆环固定装置1还包括拉伸弹簧102，拉伸弹簧102设置于绞线101的中段。

[0044] 作为优选，圆环固定装置1还包括定滑轮103、测定重物104、钢绞线卡头105、立柱106，立柱106设置在待测柔性圆环骨架的外侧四周，定滑轮103设置在立柱106上，并且定滑轮103设置于立柱106向着待测柔性圆环骨架轴心的一侧；绞线101远离柔性圆环骨架的一端通过定滑轮103与测定重物104连接；测定重物104悬挂于定滑轮103的下方；钢绞线卡头
105设置于立柱106上，并且位于定滑轮103与测定重物104之间。

[0045] 作为优选，位移受力传感器2设置于立柱106上，并且位于定滑轮103的上方，位移受力传感器2通过拉线201连接待测柔性圆环骨架。

[0046] 作为优选，圆环固定装置1还包括：传感器安装槽107；传感器安装槽107竖直设置于立柱106上，并且位于面向待测柔性圆环骨架中心轴线的一侧；位移受力传感器2设置于传感器安装槽107上；拉线201与待测柔性圆环骨架的圆面平行。

[0047] 作为优选，该装置还包括磁性支撑装置5，磁性支撑装置5设置于待测柔性圆环骨架底部；磁性支撑装置5包括悬浮端501、支撑底柱502；悬浮端501设置于待测柔性圆环骨架底部，支撑底柱502设置于悬浮端501下方；悬浮端501底部与支撑底柱502顶部的磁性相同。

[0048] 作为优选，该试验装置包括多个磁性支撑装置5，多个磁性支撑装置5均匀的设置在待测柔性圆环骨架的下方。

[0049] 作为优选，该试验装置包括3-100个磁性支撑装置5，更优选为4-50个磁性支撑装置5。

[0050] 作为优选，该试验装置包括多个圆环固定装置1，多个圆环固定装置1均匀的设置在待测柔性圆环骨架的四周；作为优选，该试验装置包括2-30个圆环固定装置1，更优选为3-20个圆环固定装置1。

[0051] 作为优选，拉线201、作动杆301、伸弹簧102和待测柔性圆环骨架均处于同一水平面上。

[0052] 实施例1

[0053] 一种柔性圆环骨架径向力学性能试验装置，该装置包括：圆环固定装置1、位移受力传感器2、作动器3；圆环固定装置1设置于待测柔性圆环骨架的四周，圆环固定装置1通过绞线101与待测柔性圆环骨架连接；位移受力传感器2固定设置于待测柔性圆环骨架的径向外侧，位移受力传感器2通过拉线201与待测柔性圆环骨架连接；作动器3固定设置于待测柔性圆环骨架内，作动器3的作动杆301与待测柔性圆环骨架固定连接。

[0054] 实施例2

[0055] 重复实施例1，只是作动器3固定设置于圆环内具体为，作动器3还包括：作动器底座302、夹持头303，作动器3通过底座302设置于待测柔性圆环骨架内部空心处的中心柱4上；作动器3与待测柔性圆环骨架在水平方向上平行设置；夹持头303设置在作动杆301的端部，作动杆301通过夹持头303与待测柔性圆环骨架固定连接。中心柱4底部设置有旋转台401，作动器3位于旋转台401的上方。

[0056] 实施例3

[0057] 重复实施例2，只是中心柱4底部设置有旋转台401，作动器3位于旋转台401的上方。

[0058] 圆环固定装置1还包括定滑轮103、测定重物104、钢绞线卡头105、立柱106，立柱106设置在待测柔性圆环骨架的外侧四周，定滑轮103设置在立柱106上，并且定滑轮103设置于立柱106向着待测柔性圆环骨架轴心的一侧；绞线101远离柔性圆环骨架的一端通过定滑轮103与测定重物104连接；测定重物104悬挂于定滑轮103的下方；钢绞线卡头105设置于立柱106上，并且位于定滑轮103与测定重物104之间。

[0059] 实施例4

[0060] 重复实施例3，只是位移受力传感器2设置于立柱106上，并且位于定滑轮103的上方，位移受力传感器2通过拉线201连接待测柔性圆环骨架。

[0061] 圆环固定装置1还包括：传感器安装槽107；传感器安装槽107竖直设置于立柱106上，并且位于面向待测柔性圆环骨架中心轴线的一侧；位移受力传感器2设置于传感器安装槽107上；拉线201与待测柔性圆环骨架的圆面平行。

[0062] 实施例5

[0063] 重复实施例4，只是该装置还包括磁性支撑装置5，磁性支撑装置5设置于待测柔性圆环骨架底部；磁性支撑装置5包括悬浮端501、支撑底柱502；悬浮端501设置于待测柔性圆环骨架底部，支撑底柱502设置于悬浮端501下方；悬浮端501底部与支撑底柱502顶部的磁性相同。

[0064] 实施例6

[0065] 重复实施例5，只是该试验装置包括多个磁性支撑装置5，多个磁性支撑装置5均匀的设置在待测柔性圆环骨架的下方。该试验装置包括8个磁性支撑装置5。

[0066] 该试验装置包括多个圆环固定装置1，多个圆环固定装置1均匀的设置在待测柔性圆环骨架的四周；该试验装置包括12个圆环固定装置1；拉线201、作动杆301、伸弹簧102和待测柔性圆环骨架均处于同一水平面上。

[0067] 实施例7

[0068] 重复实施例6，只是该试验装置包括10个磁性支撑装置5。该试验装置包括15个圆环固定装置1。

[0069] 实施例8

[0070] 重复实施例6，只是该试验装置包括20个磁性支撑装置5。该试验装置包括30个圆环固定装置1。

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