[实用新型]一种对结构件在高低温环境下的抗弯刚度测试装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及构件高低温环境条件下的抗弯刚度测试领域。 

背景技术

对结构件进行刚度测试时如无特殊要求通常都是在常温下进行的，现有的刚度测试根据不同的测试要求和应用领域，有多种方法和结构，但是对于处于高低温环境中的构件刚度测试，由于测试工装夹具、加载机构等在高低温环境下会产生变形，从而影响力的加载、力矩及角度的测量，再者因环境的过冷过热，大多数测试用精密仪器或设备将无法正常使用，影响测试工作的进行。 

现阶段高低温下的抗弯刚度测试是在高低温箱内进行的，所述机构件放置在高低温箱内，所述被测件为悬臂梁。专利申请号为CN200810124707.8的“弯扭结构变形的激光放大测量方法”中提到了一种将激光发射器固定在构件待测转角部位上，利用光杠杆原理将微小变形进行放大的一种构件刚度测试方法，可实现非接触式测量。但是，对于高低温下的刚度测试，激光发射器不能位于构件上，且测试过程中，还得考虑到机座的形变量。专利申请号为201110370253.4的“高低温箱内被测件的三维变形测量装置”以及专利申请号为201110370271.2的“高低温箱内机械装置三维微小变形的高精度测量系统”提供一种高低温箱内构件三维变形的测量方法，但是此类方法只能跟随某一点的三维位移，而刚度测试需获得精确的加载力以及力臂的大小。 

发明内容

为了克服高低温环境下的影响，提高抗弯刚度测试的可靠性及测量精度要求，本实用新型提供一种高精度加载及测量的高低温环境下刚度测试装置。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种对结构件在高低温环境下的抗弯刚度测试装置，其测试装置包括激光测量组、气浮装置、升降装置、移动横梁、拉绳、高低温箱。所述气浮装置包括气浮轴、气浮套。 

所述升降装置位于高低温箱外，所述移动横梁套装在升降装置上可上下移动。 

所述气浮装置有两套，所述气浮装置的气浮轴通过气浮轴承座固定在移动横梁上，所述气浮套套装在所述气浮轴上，所述气浮轴上均安装光栅位移传感器和无线数据传输模块。 

所述高低温箱顶部有通孔，侧面设有观察窗。所述高低温箱内放置被测件安装座，所述被测件安装座上安装被测件。所述拉绳竖直穿过高低温箱顶部的通孔连接气浮套和被测件，所述第一拉绳中间套有弹簧，下端套装在被测件连接被测件安装座的一端，所述第二拉绳上端通过力传感器与气浮套连接。 

所述激光测量组包括角锥反光镜、激光头和计算模块，所述激光头固定在高低温箱外且和高低温箱侧面的观测窗位置相对，所述角锥反光镜通过角锥反光镜安装座分别固定在被测件末端和被测件安装座上，所述角锥反光镜安装座上的角锥反光镜有两个且间距为定值，所述每个激光头对应一个角锥反光镜。 

进一步，所述光栅位移传感器、力传感器和无线数据传输模块由 电池供电。 

更进一步，所述拉绳为芳纶纤维绳。 

再进一步，所述升降装置可以是如直线导轨和滚珠丝杠构成的可控制移动横梁升降的装置。 

本实用新型的测量方法为： 

1、调整激光头，使得激光头发射的激光束经角锥反光镜反射，同一角锥反光镜安装座上的两个角锥反光镜间光程差为零。 

2、密封高低温箱，使其达到测试所需温度，待温度平稳后，测量出第一拉绳和第二拉绳间的垂直距离L₀，光栅位移传感器归零。 

3、控制移动横梁上下移动，通过第二拉绳施加拉力，通过力传感器读取实时拉力F的大小。 

4、利用气浮轴上的光栅位移传感器获取气浮套的偏移位移为X₁、X₂，设定一个正方向，则任意时刻力臂L=L₀+X₂-X₁。 

5、通过激光测量组测被测件转角变形：施加弯矩后，被测件变形，激光束反射光程改变，同一角锥反光镜安装座上的两个角锥反光镜间距为d,两者光程差记为s，则转角变形θ=arcsin(s/2d)。被测件和被测件安装座上均安装有反射镜，通过计算模块获得被测件上转角变形测量值为θ1，被测件安装座上转角变形测量值为θ₂，被测件实际转角变形即为θ'=θ1-θ₂。 

6、通过所测量的拉力F、力臂L、转角变形θ'，绘制能反映被测件抗弯刚度的弯矩-角变形曲线。 

本实用新型的设计思路是：