[发明专利]一种获取结合面法向接触刚度的测试装置与建模方法

权利要求书

1.一种获取结合面法向接触刚度的测试装置，其特征在于，包括下试件放置平台(1)、电涡流传感器支架(2)、下试件(3)、上试件(5)、感应支架(4)、三向力传感器(6)、内六角头螺钉(8)、测试平台(9)、螺杆(10)、电涡流传感器；

测试平台(9)包括底座(91)和位于底座上部的横梁(92)；

下试件放置平台(1)设置于底座(91)上，下试件放置平台(1)顶部设有下小上大的倒锥形凹陷(101)；下试件放置平台(1)顶部设有第一环形凸起(102)，第一环形凸起(102)中心与倒锥形凹陷(101)中心重合；

下试件(3)放置于倒锥形凹陷(101)中，下试件(3)球面一侧朝上且高出第一环形凸起(102)，下试件(3)的顶部与上试件(5)底部相接触；

上试件(5)底部设有与第一环形凸起(102)相配合的第二环形凸起(103)；上试件(5)上固定有三向力传感器(6)，三向力传感器(6)与内六角头螺钉(8)连接；螺杆(10)的一端与内六角头螺钉(8)连接，另一端穿过测试平台(9)的横梁(92)，螺杆(10)与测试平台(9)的横梁(92)通过螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的获取结合面法向接触刚度的测试装置，其特征在于，上试件(5)与下试件(3)通过螺杆(10)在轴向力下相互接触；上试件(5)、下试件(3)、内六角头螺钉(8)、三向力传感器(6)与下试件放置平台(1)在同一轴对称线上。

3.根据权利要求1所述的获取结合面法向接触刚度的测试装置，其特征在于，三向力传感器(6)用于获取和调整三个方向上的力，使得结合面仅受轴向力，而其他方向的力为零。

4.根据权利要求1所述的获取结合面法向接触刚度的测试装置，其特征在于，上试件(5)上安装有感应支架(4)，下试件放置平台(1)上安装有电涡流传感器支架(2)，电涡流传感器支架(2)上安装有电涡流传感器，用于获得上试件(5)和下试件(3)接触时的相对变形量。

5.根据权利要求1所述的获取结合面法向接触刚度的测试装置，其特征在于，下试件(3)上半部分为半圆球，下半部分为与倒锥形凹陷(101)相配合的圆锥体。

6.根据权利要求4所述的获取结合面法向接触刚度的测试装置，其特征在于，还包括信号采集系统和计算机，所述三向力传感器(6)和电涡流传感器连接所述信号采集系统，所述信号采集系统连接计算机。

7.一种获取结合面法向接触刚度的建模方法，其特征在于，包括：应用权利要求1至6中任一项所述的获取结合面法向接触刚度的测试装置测量单个刚性光滑平面与球面接触的力-位移关系，根据该关系建立单个微凸体的法向接触刚度模型，然后通过微分链式法则建立整体结构的结合面法向接触刚度模型。