[实用新型]强力热耦合环境实验平台

说明书

技术领域

本实用新型属于热耦合实验领域，特别是一种强力热耦合环境实验平台。

背景技术

力热耦合是指物体的温度与受力同时受到剧烈变化，有限元分析的耦合分析是指考虑了两种物理场(力、热)的交叉作用和相互作用(耦合)。在计算机技术迅速发展的今天，有限元建模环境以及计算技术都有了长足的进步，很多通用和专用的有限元建模环境都将材料的失效准则、材料流动定律、自适应或重划分网格技术以及热力学耦合的单元技术集于一身。目前，复合材料在力热耦合作用下的力学特性已引起各国研究的重视。

以橡胶为基体的帘线-橡胶复合材料具有大变形，高弹性，能密封水、热和压力等特点，性能优异，在航天、航空和汽车等领域有着广泛而重要的应用，帘线-橡胶复合材料的研究已经成为材料科学的前沿性课题。在国防、航空和航天发射领域，存在着大量强力热耦合作用环境，例如火箭发射时伴随着强燃气冲击效应，橡胶复合材料构件需要同时承受瞬时强温变与高荷载的复合作用，几秒内从常温或低温环境迅速上升至400～500℃的高温环境，短时间内载荷出现大幅变化，瞬时载荷高达2,000kN。这使得现如今对帘线-橡胶复合材料在强温变高荷载下力学变化机理的研究远远不能满足需要，我们需要更加深入的去探索研究，但在这个领域中，我们还缺乏适用于强温变高荷载环境的理论模型，无法满足研究需求，迫切需要开展相关研究工作。

强力热耦合作用下复合材料薄壁球壳受压大变形问题是强温变高荷载下帘线-橡胶复合材料应用基础研究中急需解决的问题，强力热耦合作用主要是指球壳内部气体的温度与压力在短时间内发生剧烈的变化，由于加载时间非常短，温度与载荷变化非常剧烈，目前研究工作中所涉及的力热耦合都不属于强力热耦合范畴，不涉及强温变、大载荷与高加载率的耦合作用，由于加载时间非常短，温度与载荷变化非常剧烈，普通的实验设备很难达到这个要求，未来研究中需构建强力热耦合环境实验台进行加载。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种燃气射流输入距离可调节、载荷大且变化快、施加压力可以调节、夹持力稳定的强力热耦合环境实验平台。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：

一种强力热耦合环境实验平台，其特征在于：包括底架、台架平板、小导轨、小滑块、小滑块挡块、挡板、橡胶球、夹板、管道、小卡盘基座、小卡盘、小卡盘盖、小卡盘螺杆、导流口、燃气射流管、大卡盘基座、大卡盘、大卡盘盖、大卡盘螺杆、大导轨、大滑块、大滑块挡块、转盘、转盘轴、锥齿轮、丝杆和箱体；大导轨在底架的一侧，且在同一条直线上，台架平板固定于底架顶部，小导轨和小卡盘基座固定设置在台架平板上，小滑块挡块与小滑块之间通过螺钉固定，小滑块和小滑块挡块与小导轨之间为滑动副，挡板固定于小滑块顶部，橡胶球设置在挡板靠近小卡盘基座的一侧，橡胶球与夹板固定且圆心同轴，夹板的另一侧固定有管道，管道与橡胶球的空腔导通，小卡盘设置在小卡盘基座的一侧，且圆心同轴，小卡盘盖均匀分布在小卡盘周向，小卡盘盖中间为螺孔，小卡盘螺杆与小卡盘盖之间为螺旋副，管道穿过小卡盘和卡盘基座；大滑块挡块与大滑块通过螺钉固定，大滑块和大滑块挡块与大导轨之间为滑动副，大卡盘基座固定设置在大滑块上，大卡盘设置在大卡盘基座的一侧，且圆心同轴，大卡盘盖均匀分布在大卡盘周向，大卡盘盖中间为螺孔，大卡盘螺杆与大卡盘盖之间为螺旋副，燃气射流管穿过大卡盘和大卡盘基座；燃气射流管与管道同轴，导流口设置在燃气射流管和管道之间；转盘通过转盘轴连接锥齿轮的一个齿轮端，锥齿轮的另一个齿轮端与丝杆形成转动副，丝杆与大导轨平行，锥齿轮设置在箱体内，箱体上端盖开有圆孔，转盘轴周向开槽，转盘轴穿过圆孔，且端部通过螺母与箱体上盖装配，形成旋转副，箱体与大滑块固定。

本实用新型与现有技术相比，其显著优点：

(1)本实用新型的丝杆与锥齿轮之间为螺旋副，旋转转盘，可以通过锥齿轮之间传动，使得锥齿轮沿丝杆滑动，带动旋转轴和箱体沿丝杆运动，箱体与大卡盘基座固结，驱动其大导轨运动，使得燃气射流管端部与导流口之间的距离改变，调节燃气射流输入管道的距离，使得本实用新型具有燃气射流输入距离可调节的优点。

(2)本实用新型的燃气射流管输入的为火箭发动机燃气，因此向橡胶球中输入的载荷大且变化快，使得本实用新型具有载荷大且变化快的优点。

(3)本实用新型的小滑块与小导轨之间为滑动副，通过调节螺钉的松紧，可以调节挡板与橡胶球之间的位置关系，改变对橡胶球施加压力，使得本实用新型具有施加压力可调节的优点。