[发明专利]座椅垫材料在不同应变率下的力学性能测试装置和方法

权利要求书

1.一种座椅垫材料在不同应变率下的力学性能测试装置，其特征在于，包括：压头、支撑板和材料实验机，所述材料实验机包括：对称设置的上夹持端和下夹持端，设置于所述上夹持端顶部的运动轴，与所述运动轴相连接的位移传感器，以及与所述下夹持端相连接的载荷传感器；

其中，所述支撑板与所述下夹持端连接，用于在所述支撑板的上端面放置实验件，所述实验件用于模拟座椅垫材料；所述压头与所述上夹持端连接；

所述材料实验机，用于通过运动轴和上夹持端对所述实验件施加载荷，以使得所述实验件产生压缩的变形，并通过载荷传感器和位移传感器测试加载和卸载过程中的载荷和位移数据。

2.根据权利要求1所述的座椅垫材料在不同应变率下的力学性能测试装置，其特征在于，所述材料实验机还包括：分别与位移传感器和载荷传感器相连接的控制计算机，

所述控制计算机，用于控制材料实验机的加载和卸载方式，并对位移传感器和载荷传感器测试的数据进行处理；

所述力学性能测试装置还包括：光源，设置于实验件一侧的高速摄像机，以及与所述高速摄像机相连接的第一计算机；

所述光源，用于为高速摄像机的摄像过程进行补光；

所述高速摄像机和第一计算机，用于拍摄并记录实验件压缩变形的过程。

3.根据权利要求1或2所述的座椅垫材料在不同应变率下的力学性能测试装置，其特征在于，所述力学性能测试装置与所述实验件的装配要求为：所述实验件的中心轴与所述压头的中心轴为共线设置。

4.根据权利要求1或2所述的座椅垫材料在不同应变率下的力学性能测试装置，其特征在于，所述压头为圆板形状，用于模拟驾驶员腰椎和骨盆，从而获得航空座椅垫的真实受载条件。

5.根据权利要求1或2所述的座椅垫材料在不同应变率下的力学性能测试装置，其特征在于，所述支撑板表面符合预设标准的平行度；

所述支撑板沿厚度方向具有切槽，用于所述支撑板底部中心空气逃逸；

所述支撑板沿平面方具有通孔，用于模拟航空座椅的椅盆结构，从而获得座椅垫的真实压缩力学状态。

6.一种座椅垫材料在不同应变率下的力学性能测试方法，其特征在于，采用如权利要求1～5中任一项所述的座椅垫材料在不同应变率下的力学性能测试装置执行，所述力学性能测试方法包括：

步骤1，连接压头和上夹持端，连接支撑板与下夹持端；

步骤2，将实验件放置于支撑板上，并确保实验件的中心轴与压头的中心轴共线；

步骤3，打开光源和高速摄像机，并通过第一计算机记录实验件压缩变形的过程；

步骤4，打开材料实验机，开始进行力学性能测试实验；

步骤5，预压缩：正式压缩前，压缩实验件两次，预压缩的压缩量为实验件原始厚度的75-80％；预压缩后，将实验件静置360±60s；

步骤6，准静态压缩：压缩量大于或等于实验件原始厚度的90％，通过材料实验机的载荷传感器和位移传感器，测试加载和卸载过程中的载荷和位移数据；

步骤7，动态压缩：压缩量大于或等于实验件原始厚度的90％，通过材料实验机的载荷传感器和位移传感器，测试加载和卸载过程中的载荷和位移数据；

步骤8，实验结束，关闭高速摄像机、光源、材料实验机。

7.根据权利要求6所述的座椅垫材料在不同应变率下的力学性能测试方法，其特征在于，

步骤2中确保实验件的中心轴与压头的中心轴共线，用于确保单轴加载。

8.根据权利要求6所述的座椅垫材料在不同应变率下的力学性能测试方法，其特征在于，

步骤5中的预压缩，用于模拟人体就坐方式，挤压座椅垫及其内部空气；预压缩后实验件静置，以使实验件恢复。

9.根据权利要求6所述的座椅垫材料在不同应变率下的力学性能测试方法，其特征在于，

步骤6和步骤7中压缩量大于或等于实验件原始厚度的90％，用于模拟飞机坠撞等情形中座椅垫的极端受载情况；

步骤6和步骤7中实验件压缩变形过程中的测试，用于记录完整的加载过程和卸载过程。