[发明专利]一种基于压电致动器的循环载荷下的接触界面切向刚度测试装置有效

专利信息
申请号: 202010902463.2 申请日: 2020-09-01
公开(公告)号: CN112161765B 公开(公告)日: 2021-08-20
发明(设计)人: 孙清超;郭钢毅;袁志伟;张先连;赵斌斌 申请(专利权)人: 大连理工大学
主分类号: G01M5/00 分类号: G01M5/00
代理公司: 大连理工大学专利中心 21200 代理人: 温福雪;侯明远
地址: 116024 辽*** 国省代码: 辽宁;21
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 压电 致动器 循环 载荷 接触 界面 刚度 测试 装置
【说明书】:

发明属于机械试验设备技术领域,提供了一种基于压电致动器的循环载荷下的接触界面切向刚度测试装置。本发明提出一种试验机结构能够测试循环载荷下的接触界面切向刚度,该设计使用一个压电致动器以施加确定大小的横向载荷,通过控制压电致动器的输入电压来控制产生的横向载荷,通过弹簧的回弹力以输入等大反向的横向载荷。区别于此前存在的只能测试静态接触下的切向刚度,本发明可以提供一个幅值确定的循环载荷,而且可以通过力传感器以反馈接触界面的动态切向力,激光位移传感器反馈接触界面的动态位移,以确定接触界面的动态切向刚度。除此之外,可以满足不同尺寸的试验件测试。

技术领域

本发明属于机械试验设备技术领域,涉及一种基于压电致动器的循环载荷下的接触界面切向刚度测试装置。

背景技术

接触界面在机械结构中大量存在,从而使机械结构或者系统不再具有连续性。在外载的作用下,连接接触界面滑移会引起局部刚度非线性变化并对并对结构响应产生重要的影响,进而影响整体结构的动力学特性。因此,接触界面的连接问题是研究机械系统的一个重要的基础问题,而刚度特性实验研究与建模是机械动力学由单间分析走向系统分析所要解决的关键问题,也是确保整个机械系统特性预测模型是否正确的重要依据。

1882年Hertz对具有二次曲面的弹性球体在无摩擦接触时的应力分布进行分析,后来学者们对于摩擦的研究大部分是建立在该球体接触模型的基础上。但通过实验对球体切刚度进行研究文献较少,2015年,Maegawa提出了一种基于光学法的切向刚度的简易测量方法,可以用于在视接触区域内对真实接触区域的空间分布进行现场观察,但该方法只能用于静态接触的分析。通过实验,对黏滑过程中接触界面刚度的动态变化进行分析,仍是当前的研究热点和难点。

发明内容

本发明为了解决上述问题,发明了一种基于压电致动器的循环载荷下的接触界面切向刚度测试装置。

本发明的技术方案:

一种基于压电致动器的循环载荷下的接触界面切向刚度测试装置,包括上部的致动部分和下部的响应部分,上部的致动部分包括顶紧螺栓1、顶紧螺母2、连接螺栓4、直线轴承5、活动横板6、活动试件14、压电致动器15、适配器 16和钢珠17,下部的响应部分包括弹簧7、立柱8、底板9、力传感器10和固定试件11,致动部分和响应部分分别同时装配,最后进行总装,提高装配效率;

后支柱3和立柱8通过内六角螺栓固定在底板9上;后支柱3为倒“L”型,其上方开有U形槽,用于放置顶紧螺栓1和压电致动器15,顶紧螺母2焊接在后支柱3上,通过调整顶紧螺栓1来调节活动横板6的初始位置;

钢珠17夹在底部加工有圆形凹槽的顶紧螺栓1和适配器16之间,以防止掉落;压电致动器15的两端分别与适配器16和活动横板6通过螺纹连接;当拧紧顶紧螺栓1时,如果压电致动器15受到非轴向载荷,钢珠17会受力移动至适配器16一端的凹弧面的最底部,使压电致动器15只承受轴向载荷;

活动横板6两端分别与直线轴承5通过其法兰面上的螺钉连接,活动横板6 中间部位开有一个螺纹孔和两个通孔,分别用于压电致动器15和活动试件14 的连接;

立柱8分为上下两部分,上部分直径较小且表面加工精度高,用于与安装弹簧7并与直线轴承5配合,下部分直径较大,用做支撑;

固定试件11底部端面加工有螺纹孔,固定试件11、力传感器10和底板9 通过M12内六角螺栓12连接在一起;

在底板9的上下端面分别加工两个深度不同的槽,两槽相对;将力传感器 10放在上端面的槽内,便于定位,下端面的槽在安装固定试件11时,留够足够的扳手活动空间。

根据试验要求,可更换不同规格的夹紧螺栓13用以连接活动试件14和固定试件11。

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