[发明专利]一种适用于结构体的奇异三轴试验装置及其实施方法

摘要

本发明提供一种适用于结构体的奇异三轴试验装置及其实施方法，属于力学测试领域。通过密闭的舱体结构实现了围压的加载和环境温度的控制，通过可轴向调整的环形控制机构控制待测结构的加载平面，通过环形控制机构内部密集的施力帽对结构的不同位置进行加载；同时，采用可环向运动的环形控制机构实现了待测结构扭矩的施加，通过条状流体喷射结构实现了局部冲击力的施加；采用密封舱体内布置的光源和相机实现了试验过程中待测结构体状态的监测和待测结构变形的记录。本发明克服了常规三轴设备必须在正交方向施加荷载的局限，能够为不同类型力的施加提供基础。能够为工业装备优化可行性试验和海洋、航空航天工程中的结构体试验研究提供便利。

主权项

1.一种适用于结构体的奇异三轴试验装置，其特征在于：所述的试验装置包括压力舱(1)、支撑机构(2)、环形控制机构(3)、辅助加载机构(4)、围压控制系统(5)、环境温度控制系统(6)、光照控制系统(7)、图像采集系统(8)、密封上盖(9)、条状流体喷射结构(10)；/n所述压力舱(1)呈正方体形式，包括4个压力舱侧壁(11)、1个压力舱封底(12)；各压力舱侧壁(11)内壁中轴线设置有自上而下贯通的轴向滑道(13)，各压力舱侧壁(11)内部表面均阵列布置有机动照明灯(71)，机动照明灯(71)与外部光照控制系统(7)相连接，通过光照控制系统(7)能够调节任意机动照明灯(71)的光照度，也可通过熄灭部分机动照明灯(71)调整压力舱(1)内部的照明环境；所述各压力舱侧壁(11)内部表面的任意4个机动照明灯(71)的几何中心设置可调节相机(81)，可调节相机(81)与外部图像采集系统(8)连接，通过图像采集系统(8)能够调节任意可调节相机(81)拍摄角度和拍摄区域；/n所述右侧的压力舱侧壁(11)开有内外贯通的围压孔(14)，所述围压孔(14)外部与围压控制系统(5)连接，以实现压力舱(1)围压的控制；各压力舱侧壁(11)内部盘有导温管，且导温管两端通过设置在右侧压力舱侧壁(11)外侧的温控管进口(15)和左侧压力舱侧壁(11)外侧的温控管出口(16)与环境温度控制系统(6)相连接，以实现压力舱(1)内部的温度控制；压力舱侧壁(11)与密封上盖(9)连接；所述右侧压力舱侧壁(11)温控管进口(15)中心所对应的内壁和左侧压力舱侧壁(11)温控管出口(16)中心所对应的内壁设置有测温探头(61)，且该测温探头(61)与环境温度控制系统(6)相连接，以监测调整压力舱(1)内部的温度；/n所述压力舱封底(12)设置有内外贯通的清理孔(18)；/n所述支撑机构(2)由与压力舱封底(12)下部连接的支撑座(21)构成，支撑座(21)分别连接伺服压力源(22)以调整支撑座的升降高度，以进行压力舱(1)内围压流体的清理并保证压力舱(1)的隔震；/n所述环形控制机构(3)呈环状，且该环形控制机构(3)外部的象限点设置有连接锚(31)，环形控制机构(3)内部圆周均匀布置有多个施力帽(32)，施力帽(32)外围的环形控制机构(3)内壁面上布置环状可调光照明灯(33)，环形控制机构(3)内任意两个施力帽(32)之间布置有微型相机(34)；所述可调光照明灯(32)、微型相机(33)、环形控制机构(3)分别与光照控制系统(7)、图像采集系统(8)、中控系统(37)相连接；所述环形控制机构(3)的环形主体外围设置有连接锚滑道(36)；所述环形控制机构(3)的连接锚(31)一端卡入压力舱(1)的轴向滑道(12)以实现环形控制机构(3)的上下滑动，环形控制机构(3)的连接锚(31)与压力舱的轴向滑道(12)锁紧；环形控制机构(3)的连接锚(31)另一端与连接锚滑道(36)相连接，且可选择绕连接锚滑道(36)运动或者锁紧，通过环形控制机构(3)实现对待测体施加环向扭剪力；/n所述辅助加载机构(4)包括多个反力柱(41)和1块反力板(42)，反力柱(41)一端与反力板(42)连接，通过调整反力柱(41)的高度调整反力板(42)的朝向；所述反力板(42)中心开有圆形螺纹孔(421)用于固定局部加压机械臂(422)；/n所述密封上盖(9)下部和压力舱封底(12)对称设置有2套辅助加载机构(4)，其中上部辅助加载机构(4)的反力柱(41)自由端与密封上盖(9)下部连接，下部辅助加载机构(4)的反力柱(41)自由端与压力舱封底(12)上部连接；密封上盖(9)与压力舱侧壁(11)相连接；/n密封上盖(9)上部和压力舱封底(12)下部对称设置有2道加力架(91)，每个加力架(91)的两端设置有贯通的拉杆孔(912)，通过加力架(91)的拉杆(911)，实现对密封上盖(9)与压力舱(1)的密封；所述密封上盖(9)的加力架(91)与密封上盖(9)一体成型，且在密封上盖(9)的加力架(91)上开有吊装器安装孔(913)，用于给密封上盖(9)安装吊装设备；/n所述轴向滑道(13)上选择设置条状流体喷射结构(10)，以对试验箱中施加局部流体冲击力，条状流体喷射结构(10)与轴向滑道(13)接触的一侧设置有连接锚(31)，以将流体喷射结构(10)安装锁紧在轴向滑道(13)上；所述条状流体喷射结构(10)的连接锚(31)的对称面设置有多个可调节喷射头(101)，控制线缆一端与条状流体喷射结构(10)上部面控制线缆孔(102)相连接，另一端通过压力舱侧壁(11)的数据线连接孔(19)与3相连接；/n在压力舱(1)下部安装支撑机构(2)，在压力舱(1)内部安装1套或者n(1＜n＜19)套环形控制机构(3)，在压力舱(1)各个压力舱侧壁(11)的轴向滑道(13)上安装i(0＜i＜19-n)套条状流体喷射结构(10)，在密封上盖(9)下部安装辅助加载机构(4)并将密封上盖(9)与压力舱(1)相连接，将压力舱(1)的围压孔(14)与围压控制系统(5)相连接，将压力舱(1)的温控管进口(15)、温控管出口(16)、测温探头(61)与环境温度控制系统(6)相连接，将压力舱(1)的机动照明灯(71)和环形控制机构(3)的可调光照明灯(32)与光照控制系统(7)，将压力舱(1)的可调节相机(81)和环形控制机构(3)的和微型相机(33)与图像采集系统(8)，将环形控制机构(3)的中枢控制线路(35)和压力舱(1)内部的辅助加载机构(4)与中控系统(37)相连接。/n