[实用新型]深冷高温环境下的抗弯刚度测试装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及构件高低温环境条件下的抗弯刚度测试领域。 

背景技术

对结构件进行刚度测试时如无特殊要求通常都是在常温下进行的，现有的刚度测试根据不同的测试要求和应用领域，有多种方法和结构，但是对于处于高低温环境中的构件刚度测试，由于测试工装夹具、加载机构等在高低温环境下会热胀冷缩产生变形，从而影响力的加载、力矩及角度的测量，再者因环境的过冷过热，大多数测试用精密仪器或设备将无法正常使用，影响测试工作的进行。 

现阶段高低温下的抗弯刚度测试是在高低温箱内进行的，所述机构件放置在高低温箱内，所述被测件为悬臂梁。专利申请号为CN200810124707.8的“弯扭结构变形的激光放大测量方法”中提到了一种将激光发射器固定在构件待测转角部位上，利用光杠杆原理将微小变形进行放大的一种构件刚度测试方法，可实现非接触式测量。但是，对于高低温下的刚度测试，激光发射器不能位于构件上，且测试过程中，还得考虑到机座的形变量。专利申请号为201110370253.4的“高低温箱内被测件的三维变形测量装置”以及专利申请号为201110370271.2的“高低温箱内机械装置三维微小变形的高精度测量系统”提供一种高低温箱内构件三维变形的测量方法，但是此类方法只能跟随某一点的三维位移，而刚度测试需获得精确的加载力以及力臂的大小。 

发明内容

为了克服温度的影响，提高抗弯刚度测试的可靠性及测量精度要求，本实用新型提供一种基于激光测量组、光学镜头和移动平台的在深冷高温环境条件下对结构件进行抗弯刚度测试的装置及方法。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是： 

深冷高温环境下的抗弯刚度测试装置，包括激光位移传感器、支撑杆、激光测量组、力传感器、升降装置、高低温箱。所述高低温箱内通过被测件安装座固定被测件。 

所述支撑杆下端为光滑球面，所述支撑杆竖直穿过高低温箱作用在被测件上，所述升降装置位于高低温箱的上方，所述支撑杆上端通过力传感器与升降装置固接。 

所述高低温箱侧面设有观察窗，所述激光位移传感器安装在高低温箱外且和观察窗位置相对，所述激光位移传感器的测量点靠近被测件与被测件安装座连接的根部。 

所述激光测量组包括角锥反光镜、激光头和计算模块，所述激光头固定在高低温箱外且和高低温箱侧面的观测窗位置相对，所述角锥反光镜通过角锥反光镜安装座分别固定在被测件末端和被测件安装座上，所述角锥反光镜安装座上的角锥反光镜有两个，所述每个激光头对应一个角锥反光镜。 

本实用新型的测试方法是： 

1、常温下，利用激光位移传感器测量测量出其到支撑杆之间的垂直距离S1。 

2、密封高低温箱，使其达到测试所需温度，待温度平稳后，控制升降装置上下移动，通过支撑杆对被测件进行加载，通过传感器直接 测量出加载的力值大小F。 

3、微调激光位移传感器的位置，沿S1方向测量激光位移传感器到被测件安装根部的位移，则力臂值L=S2-S1。 

4、通过激光测量组测被测件转角变形：施加弯矩后，被测件变形，激光束反射光程改变，同一角锥反光镜安装座上的两个角锥反光镜间距为d,两者光程差记为s，则转角变形θ=arcsin(s/2d)。被测件和被测件安装座上均安装有反射镜，通过计算模块获得被测件上转角变形测量值为θ1，被测件安装座上转角变形测量值为θ2，被测件实际转角变形即为θ'=θ1-θ2。 

5、通过所测量的作用力F、力臂L、转角变形θ'，绘制能反映被测件抗弯刚度的弯矩-角变形曲线。 

本实用新型的设计思路及优点表现在： 

高低温环境下，大多数测试用精密仪器或设备将无法正常使用，且被测件底座及被测件会因热胀冷缩产生变形，给抗弯刚度测试增加了很大的难度。本实用新型采用支撑杆进行加载，不改变作用力的方向，利用激光位移传感器获测量力臂，利用激光测量组获得转角变形，从而精确获得测件抗弯刚度的弯矩-角变形曲线。 

支撑杆受高低温环境的影响极小，因此利用支撑杆加载，可以不考虑高低温环境下加载构件的变形影响；支撑杆下端为光滑球面，与被测件表面滑动接触，可保证作用力的方向不受被测件变形的影响；支撑杆与升降装置之间安装有力传感器，能够极为方便的测出作用在被测件上力值的大小。