[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

说明书

本发明实施例公开了一种座椅垫材料在不同应变率下的力学性能测试装置和方法，力学性能测试装置包括：压头、支撑板和材料实验机，材料实验机包括：上夹持端和下夹持端，运动轴，位移传感器和载荷传感器；支撑板与下夹持端连接，用于在支撑板的上端面放置实验件，实验件用于模拟座椅垫材料；压头与上夹持端连接；材料实验机，用于通过运动轴和上夹持端对实验件施加载荷，以使得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；上述测试装置操作便捷，易于实现，实验效率高，对实验件尺寸无特殊要求。本发明实施例实现了在不同应变率下对座椅垫材料的压缩力学性能进行测试和分析，具有广阔的应用前景。

技术领域

本申请涉及但不限于材料科学、固体力学技术领域，尤指一种座椅垫材料在不同应变率下的力学性能测试装置和方法。

背景技术

座椅垫作为直接与乘员接触的结构部件，广泛应用于航空、航天、船舶、汽车、高铁等领域，可为乘员提供舒适的乘坐体验，航空座椅垫还可通过自身的大变形吸收碰撞、应急着陆等情形中的冲击能量，减小乘员所受冲击载荷，为乘员提供一定的保护。在动态载荷作用下，座椅垫材料的力学性能与加载速率有关，其变形和受载更是涉及到材料非线性、几何非线性和接触非线性等问题，因此有必要对不同应变率下座椅垫材料的压缩力学性能进行研究。

目前，国内外关于座椅垫材料准静态和动态压缩力学性能的研究较少，研究对象多为聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯等材料，研究内容主要集中于人体工学、振动和压力分布等方面。因此，亟需提出一种技术方案以开展座椅垫材料在准静态压缩和动态压缩下力学性能研究工作。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种座椅垫材料在不同应变率下的力学性能测试装置和方法，实现了测试和分析不同应变率下座椅垫材料的压缩力学性能。

本发明实施例提供一种座椅垫材料在不同应变率下的力学性能测试装置，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。

可选地，如上所述的座椅垫材料在不同应变率下的力学性能测试装置中，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。

可选地，如上所述的座椅垫材料在不同应变率下的力学性能测试装置中，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。

可选地，如上所述的座椅垫材料在不同应变率下的力学性能测试装置中，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。

可选地，如上所述的座椅垫材料在不同应变率下的力学性能测试装置中，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；