[发明专利]一种结构样件耦合变形测量装置及系统

说明书

本发明涉及材料检测技术领域，并提供一种结构样件耦合变形测量装置及系统，所述结构样件耦合变形测量装置包括环境箱、基准架、数控载荷加载机构、引出杆及位移传感器，基准架连接于环境箱内，且基准架的一端伸出环境箱设置，位移传感器连接于基准架上伸出环境箱的端部，基准架用于连接结构样件的一端，引出杆的一端用于与结构样件的另一端连接，引出杆的另一端伸出环境箱设置，并与数控载荷加载机构连接，位移传感器的检测端朝向引出杆设置，结构样件位于环境箱内，环境箱用于为结构样件提供不同的测量环境。进而在符合结构样件实际应用的环境中可高精度地测量结构样件的耦合变形，更加具有参考价值。

技术领域

本发明涉及材料检测技术领域，具体而言，涉及一种结构样件耦合变形测量装置及系统。

背景技术

目前，对于材料的检测和测量，是保证产品安全和寿命的重要手段之一，尤其是对于一些具有一定功能的结构件的受力后应变的检测和测量，是产品设计研发中的必要环节。现有技术中，对于结构件的检测和测量，主要是针对材料级标准试样（如板状、圆柱或管状试样）的测量，测量其在载荷作用下的变形量。

而结构件在实际应用中的尺寸、结构及环境一般是复杂多变的，例如航空航天领域中的柔性太阳翼由柔性基板、半导体光电池片、互联片和印刷电路等组成，作为功能结构单元也比较复杂，无法制成标准测试试样，柔性太阳翼在轨展开后，翼面将在外加机械载荷作用下张紧成一定的面形（如圆盘）结构，在高低温环境下，太阳翼翼面会还会叠加热膨胀引起的热应变，以及长期服役下发生的蠕变变形，翼面在热机械载荷综合作用下产生的这些耦合应变，包括太阳翼上的关键位点处的应力应变，对太阳翼的整体面形精度以及翼面上的电池片、电路和互联片等关键组件的可靠性及服役寿命都有重要影响，因此耦合变形均需要通过张力补偿机构进行补偿控制。同样，航天器上还有很多刚性功能结构件也是在热机械载荷下服役的，如通讯卫星上的核心组件之一：微波谐振腔，当温度变化产生的热变形引起谐振腔体体积变化会导致微波谐振频率改变而产生频率偏移，必须采用外加机械温度补偿弓将谐振腔体积稳定在常数上才能保证谐振频率稳定不变。

但是，现有技术中对于结构件的测量已经不能满足其在实际应用中的场景和结构，例如结构件实际应用中所具有的复杂结构、较大的尺寸、所承受较大载荷，以及所处复杂多变的环境，现有的材料级检测和测量与结构件实际应用中的耦合变形不具备可参考的对应关系，对于产品的设计与研发无法提供有效的参考。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何实现结构件实际工况下的耦合变形测量。

本发明提供一种结构样件耦合变形测量装置，包括环境箱、基准架、数控载荷加载机构、引出杆及位移传感器，所述基准架连接于所述环境箱内，且所述基准架的一端伸出所述环境箱设置，所述位移传感器连接于所述基准架上伸出所述环境箱的端部，所述基准架用于连接结构样件的一端，所述引出杆的一端用于与所述结构样件的另一端连接，所述引出杆的另一端伸出所述环境箱设置，并与所述数控载荷加载机构连接，所述位移传感器的检测端朝向所述引出杆设置，所述结构样件位于所述环境箱内，所述环境箱用于为所述结构样件提供不同的测量环境；

所述基准架为圆筒状结构，所述基准架的顶部用于连接所述结构样件，且所述基准架的筒壁上开设有多个通气孔；

所述环境箱包括外壳及隔热层，所述隔热层设置于所述外壳的内侧，所述隔热层合围形成温度调节腔，所述基准架位于所述温度调节腔内，所述温度调节腔内设置有热源，且所述温度调节腔开设有冷源入口和冷源出口，所述温度调节腔用于为所述结构样件提供可变温度环境；

所述环境箱还包括均温层，所述均温层设置于所述隔热层和所述基准架之间，且所述均温层合围形成介质调节腔，所述基准架位于所述介质调节腔内，所述介质调节腔开设有介质入口和介质出口，所述介质调节腔用于为所述结构样件提供可变介质环境；

所述温度调节腔还开设有出气口，所述出气口贯穿所述外壳与外界连通，且所述隔热层与所述外壳合围形成真空腔，所述真空腔用于连接真空泵；

所述数控载荷加载机构包括数控电动缸和力传感器，所述数控电动缸、所述力传感器及所述引出杆依次连接。