【CN109839254A】一种基于反向共振的复合材料热振疲劳试验装置及方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910222433.4
(22)申请日 2019.03.22
(71)申请人 东北大学
地址 110819 辽宁省沈阳市和平区文化路3
号巷11号
(72)发明人 任朝晖　黄浩诚　戴哲鑫　王俊　
石有泰　吴腾飞　王文煜　李晖　
(74)专利代理机构 沈阳东大知识产权代理有限
公司 21109
代理人 李运萍
(51)Int.Cl.
G01M 7/02(2006.01)
(54)发明名称一种基于反向共振的复合材料热振疲劳试验装置及方法(57)摘要一种基于反向共振的复合材料热振疲劳试验装置及方法，试验装置包括双悬臂梁振动测试系统、热环境模拟系统、电子采集系统和测量与控制系统；本发明采用偏心电机带动待测梁振动，相较于激振器体积小、耗能少,具有方便携带的特点,利用双悬臂振动梁反向共振带动待测梁振动,提高了测试效率,节省了能源,并且相较于现有的测试设备,拓宽了待测梁的振幅范围,本发明使用了多种精密仪器对待测材料疲劳特性从光学、声学、时域波形等多个方面进行了测量分析，具有极高的测试精度，且本发明能够模拟复合材料所处的热环境，能够测试复合材料在不同温度下的疲劳特性，本发明设备简单，部件多采取可拆卸式的设计，拆卸方便，便携性好，易操
作。

权利要求书3页 说明书9页 附图5页CN 109839254 A 2019.06.04
C N 109839254
A
权　利　要　求　书1/3页CN 109839254 A
1.一种基于反向共振的复合材料热振疲劳试验装置，其特征在于，包括双悬臂梁振动测试系统、热环境模拟系统、电子采集系统和测量与控制系统；
所述双悬臂梁振动测试系统包括，两根悬臂振动梁、偏心电机和底板，底板顶部左侧固定装配有左侧固定板，底板顶部右侧滑动装配有右侧固定板，左侧固定板和右侧固定板平行设置，两根悬臂振动梁设置在左侧固定板与右侧固定板之间，左侧悬臂振动梁的左端与左侧固定板固定连接，右侧悬臂振动梁的右端与右侧固定板固定连接，左侧悬臂振动梁的右端和右侧悬臂振动梁的左端均悬空设置并分别装配有偏心电机，待测梁的两端分别与左侧悬臂振动梁的右端和右侧悬臂振动梁的左端固定连接，左侧悬臂振动梁、右侧悬臂振动梁和待测梁共线设置，两个偏心电机以待测梁为中心对称设置，且两个偏心电机之间有半个周期的相位差；
所述热环境模拟系统包括热防护罩、红外辐射加热管、排风与降温系统，所述热防护罩罩在待测梁外侧,所述红外辐射加热管有两个，分别设置于热防护罩内壁底部的两侧，用于提高待测梁所处环境的温度，所述排风与风冷系统包括气泵、喷嘴、二氧化碳储存器组成，喷嘴有四个，分别安装于热防护罩内壁顶部的四角，二氧化碳储存器用于储存干冰，与底板固定连接，气泵为吸气、喷气两用气泵，与底板固定连接，气泵和二氧化碳储存器分别通过三通阀与喷嘴连接，热防护罩由下部热防护罩、上前部热防护罩、上后部热防护罩三部分组成，各部分通过机械锁死装置锁死；
所述电子采集系统包括位移传感器、温度传感器、试验记录仪和数据采集卡，所述位移传感器有三个，分别设置于左侧悬臂振动梁右端的下方、右侧悬臂振动梁左端的下方、待测梁的下方，用于测量悬臂振动梁和待测梁的振动形变量，激光位移传感器发射激光透过热环境模拟系统中防护罩下部的耐高温玻璃观察口来测试复合材料待测梁的振动，温度传感器位于热防护罩内部，用于测定待测梁所处环境的温度，试验记录仪设置于待测梁的后方，用于记录试验记录，数据采集卡分别与各位移传感器、温度传感器以及试验记录仪电连接，用于存储位移传感器和试验记录仪所采集的数据；
所述测量与控制系统包括数控面板,所述数控面板与底板固定连接,数控面板分别与红外辐射加热管、气泵、三通阀、数据采集卡和两个偏心电机电连接,数控面板内置有基于LabVIEW的测控软件,用于接收并记录试验记录仪的试验记录，整合数据采集卡中的数据以进行全面的分析。

2.根据权利要求1所述的一种基于反向共振的复合材料热振疲劳试验装置，其特征在于，所述电子采集系统还包括声音传感器或电子显微镜，声音传感器或电子显微镜设置在待测梁的下方，且与数据采集卡电连接；
位于左侧悬臂振动梁右端的下方和右侧悬臂振动梁左端的下方的位移传感器具体为电涡流位移传感器，位于待测梁下方的位移传感器具体为激光位移传感器。

3.根据权利要求2所述的一种基于反向共振的复合材料热振疲劳试验装置，其特征在于，所述底板顶部设置有第一导轨，所述第一导轨与悬臂振动梁平行设置，第一导轨上滑动装配有第一导轨滑块，右侧固定板固定装配在第一导轨滑块顶部，所述第一导轨滑块与第一导轨之间设置有机械锁死机构。

4.根据权利要求3所述的一种基于反向共振的复合材料热振疲劳试验装置，其特征在于，所述左侧悬臂振动梁的左端与左侧固定板之间、右侧悬臂振动梁的右端与右侧固定板
2。