[发明专利]一种帆板根部铰链低周疲劳破坏试验测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及铰链低周疲劳破坏试验测量领域，具体来说是一种帆板根部铰链低周疲劳破坏试验测量装置及测量方法，用于帆板根部铰链的低周疲劳破坏特性测量。

背景技术

帆板根部铰链是连接太阳帆板与星体之间的重要机构，以前人们设计和使用帆板系统时，对铰链只考虑其刚度参数，随着铰链使用的深入，人们发现这种处理存在诸多的弊端，原因有如下几点：

(1)由于铰链为机构件，并且在控制系统的作用下长期处于工作状态，即根部铰链长期受动态力矩的作用；

(2)由于铰链为机构件，因此铰链内部存在干摩擦，同时干摩擦具有强非线性特性，它会随着铰链状态的不同而发生变法，而它的静态力学性能参数不能够反映干摩擦的力学特性。

帆板铰链在应用的实践表明，由于铰链在工作时，其受到的外界激励为动态力，因此铰链的特性受到它的动态刚度支配而不是静态刚度(静载荷下抵抗变形的能力)，测量得到帆板根部铰链的低周疲劳破坏参数具有重要的实际工程意义。目前，国内还没有对帆板根部铰链进行低周疲劳破坏试验有效、简单、易于操作的测量系统。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，为帆板铰链的低周疲劳试验测量提供一种帆板根部铰链低周疲劳破坏试验测量装置及测量方法，为帆板铰链的疲劳设计和安全使用提供可靠的测试数据。

一种帆板根部铰链低周疲劳破坏试验测量装置，包括静压轴承水平滑台、安装平台、附加梁、根部铰链、应变片、配重块、振动台、振动台功率放大器、支架、电阻应变仪、数据采集仪A、计算机A、加速度传感器A、加速度传感器B、计算机B、数据采集仪B。

静压轴承水平滑台为一台座上通过静压轴承连接有滑板的结构；滑板后部连接有振动台，滑板前端侧面或后端侧面安装有加速传感器A。滑板上安装有安装平台，根部铰链下端与安装平台固定，根部铰链上端与附加梁下端固定连接；附加梁上端两侧对称安装配重块，配重块一侧中心处安装有加速传感器B。附加梁下端和根部铰链上端两侧对称各粘贴有两个应变片；电阻应变仪、数据采集仪A、计算机A、计算机B、数据采集仪B设置在支架上。

所述振动台、振动台功率放大器、加速度传感器A、数据采集仪B、计算机B间通过数据线连接。数据采集仪A、计算机A、电阻应变仪、应变片、加速度传感器A、加速度传感器B间通过数据线连接。

计算机B用来输出控制振动台的电信号并通过数据线传送到数据采集仪B，同时处理和显示由加速传感器A经数据采集仪B传输来的加速度电信号。

数据采集仪B接收由加速传感器A发送的加速度电信号，并对此加速度度电信号进行处理，将模拟电信号转化成数字电信号，发送计算机B。

数据采集仪B对计算机B输出的控制电信号进行处理，将数字电信号转化成模拟电信号，模拟电信号通过数据线传输到振动台功率放大器。

振动台功率放大器接收到数据采集仪B输出的控制电信号后，对控制电信号进行功率放大，并将功率放大后的控制电信号通过数据线传动到振动台；振动台在控制电信号的作用下产生相应的驱动力，驱动滑板在水平滑台上做水平前后运动，由此带动附加梁及根部铰链上端的振动。

电阻应变仪将应变片测量应变时由应变引起应变片电阻变化转换成应变电信号通过数据线发送给数据采集仪。

数据采集仪A对由电阻应变仪发送的应变电信号以及加速度传感器A、加速度传感器B发送的加速度电信号进行处理，将这些模拟电信号转化成输出的数字电信号，传入用来进行数据采集与处理的计算机。

计算机将采集到的应变电信号、加速度电信号，根据应变与力矩的关系，经过计算得到根部铰链和附加梁下端上的往复弯矩的大小。

本发明的优点在于：

1、同时对附加梁和根部铰链动态应变以及对振动台水平滑台和附加梁上端的加速度进行测量，对比，可以更方便的确定帆板根部铰链低周疲劳破坏的状态，增加测量系统的稳定性；

2、帆板铰链承受的动态力矩的频率通过改变附加梁上安装的配置块质量进行调节；

3、本发明在测量时通过粘贴在附加梁下端的应变片直接测量得到附加梁下端的应变，因此不需要考虑附加梁对动态力矩的传递影响；

4、本发明有结构简单、使用便捷、对根部铰链及附加梁的频率和振幅调节范围广。

附图说明

图1为本发明帆板根部铰链低周疲劳破坏试验测量装置整体结构示意图；

图2为本发明静压轴承水平滑台与振动台连接示意图；

图3为本发明安装平台结构图；

图4为本发明附加梁、安装平台、配重块连接示意图；

图5为本发明应变片粘贴位置示意图；