[发明专利]一种机械结构变形量的动态测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及几何量计量领域，特别涉及一种在高低温环境下对结构变形进行动态测量的方法。

背景技术

由于航天工程工作环境的特殊性，对材料提出了更高的要求。空间环境中存在较大的温度变化，温差可达200℃，这将使得卫星等太空器结构产生较大的热变形，影响机械性能及电性能；飞行器载重比是衡量其性能的一个重要指标，发射到太空中的卫星重量如果减少1kg，则运载它的火箭可减少1t。结合航天工程的实际应用，需要材料具有热膨胀系数小、轻质、比强度高、比模量大等特点，复合材料恰好符合要求，也被广泛应用于航天领域。

飞行器在发射前需要经过多种环境试验验证其结构稳定性，包括高低温试验、振动试验、冲击试验等。为了验证其稳定性，需要测量机构变形量，通过计算验证是否满足设计要求。而复合材料的加工性能远不如金属材料，其面型精度相对较差，甚至会出现测量不确定度已大于精度要求，直接测量不能满足技术要求，所以如何避免材料的影响成为解决测量问题的关键。

解决复合材料结构变形的测量问题意义重大，可对环境试验前后飞行器各部件的变形进行测量，特别是高精度光学系统、精密机械结构等部分，验证机构稳定性，为航天飞行器的可靠性提供了计量保障。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在高低温环境下实现的机械结构变形量的动态测量方法。

本发明的技术方案如下：

一种机械结构变形量的动态测量方法，该方法包含如下步骤：

1)选用微晶玻璃球作为被测目标，球心作为特征点；

2)将上述微晶玻璃球固定在被测工件上；

3)将微晶玻璃球作为基准坐标点，测量微晶玻璃球的球心坐标值，每个球心的坐标记为x_i，y_i，z_i；i＝1，2，3，...N，N为特征点个数；

4)将平面反射镜固定，平面反射镜的位置满足如下条件：确定一个被测工件上的微晶玻璃球，使其在平面反射镜的像能够被测量到；

5)通过平面反射镜测量工件背面的特征点；

6)改变温度条件，记录N个特征点的位置变化；并记录每一个时间点下，特征点位置坐标为X_ij，Y_ij，Z_ij，j＝1，2，3...M，M为时间点个数；

7)通过下式得出温度改变后每个特征点的位置偏差

Δ=(Xij-xi)2+(Yij-yi)2+(Zij-zi)2.]]>

在上述一种机械结构变形量的动态测量方法中，所述的步骤2)按如下步骤进行；

a)制作连接半球形工装，半径为R，工装中心加工沉孔；

b)在被测工件表面需要监测结构变化的位置加工通孔；

c)使用殷钢制造的螺栓螺母将半球形工装固定在被测工件上，并且在螺纹上涂耐高温硅胶；

d)在工装半球槽内涂耐高温硅胶，将微晶玻璃球固定在半球槽内；

e)固定完毕放置24小时；

f)对每个微晶玻璃球进行编号。

本发明的显著效果在于：

(1)改变传统的直接测量方法，使用间接测量方法，解决了复合材料结构变形的测量问题；

(2)使用微晶玻璃材料制作标准球，材料热膨胀系数小，且接近复合材料，将标准球引入的误差降至最小；

(3)使用球心作为特征点，定位准确，测量精度高；