[实用新型]双稳态复合材料实验测试装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种双稳态复合材料实验测试装置，涉及到反对称、非对称铺设复合材料圆柱壳结构双稳态性能的实验分析方法和测试装置。

背景技术

双稳态复合材料结构是一种新型的智能材料结构，具有轻质、高强度和空间利用率高等综合性能，更由于其同时具有延展和卷拢两种稳定状态，保持稳态时不需要外力维持的双稳态特性，在航天飞行器（如太阳能电池板阵列、天线及各种杆状结构）、可变形机翼和风机叶片等领域具有广泛的应用前景，因此近年来成为国内外学者研究的热点问题之一。但目前对于双稳态层合壳的实验研究均较匮乏，实验测试装置较简单，尤其是针对于反对称铺设圆柱壳的双稳态性能的研究，仅有的针对反对称层合壳的实验也是着眼于研究壳体的力学弯曲性能。基于此，设计、发明一种用于实现层合壳双稳态转换并对其稳态转变过程进行观察、研究的实验测试装置。

发明内容

本实用新型针对目前对于双稳态层合壳的实验研究均较匮乏、实验测试装置较简单的问题，提出了一种用于实现层合壳双稳态转换并对其稳态转变过程进行观察、研究的双稳态复合材料实验测试装置。

本实用新型所述的双稳态复合材料实验测试装置，包括拉伸试验机，其特征在于：所述的拉伸试验机上安装随动机械推手、可调节压头和可调节夹具，所述的随动机械推手包括支架、第一步进电机、第一传动轴、第二步进电机、第二传动轴、第三步进电机、推手，所述的第一步进电机安装在所述的支架上，所述的第一传动轴的一端通过直齿轮与所述的第一步进电机连接，另一端连接第一转动臂的一端；所述的第二步进电机安装在所述的第一转动臂另一端，并通过斜齿轮与所述的第二传动轴的一端连接，所述的第二传动轴的另一端连接第二转动臂；所述的第三步进电机安装在所述的第二转动臂上，并通过齿轮齿条传动与所述的推手连接；

所述的可调节压头包括压头滑块、滑槽块、压头柄，所述的压头滑块通过螺栓固定在所述的滑槽块的滑槽导轨上；所述的压头柄螺接在所述的滑槽块上，所述的压头柄上开设定位孔，通过定位销固定在拉伸试验机上；

所述的可调节夹具包括底座、支撑杆，所述的支撑杆通过螺栓固定在所述的底座的滑槽上安装支撑滑块；所述的支撑杆的一端螺接在所述的底座上，另一端固定在拉伸试验机平台上。

所述的压头滑块的底端为圆弧尖端。

所述的压头滑块的个数为2块，对称的安装在所述的滑槽块的滑槽导轨上。

所述的支撑滑块的个数为2块，对称的安装在所述的底座的滑槽上。

所述的随动机械推手成对使用，对称的安装在拉伸试验机平台的两侧。

所述的拉伸试验机配置力-位移传感器。

所述的第一传动轴与所述的第一转动臂之间通过圆柱滚子轴承连接。

所述的第二传动轴与所述的第二转动臂之间通过角接触球轴承固定。

实验前，先将随动机械推手安装在拉伸试验机平台两侧，把可调节压头和可调节夹具安装到拉伸试验机上，构成了实验的基本平台；然后，将处于第一稳态的双稳态层合壳试件放置于可调节夹具上，调节用以支撑的两个支撑滑块至合适位置，调节好两个压头滑块的相对位置，设定好可调节压头进给的速度；实验开始时，拉伸试验机通过可调节压头提供驱动力使双稳态层合壳试件由初始状态慢慢展平，并开始向第二稳态转变，此时，随动机械推手开始动作，推手与双稳态层合壳试件的点A接触并按照预设的运动轨迹随动，辅助第一稳态的双稳态层合壳试件向第二稳态转变并提供转变所需的实时的力，实现试件的第二稳态，拉伸试验机配置的力-位移传感器可测得试件发生弹性突变所需的最大载荷，并获得试件变形过程的载荷-位移曲线，这样，可调节压头提供了试件发生弹性突变所需的力，随动机械推手帮助双稳态层合壳试件由第一稳态向第二稳态转变，在二者的共同驱动下，可通过整个搭建的实验平台顺利实现双稳态试件的第二稳态，并可对其变形过程进行捕捉。

本实用新型的有益效果是：适用于双稳态复合材料的稳态间转变测试、实验（包括反对称、非对称等多种铺设方式），可获取对应的最大转变力、载荷-位移曲线、第一稳态向第二稳态过渡、第二稳态返回至第一稳态等的力和位移、第二稳态曲率半径等多种信息；2）适应不同尺寸、铺设角度、变形方向的双稳态复合材料结构实验测试分析；3）实验测试装置简单、稳定性高，易于装卸、维修和调试，对于采用智能材料驱动(如压电材料、形状记忆合金材料等)的研究具有重要的借鉴意义。

附图说明

图1是本实用新型的随动机械推手的主视图。

图2是本实用新型的随动机械推手的左视图。