[发明专利]一种超材料隔振件横向刚度的测试方法

说明书

本发明公开了一种超材料隔振件横向刚度测试装置及方法，属于超材料结构测试技术领域该装置包括夹持隔振件的虎钳和传递压力机剪切力的T形传力板；虎钳相对的钳口上加工L型凸台，用于支撑超材料隔振件的一侧的实心层；T型传力板夹在两个对装超材料隔振件之间，T型传力板的凸台底面与超材料隔振件另一侧实心层的顶面接触；虎钳通过对两个超材料隔振件施加水平压缩力产生压缩变形，模拟超材料隔振器实际工作中的承载变形；加载力沿竖直方向通过T型传力板传递给超材料隔振件上顶面，实现隔振件横向刚度的测试。本发明能够直接测试超材料隔振核心部件的横向刚度，为循环迭代设计提供快速数据支撑，可有效缩短产品开发周期，降低设计成本。

技术领域

本发明属于超材料结构测试技术领域，具体涉及一种超材料隔振件横向刚度测试的装置及测试方法。

背景技术

超材料技术是近十年来新兴的一种颠覆性技术，超材料具有天然材料所不具备的超常物理性质，通过在材料关键物理尺度上的结构有序设计，可突破某些表观自然规律的限制，从而获得超出自然界固有的普通性质的超常材料功能。使用超材料技术设计的隔振器称为超材料隔振器，超材料隔振器的三向刚度具有可设计性，可以根据具体设备隔振和稳定性的要求，定量设计隔振器。

超材料隔振器的开发包括设计、测试以及制造等流程。超材料隔振器三向刚度的试验测试是研发过程中必经环节，其中超材料隔振器垂向刚度测试方法简单，而横向刚度的测试方法则相对复杂，需要根据具体服役工况，设计出专门的加载及夹持装置。

超材料隔振器产品结构包括金属连接部件和核心隔振件，目前，对超材料隔振器横向刚度的测试大都基于产品来完成，必须完成金属连接部件的设计和加工，才能进行横向刚度的测试，一旦产品的测试指标不满足设计预期，则需要返回设计最初阶段，重新进行迭代修正计算，重新加工出隔振部件和金属连接部件，完成产品装配后重复测试，直至获得合格的产品。由此可见，现有的超材料隔振器横向刚度测试方式严重滞后了产品的开发周期，设计专门的加载及夹持装置也增加了产品的设计和研制成本。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种超材料隔振件横向刚度的测试方法，能够直接测试超材料隔振核心部件的横向刚度，为循环迭代设计提供快速数据支撑，可有效缩短产品开发周期，降低设计成本。

一种超材料隔振件横向刚度的测试方法，该方法使用的装置包括夹持超材料隔振件的虎钳和传递压力机剪切力的T形传力板；所述虎钳相对的钳口上加工L型凸台，用于支撑超材料隔振件的一侧的实心层；所述T型传力板夹在两个核心隔振件之间，T型传力板的凸台底面与核心隔振件另一侧实心层的顶面接触；其实现测试的步骤如下：

步骤一：针对具体的超材料隔振件尺寸，选取相对应规格的T形传力板和虎钳钳口，并将超材料隔振件夹持在虎钳的钳口上；

步骤二：根据超材料隔振件额定载荷下垂向位移的实测值，转动虎钳的加力丝杠，压缩隔振件变形量为额定载荷垂向位移的两倍，并保持压缩状态；

步骤三：利用万能试验机在T形传力板上施加垂向压力，记录剪切压力与剪切位移的曲线；

步骤四：利用剪切压力-位移曲线计算横向刚度；

步骤五：将核心隔振件旋转90°，重复步骤一～步骤四，测试另外一个方向横向刚度。

进一步地，所述超材料隔振件包含一层超材料单胞阵列层和两层薄实心层，超材料单胞阵列层是由人工设计的超材料微结构周期性排列组合而成的结构，是超材料隔振件的弹性部分，承担压缩和剪切变形；所述两层薄实心层单胞位于单胞阵列层的两边，在超材料隔振器的构造中，用于连接金属上盖和下底板，在横向刚度测试系统中与虎钳钳口以及传力板的凸台配合，实现隔振件剪切方向的位置锁定。

进一步地，所述虎钳包含丝杠加力功能、定位功能，可通过丝杠的旋转实现虎钳滑块的水平移动，并能固定于指定位置，虎钳的丝杠加载力最大为20000N。