[发明专利]点阵夹层材料等效弹性模量试验分析系统及方法和装置

说明书

本发明提供了一种点阵夹层材料等效弹性模量试验分析系统及方法和装置，包括：激光位移计、固定工装、夹持工装、数据采集设备、计算机、载荷加载装置。所述点阵结构测试样件一端通过夹持工装安装在固定工装上，所述载荷加载装置在点阵结构测试样件另外一端(即自由端)进行载荷加载，激光位移计位于点阵结构测试样件自由端的上方，所述激光位移计经过数据采集设备与计算机数据连接。本发明直接对点阵结构测试样件进行试验及测试，拟合得到其等效弹性模量，解决了理论推导及数值仿真方法中对点阵的构型以及胞元的结构数据的准确要求的问题，解决了生产出来的产品与真实结构的误差问题。

技术领域

本发明涉及点阵夹层材料力学性能试验领域，具体地，涉及一种点阵夹层材料等效弹性模量试验分析系统及方法和装置。尤其是涉及点阵夹层材料等效弹性模量的测试实验、试验后的数据拟合以及设计试验的推导过程。

背景技术

点阵夹层材料是一种可控的周期性重复结构，在低密度下却具有良好的力学性能，而且其周期性结构可以按照具体的工程设计需要来进行相应的优化，可设计性更强，可以代替航空航天中广泛使用的蜂窝、波纹等轻质夹层材料。

专利文献CN105479772B公开了一种准三维增强的复合材料点阵夹层结构及其制作方法。所述点阵夹层结构由正交编织的矩形纤维布或预浸料条带和立方体泡沫芯子以及面板铺层构成。本发明巧妙地利用复合材料结构的可设计性，设计出一种新的准三维编织结构作为点阵芯子，并与面板同时固化成型。在组元材料相同的前提下。

在现有技术中，目前对点阵材料弹性模量的研究多采用理论推导或者数值仿真的方法，可在已知点阵构型的基础上，利用等效方法、有限元法等计算出材料的静态性能。

在专利文献CN106503385A中，公开了一种点阵夹层材料等效弹性模量的计算方法，主要是将点阵夹层材料等效为多个受力特征相同的胞元，每个胞元均包括胞元上面板、胞元下底板和多个支梁，支梁支撑在胞元上面板和胞元下底板之间。

但是，这类数值仿真方法需要事先知道点阵的构型以及胞元的结构数据方可进行数值计算，而且往往生产出来的点阵结构由于材料、工具等原因会与图纸所要求的真实结构存在一定的误差，也使得按照图纸进行数值仿真得到的等效弹性模量不那么准确。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种点阵夹层材料等效弹性模量试验分析系统及方法和装置。

根据本发明提供的一种点阵夹层材料等效弹性模量试验分析系统，包括：激光位移计、激光位移计安装支架、固定工装、夹持工装、数据采集设备、计算机、载荷加载装置；

在测试试验时，允许点阵结构测试样件的一端通过夹持工装安装在固定工装上，在所述点阵结构测试样件的另一端通过所述载荷加载装置进行载荷加载；所述点阵结构测试样件的另一端为自由端；

所述激光位移计安装在激光位移计安装支架上，且激光位移计位于点阵结构测试样件的另一端的上方，所述激光位移计经过数据采集设备与计算机数据连接。

优选地，所述激光位移计采集载荷加载后的点阵结构测试样件表面的位移信号，并将所述位移信号转换成模拟电压信号，经过所述数据采集设备将模拟电压信号转换成数字电压信号，经过计算机对数字电压信号进行信号分析；所述激光位移计与点阵结构测试样件的间距设置为预设值。

优选地，所述计算机包括点阵夹层材料等效弹性模量试验分析装置，其中，所述点阵夹层材料等效弹性模量试验分析装置包括：

第一模块：控制载荷加载装置对点阵结构测试样件的另一端施加设定量级的力载荷，激光位移计采集载荷加载后的点阵结构测试样件表面的位移信号，并将所述位移信号转换成模拟电压信号，经过所述数据采集设备将模拟电压信号转换成数字电压信号，经过计算机对数字电压信号进行信号分析；