本发明专利技术涉及一种应变测量装置，其包括至少一个丝状应变传感器（4）、长线性结构的支撑件（1）、以及加强元件（3），丝状应变传感器（4）位于支撑件（1）上。本申请还涉及包括有孔（53）的一种结构构件（5），所述孔（53）容纳所述应变测量装置的丝状应变传感器的至少一个测量区域（43）以及粘结剂。此外，本申请还涉及用于测量结构构件（5）内的指定方向上的应变的方法。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种应变测量装置，其包括至少一个丝状应变传感器（4）、长线性结构的支撑件（1）、以及加强元件（3），丝状应变传感器（4）位于支撑件（1）上。本申请还涉及包括有孔（53）的一种结构构件（5），所述孔（53）容纳所述应变测量装置的丝状应变传感器的至少一个测量区域（43）以及粘结剂。此外，本申请还涉及用于测量结构构件（5）内的指定方向上的应变的方法。【专利说明】
本专利技术涉及一种变形测量装置，该装置例如使用布拉格(Bragg)光纤光栅来提高结构构件中心位置处的应变测量准确性，从而，尤其可更好地控制利用这种构件生产的组件的质量。
技术介绍
这种装置应用于民用航空领域的一个主要目的是提高飞机的使用寿命。由含有复合材料的两个构件构成的组件的生产阶段总是时间长、过程复杂，当两个构件不能焊接在一起时通常需要使用紧固件，这与采用金属构件时的惯常方式相反。已进行了大量的研究，旨在在保证高质量的同时优化组装和生产步骤。在设计新飞机期间，降低油耗也是需要考虑的一个关键因素，甚至对于金属结构而言，在设计初期阶段考虑组装应力(如果随后能对组件进行测试)则会减轻重量。为此，人们越来越多地优选采用非破坏性测试方法，这样甚至能实现例如在组装阶段的更多具体目的。
技术实现思路
因此，本专利技术涉及一种非破坏性测试方法，通过估测结构构件(尤其是紧固件，不管是何种紧固件)内的应变来测试组件的质量。组件的质量通常与紧固件内达到的应力值相关联。包括有构件(尤其包括金属构件)的组件中的疲劳应力(通常称之为随后的使用寿命的预应力或预负载，是在组装步骤中产生的)对组件的使用寿命有直接影响。因此，构件尺寸会影响结构的使用寿命。在尺寸设计阶段考虑这些应力也可减轻构件重量。使用选定紧固件时，在组装阶段的最后步骤中会产生预应力。使用暂时紧固件时，在用于准备组装的前面步骤中也会产生预应力。在实验室通过使用转矩-张力测试台或通过将压电晶片组合到组件中，可相当容易地进行应力测试；也可通过紧固件的应变测值来执行应力测试，根据应力-应变特性规律，紧固件的应变与构件中的应力值有关。如果结构允许使用例如应变片或伸缩仪，可直接测量应变(尤其是选定方向上的伸长率)；或者例如可通过超声方法测量应变。但是，通过转矩-张力测试方法或压电晶片测试应力需要使用组件内的其他构件。因此，需要使用尺寸更大的连接构件来进行测试，这样会影响、改变组件的刚性，甚至会影响结构性能，最终的测试结果不能反映真实的性能。插入这类传感器需要另外进行组装，一旦已经完成测量之后还需要拆卸这种结构，因此，仅限于使用在实验室中，即，不能应用于成品中使用的选定结构。另外，超声测量方法仅适用于某些结构。例如，当紧固件通过过盈配合方式安装时，这些方法不起作用，因为，过盈配合会引起构件中的应力不均匀，从而在超声波的传播时间(通常称之为“超声波飞越时间”)期间或连接构件弯曲时，测量会中断；或者，如果结构构件在安装期间断裂，不再能参照构件在使用前的初始飞越时间。因此，这些技术不适用于有准确性要求的场合。因此，有益地，使用布拉格光纤光栅(FBG)传感器的方法可用来估测构件内的应变值。使用在紧固件的中心布置的布拉格光纤光栅是一种有用方法，因为这种方法不会干扰组件的功能表面的测量值。这种测量是局部的，因此可在应变梯度小的区域进行测量，因此该测量值与预应力没有直接关系。例如，美国专利文献US5, 945, 665号中公开了一种布拉格光纤光栅的使用方法。该文献描述了一种方法，包括以下步骤:在紧固件的中心位置钻孔；用粘胶(或者诸如树脂等任何其他类似材料)填充孔；以及，在粘胶聚合之前将光纤安装在粘胶内。从生产角度来看，安装光纤是复杂的操作过程。必须根据构成构件的材料来选择粘胶，光纤在安装期间会被损坏(尤其相对于其尺寸而言，光纤直径平均为几十微米量级)，因此难以相对于构件准确定位布拉格光栅。另外，通过过盈配合方式使用紧固件时，不再考虑使用这种技术，因为夹紧操作会在光纤周围产生压缩，这会影响光响应，导致不再能对测量值进行可靠分析，从而就不能测定应变、然后估测紧固件中的应力。本专利技术的一个目的是至少解决上述部分缺点，因此，提供了一种应变测量装置和方法，因为这种装置和方法对任何构件中的结构影响小，因此是非破坏性和非侵入性的。这种应变测量装置和方法可应用于紧固件，而不会影响组件的刚性，尤其与航空领域中通常采用的大部分应用场合相适配，例如，适用于过盈配合组件、模锻或锁定紧固件(例如，锁定螺栓)，或适用于暂时紧固件或适用于进行销连接。本专利技术的另一个目的是提供一种装置，这种装置不仅助于引入光纤，而且还可用于引入其他类型的传感器。为此，根据本专利技术的第一方面，提供了一种应变测量装置，该应变测量装置包括至少一个丝状应变传感器、以及支撑件，该支撑件为长线性形状，丝状应变传感器定位在该支撑件上。该应变测量装置包括至少一个丝状应变传感器，应该理解为，该应变测量装置可以仅包括一个丝状应变传感器或包括几个应变传感器。该应变测量装置优选具有薄的细长形状，这样就能将该应变测量装置引入尽可能窄的孔中。为此，支撑件有益地为长线性形状。根据选定的应用场合，丝状应变传感器是绞合式的。在通常情况下，支撑件可以是被截短的结构或分层结构。可根据其应用场合调整该支撑件的结构形状。例如，有益地，支撑件例如在纵向方向D上具有对称轴线。支撑件例如具有六边形或圆环形截面。另外，有利地，根据应用场合要求，支撑件具有圆柱形结构。在文中，“圆柱形”意为，支撑件沿纵向方向D上的轴线的截面是不变的，优选为直线型。截面可以是任何形状，只要支撑件可使光纤固定在合适位置即可。支撑件的截面例如为圆环形，以使支撑件为管状结构，而便于生产。为了方便操作和安装支撑件，该应变测量装置例如包括加强元件以提高应变测量装置的刚性。加强元件优选不受支撑件约束，或最多在一个位置处被固定，这样就不会影响测量。换句话说，加强元件最多在一个位置处固定到支撑件上。如果支撑件是中空结构，加强元件例如可被引入支撑件的壁界定的内空间中。例如，一盖封闭中空支撑件的一端，加强元件支撑在盖上、或连接到盖上或被设置到盖中。加强元件例如是其长度至少等于支撑件长度的杆，这样可让加强元件伸展至超出支撑件。然后，在将支撑件插入孔中以进行测量之后可选择抽出加强元件，或选择将其留在该应变测量装置中。根据有用的实施例，在加强元件和支撑件的壁之间具有空间(即，间隙)，从而支撑件能自由弯曲运动。如果支撑件为中空结构，那么所述空间例如布置在整个加强元件周围，从而将加强元件引入支撑件的内空间中。根据特别实用的实施例，丝状应变传感器是具有一个或更多个光栅的布拉格光纤光栅。布拉格光纤光栅的几何尺寸可让其容易地引入结构构件的孔中，同时能最合适地使所述孔的尺寸最小化，因此布拉格光纤光栅是特别合适的。另外，通过使用该应变测量装置，能更容易地将光纤插入孔中并能保持光纤刚性。根据某实施例，支撑件具有纵向方向D和宽度，丝状应变传感器的主应变方向d被设置成平行于支撑件的纵向方向D。丝状应变传感器借助于一个或更多个连接点而设置在支撑件外表面上。根据有益的实施例，支撑件是中空结构，其具有纵向方向D和宽度，其还包括具有一定厚度的壁，该壁具有外表面，丝状应变传感器通过本文档来自技高网...
【技术保护点】
应变测量装置，其包括至少一个丝状应变传感器（4），其特征在于：该应变测量装置包括长线性结构的支撑件（1）且包括加强元件（3），丝状应变传感器（4）位于该支撑件（1）上。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M·萨尔托尔，P·莫尔盖，M·帕雷代，
申请(专利权)人：空中客车运营简化股份公司，
类型：发明
国别省市：
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