基于振动激励的层合板微结构损伤检测制造技术

本发明专利技术提供基于振动激励的层合板微结构损伤检测。所述基于振动激励的层合板微结构损伤检测包括试验台、检测机构、夹持机构、平移机构、降温机构和升降机构，所述检测机构安装于试验台上，所述检测机构包括振动激励器本体、锤柄、锤头、支撑座、支撑块、层合板、降温罩、条形开口和红外热成像仪，所述振动激励器本体安装于试验台的上侧侧壁上，且锤柄安装于振动激励器本体的输出端上，所述锤头固定安装于锤柄远离振动激励器本体的一端上，所述支撑座安装于试验台的上侧侧壁上，且支撑块固定安装于支撑座的上侧侧壁上。本发明专利技术提供的基于振动激励的层合板微结构损伤检测具有检测工作方便快捷，效率高，稳定性好和数据的准确性高的优点。

【技术实现步骤摘要】
基于振动激励的层合板微结构损伤检测
本专利技术涉及振动激励
，尤其涉及基于振动激励的层合板微结构损伤检测。
技术介绍
近年来，随着国民经济的快速发展，极大地促进了机械加工、材料制备等技术的发展，随之涌现出越来越多的新型功能复合材料。复合材料是新材料领域的重要组成部分，与传统材料相比，复合材料具有：可设计性强、比强度比模量高、抗疲劳断裂性能好、结构功能一体化等一系列优越性能，是其他材料难以替代的功能材料和结构材料，是发展现代工业、国防和科学技术不可缺少的基础材料，也是新技术革命赖以发展的重要物质基础，复合材料已成为新材料领域的重要主导材料。作为国家大力发展的新型材料之一的层状复合材料是近年来比较热门且已经逐步走向工业应用的复合材料，其结构可由性质不同的夹层材料与面板材料复合而成。一般来说，表面材料强度高、薄，起保护夹心材料的作用；而夹心材料材质轻、刚度高，起承担载荷作用。整体结构具有相对密度小、高比强、高比刚、高强韧、耐撞击、高效散热隔热等优点，而且具备可设计性，在延展性以及隔音、减震等方面性能更加优越。因此被广泛应用于航空航天、高速列车、国防工程、汽车工业、交通运输、化工纺织和造船、海洋采油等高
例如在航空航天领域，飞机机身、机翼、驾驶舱、螺旋桨、雷达罩等部件，碳纤维增强复合材料被广泛应用，例如在“波音777”应用的石墨纤维复合材料或混杂复合材料，使用的复合材料质量约8400kg，占结构总质量的10％；在高速列车领域，司机室的前端若采用多孔复合材料夹芯板，可比钢制件减重30％-35％，并可承受300km/h速度的冲击。另外，近年来层状复合材料因其自身性能优势也被广泛地应用于健身器材以及医疗器械等方面。复合材料在投入使用前，需要对其各项性能进行检测，尤其是对其微结构损伤检测，保证了复合材料的使用安全性，现对复合材料进行微结构损伤检测过，主要是通过振动激励器对其进行检测，在检测过程中，需要间隔性移动层合板对其多个点进行锤击检测，操作较为麻烦，同时层合板在被锤击过程中会出现偏移情况，降低了检测数据的准确性。因此，有必要提供一种新的基于振动激励的层合板微结构损伤检测解决上述技术问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种检测工作方便快捷，效率高，稳定性好和数据的准确性高的基于振动激励的层合板微结构损伤检测。本专利技术提供的基于振动激励的层合板微结构损伤检测包括：试验台；检测机构，所述检测机构安装于试验台上，所述检测机构包括振动激励器本体、锤柄、锤头、支撑座、支撑块、层合板、降温罩、条形开口和红外热成像仪，所述振动激励器本体安装于试验台的上侧侧壁上，且锤柄安装于振动激励器本体的输出端上，所述锤头固定安装于锤柄远离振动激励器本体的一端上，所述支撑座安装于试验台的上侧侧壁上，且支撑块固定安装于支撑座的上侧侧壁上，所述层合板放置于支撑座的上端，且层合板的下侧侧壁与支撑块的上侧侧壁相抵设置，所述降温罩转动连接于试验台的上侧侧壁上，且支撑座位于降温罩中设置，所述条形开口开设于降温罩靠近振动激励器本体的一侧侧壁上，且锤柄贯穿条形开口并延伸至降温罩中设置，所述红外热成像仪安装于降温罩的上侧内壁上；夹持机构，所述夹持机构开设于支撑座中，所述夹持机构包括滑槽、支撑板、支撑槽、第一螺纹杆和第一电机，所述滑槽横向开设于支撑座的上侧侧壁中，且两个支撑板对称滑动连接于滑槽中，所述支撑槽开设于支撑板的上侧侧壁上，且层合板位于支撑槽中，所述第一螺纹杆横向转动连接于滑槽中，且第一螺纹杆贯穿两个支撑板并与其螺纹连接，所述第一螺纹杆上开设有对称设置的两个外螺纹，且两个外螺纹螺纹方向相反设置，所述第一电机固定安装于支撑座的一侧侧壁上，且第一螺纹杆的一端与第一电机的输出端固定连接；平移机构，所述平移机构安装于试验台的上侧侧壁上；降温机构，所述降温机构安装于降温罩的上侧侧壁上；升降机构，所述升降机构安装于试验台中；基于振动激励的层合板微结构损伤检测方法，包括以下步骤：a、通过模态试验，获取检测目标结构(层合板)前几阶固有频率；b、利用获取的前几阶固有频率逐一对目标结构(层合板)进行定点定频激励(使用振动激励器上的锤头击层合板)；c、当目标结构在某一定频激励下发生共振时，层状复合材料在分层损伤处会形成层与层之间的高频碰撞，从而在该处产生微小热量，激励的同时采用红外热成像仪对整个目标结构进行热成像，获取热源点，从而确定分层损伤的位置；d、综合前几阶测试结果，确定整体结构中损伤的数量、位置及大小。优选的，所述平移机构包括滑腔、安装座、第二螺纹杆、插槽、插块、连接螺栓和第一螺纹槽，所述滑腔开设于试验台的上侧侧壁中，且滑腔的方向与滑槽方向垂直设置，所述安装座滑动连接于滑腔中，所述第二螺纹杆转动连接于滑腔中并贯穿安装座与其螺纹连接，所述试验台的侧壁固定安装有步进电机，且第二螺纹杆的一端与步进电机的输出端固定连接，所述插槽开设于安装座的上侧侧壁上，且插块插设于插槽中并与振动激励器本体的下端固定连接，所述连接螺栓横向贯穿安装座，所述第一螺纹槽横向开设于插块中，且连接螺栓的一端插设于第一螺纹槽中并与其螺纹连接。优选的，所述降温机构包括冷风机和管道，所述冷风机固定安装于降温罩的上侧侧壁上，且冷风机通过管道与降温罩内部连通设置。优选的，所述升降机构包括升降槽、第三螺纹杆、第二螺纹槽和第二电机，所述升降槽开设于试验台的上侧侧壁中，且支撑座插设于升降槽中，所述第三螺纹杆竖直转动连接于升降槽中，所述第二螺纹槽竖直开设于支撑座中，且第三螺纹杆插设于第二螺纹槽中并与其螺纹连接，所述第二电机固定安装于试验台的下侧侧壁上，且第三螺纹杆的下端与第二电机的输出端固定连接。优选的，所述层合板的上端高度高于支撑板的上端高度。优选的，所述降温罩中开设有隔层，且隔层中填充有隔音棉。与相关技术相比较，本专利技术提供的基于振动激励的层合板微结构损伤检测具有如下有益效果：1、本装置通过对层状复合材料进行振动激励微结构损伤检测，检测工作方便快捷，效率高，便于对层状复合材料进行改进，同时层状复合材料在检测过程中被夹持固定，提高了检测过程中层状复合材料的稳定性，从而防止层状复合材料在检测过程中出现偏移情况，提高了检验数据的准确性；2、通过设置平移机构，步进电机控制第二螺纹杆转动，从而带动安装座在滑腔中滑动，配合振动激励器对层状复合材料进行激励检测，其中振动激励器是通过下端的插块插进插槽中，并使连接螺栓旋进插块中的第一螺纹槽中，将插块限制固定在插槽中，使其与安装座固定连接，安装拆卸简单快捷，便于对振动激励器本体进行检测更换；3、通过设置降温罩和降温机构，冷风机通过管道对降温罩内部输送冷气，从而使层合板处于低温状态，为了更好地使用红外热成像仪对产生的热量进行检测；4、通过设置升降机构，第二电机控制第三螺纹杆的转动，从而配合第二螺纹槽控制支撑座在升降槽中滑动，对层合板的高度进行调节，方便对不同厚度的层合板进行锤头锤击，提高了装置的适用范围；5、通过在降温罩中开设隔层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于振动激励的层合板微结构损伤检测装置，其特征在于，包括：/n试验台(1)；/n检测机构(2)，所述检测机构(2)安装于试验台(1)上，所述检测机构(2)包括振动激励器本体(21)、锤柄(22)、锤头(23)、支撑座(24)、支撑块(25)、层合板(26)、降温罩(27)、条形开口(28)和红外热成像仪(29)，所述振动激励器本体(21)安装于试验台(1)的上侧侧壁上，且锤柄(22)安装于振动激励器本体(21)的输出端上，所述锤头(23)固定安装于锤柄(22)远离振动激励器本体(21)的一端上，所述支撑座(24)安装于试验台(1)的上侧侧壁上，且支撑块(25)固定安装于支撑座(24)的上侧侧壁上，所述层合板(26)放置于支撑座(24)的上端，且层合板(26)的下侧侧壁与支撑块(25)的上侧侧壁相抵设置，所述降温罩(27)转动连接于试验台(1)的上侧侧壁上，且支撑座(24)位于降温罩(27)中设置，所述条形开口(28)开设于降温罩(27)靠近振动激励器本体(21)的一侧侧壁上，且锤柄(22)贯穿条形开口(28)并延伸至降温罩(27)中设置，所述红外热成像仪(29)安装于降温罩(27)的上侧内壁上；/n夹持机构(3)，所述夹持机构(3)开设于支撑座(24)中，所述夹持机构(3)包括滑槽(31)、支撑板(32)、支撑槽(33)、第一螺纹杆(34)和第一电机(35)，所述滑槽(31)横向开设于支撑座(24)的上侧侧壁中，且两个支撑板(32)对称滑动连接于滑槽(31)中，所述支撑槽(33)开设于支撑板(32)的上侧侧壁上，且层合板(26)位于支撑槽(33)中，所述第一螺纹杆(34)横向转动连接于滑槽(31)中，且第一螺纹杆(34)贯穿两个支撑板(32)并与其螺纹连接，所述第一螺纹杆(34)上开设有对称设置的两个外螺纹，且两个外螺纹螺纹方向相反设置，所述第一电机(35)固定安装于支撑座(24)的一侧侧壁上，且第一螺纹杆(34)的一端与第一电机(35)的输出端固定连接；/n平移机构(4)，所述平移机构(4)安装于试验台(1)的上侧侧壁上；/n降温机构(5)，所述降温机构(5)安装于降温罩(27)的上侧侧壁上；/n升降机构(6)，所述升降机构(6)安装于试验台(1)中；/n基于振动激励的层合板微结构损伤检测方法，其特征在于，包括以下步骤：/na、通过模态试验，获取检测目标结构(层合板(29))前几阶固有频率；/nb、利用获取的前几阶固有频率逐一对目标结构(层合板(29))进行定点定频激励(使用振动激励器上的锤头(23)锤击层合板(29))；/nc、当目标结构在某一定频激励下发生共振时，层状复合材料在分层损伤处会形成层与层之间的高频碰撞，从而在该处产生微小热量，激励的同时采用红外热成像仪(29)对整个目标结构进行热成像，获取热源点，从而确定分层损伤的位置；/nd、综合前几阶测试结果，确定整体结构中损伤的数量、位置及大小。/n...

【技术特征摘要】
1.基于振动激励的层合板微结构损伤检测装置，其特征在于，包括：
试验台(1)；
检测机构(2)，所述检测机构(2)安装于试验台(1)上，所述检测机构(2)包括振动激励器本体(21)、锤柄(22)、锤头(23)、支撑座(24)、支撑块(25)、层合板(26)、降温罩(27)、条形开口(28)和红外热成像仪(29)，所述振动激励器本体(21)安装于试验台(1)的上侧侧壁上，且锤柄(22)安装于振动激励器本体(21)的输出端上，所述锤头(23)固定安装于锤柄(22)远离振动激励器本体(21)的一端上，所述支撑座(24)安装于试验台(1)的上侧侧壁上，且支撑块(25)固定安装于支撑座(24)的上侧侧壁上，所述层合板(26)放置于支撑座(24)的上端，且层合板(26)的下侧侧壁与支撑块(25)的上侧侧壁相抵设置，所述降温罩(27)转动连接于试验台(1)的上侧侧壁上，且支撑座(24)位于降温罩(27)中设置，所述条形开口(28)开设于降温罩(27)靠近振动激励器本体(21)的一侧侧壁上，且锤柄(22)贯穿条形开口(28)并延伸至降温罩(27)中设置，所述红外热成像仪(29)安装于降温罩(27)的上侧内壁上；
夹持机构(3)，所述夹持机构(3)开设于支撑座(24)中，所述夹持机构(3)包括滑槽(31)、支撑板(32)、支撑槽(33)、第一螺纹杆(34)和第一电机(35)，所述滑槽(31)横向开设于支撑座(24)的上侧侧壁中，且两个支撑板(32)对称滑动连接于滑槽(31)中，所述支撑槽(33)开设于支撑板(32)的上侧侧壁上，且层合板(26)位于支撑槽(33)中，所述第一螺纹杆(34)横向转动连接于滑槽(31)中，且第一螺纹杆(34)贯穿两个支撑板(32)并与其螺纹连接，所述第一螺纹杆(34)上开设有对称设置的两个外螺纹，且两个外螺纹螺纹方向相反设置，所述第一电机(35)固定安装于支撑座(24)的一侧侧壁上，且第一螺纹杆(34)的一端与第一电机(35)的输出端固定连接；
平移机构(4)，所述平移机构(4)安装于试验台(1)的上侧侧壁上；
降温机构(5)，所述降温机构(5)安装于降温罩(27)的上侧侧壁上；
升降机构(6)，所述升降机构(6)安装于试验台(1)中；
基于振动激励的层合板微结构损伤检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、通过模态试验，获取检测目标结构(层合板(29))前几阶固有频率；
b、利用获取的前几阶固有频率逐一对目标结构(层合板(29))进行定点定频激励(使用振动激励器上的锤头(23)锤击层合板(29))；
c、当目标结构在某一定...

【专利技术属性】
技术研发人员：田淑侠，房占鹏，陈振茂，何文斌，曹阳，张德海，杜文辽，樊江磊，吴深，周向葵，秦志辉，
申请(专利权)人：郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：河南;41