航天器用豆荚杆可承受极限拉力测试装置及其应用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种航天器用豆荚杆可承受极限拉力测试装置及其应用方法，测试装置包括垂直悬吊子系统、拉伸子系统、力传感子系统和位移测量子系统；垂直悬吊子系统用于实现豆荚杆的竖直悬吊安装；拉伸子系统包括拉绳、竖直高度位置可调整的滑轮、固定滑轮以及拉力产生装置等，用于对豆荚杆施加拉力并产生变形；力传感子系统用于测量拉绳拉力；所述位移测量子系统用于测量豆荚杆末端位移。本发明专利技术提出的测试装置克服了豆荚杆自身重力对结果的影响，提高了测试准确度，且豆荚杆所受拉力牵引方向可以自动调节，能克服变形造成的拉力夹角变化，更好地模拟航天真实应用场景。此外，本发明专利技术具有测试结果可信度高、测试方法较为简便等特点。

【技术实现步骤摘要】
航天器用豆荚杆可承受极限拉力测试装置及其应用方法
本专利技术属于实验力学和材料力学性能表征
，具体涉及一种航天器用豆荚杆结构可承受极限拉力测试装置及其应用方法。
技术介绍
豆荚杆是一种由纤维增强树脂基复合材料制成的、可压平后卷曲收拢的薄壁管状杆，由于其在展开状态下的横截面形状呈现出由对称的双Ω构成的豆荚状，故得名豆荚杆。豆荚杆具有质量轻、刚度相对较大、收拢效率高、展开过程可靠、可重复性强、热膨胀系数小等优点，是一种良好的支撑结构形式，为大尺寸航天器可展开支撑杆结构技术方案的解决提供了一种新的技术选择与手段。目前，豆荚杆常用作太阳帆航天器、空间薄膜天线等结构中的支撑承力构件。根据牛顿第三定律，在太空实际应用中，豆荚杆作为一种承力支撑部件，在它为被支撑物(例如反光薄膜帆面或天线阵面等)提供支撑力的同时，其自身必然受到被支撑物(的反作用力载荷，这种载荷力通常表现为一种拉力的形式。由于豆荚杆的刚度是有限的，在过大的外部拉力作用下，豆荚杆将会发生屈曲等失稳现象，甚至严重时还会造成结构破坏，也就是说，过大的拉力将会使豆荚杆超出其承载能力范围，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种航天器用豆荚杆可承受极限拉力测试装置，其特征在于，包括垂直悬吊子系统、拉伸子系统、力传感子系统和位移测量子系统；/n所述垂直悬吊子系统包括竖直支撑框架(2)和固定夹具(3)，用于实现豆荚杆(1)的竖直悬吊安装，保证豆荚杆(1)的中心轴线垂直于水平面；所述竖直支撑框架(2)为沿竖直方向固定布置的刚性框架，所述固定夹具(3)以水平的方式设置在所述竖直支撑框架(2)上；所述固定夹具(3)的横截面形状与豆荚杆(1)的横截面形状相同，也呈对称的双Ω状；豆荚杆(1)的起始端能够通过所述固定夹具(3)将进行夹持固定；/n所述拉伸子系统包括拉绳(4)、第一滑轮(5)、第二滑轮(6)、拉力产生装置(8)...

【技术特征摘要】
1.一种航天器用豆荚杆可承受极限拉力测试装置，其特征在于，包括垂直悬吊子系统、拉伸子系统、力传感子系统和位移测量子系统；
所述垂直悬吊子系统包括竖直支撑框架(2)和固定夹具(3)，用于实现豆荚杆(1)的竖直悬吊安装，保证豆荚杆(1)的中心轴线垂直于水平面；所述竖直支撑框架(2)为沿竖直方向固定布置的刚性框架，所述固定夹具(3)以水平的方式设置在所述竖直支撑框架(2)上；所述固定夹具(3)的横截面形状与豆荚杆(1)的横截面形状相同，也呈对称的双Ω状；豆荚杆(1)的起始端能够通过所述固定夹具(3)将进行夹持固定；
所述拉伸子系统包括拉绳(4)、第一滑轮(5)、第二滑轮(6)、拉力产生装置(8)、运动控制器(10)以及计算机(13)，用于对豆荚杆(1)施加拉力从而使豆荚杆(1)产生变形；所述拉绳(4)系于豆荚杆(1)的末端，并经第一滑轮(5)和第二滑轮(6)引导和重新定向后，以卷绕方式连接到拉力产生装置(8)的输出轴(81)上；所述第一滑轮(5)和第二滑轮(6)均起改变拉绳(4)方向的作用，其中，第二滑轮(6)为固定滑轮，而第一滑轮(5)安装在竖直高度自动调整支架(51)上，第一滑轮(5)的竖直高度位置可以自动调整，从而实现拉绳(4)与豆荚杆(1)的中心轴线之间夹角的动态修正；所述拉力产生装置(8)能在计算机(13)发出的运动指令作用下，并经运动控制器(10)的控制，发生精准角度的转动，从而带动拉绳(4)在所述输出轴(81)上进行回收；
所述力传感子系统包括拉力传感器(7)、数据采集单元(9)以及计算机(13)，用于测量拉绳(4)的拉力；所述拉力传感器(7)直接安装在拉绳(4)上，且位于所述第二滑轮(6)与所述拉力产生装置(8)之间；
所述位移测量子系统，用于测量豆荚杆(1)的末端在拉力作用下发生的位移。


2.如权利要求1所述的一种航天器用豆荚杆可承受极限拉力测试装置，其特征在于，所述竖直支撑框架(2)采用铝型材桁架杆件框架，且所述竖直支撑框架(2)设有调平底座，所述固定夹具(3)设有水平尺。


3.如权利要求1所述的一种航天器用豆荚杆可承受极限拉力测试装置，其特征在于，所述第一滑轮(5)的初始竖直高度位置通过下式计算：



上式中，H0为第一滑轮(5)的中心距离地面的初始高度，α为拉绳与豆荚杆中心轴线之间的夹角，r为第一滑轮(5)的半径，d为第一滑轮(5)的中心到豆荚杆中心轴线的水平距离，运算符号tan和sin分别表示正切函数和正弦函数；而所述第一滑轮(5)的实时竖直高度位置的计算公式为：



上式中，H为第一滑轮(5)的中心距离地面的实时高度，F为拉绳的拉力，L为豆荚杆的长度，E和I分别为豆荚杆的弹性模型和截面惯性矩。


4.如权利要求1所述的一种航天器用豆荚杆可承受极限拉力测试装置，其特征在于，所述位移测量子系统包括相机(11)、图像采集卡(12)以及计算机(13)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘望，李东旭，王杰，周国华，廖一寰，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43