一种用于柔性压电薄膜的加速环境老化试验方法技术

本发明专利技术提供一种用于柔性压电薄膜的加速环境老化试验方法，包括S001、压电薄膜试样安装，S002、力学耦合试验，及S003、压电薄膜断裂或破损取样；力学耦合试验包括拉伸应力耦合试验、扭转应力耦合试验及拉伸

【技术实现步骤摘要】
一种用于柔性压电薄膜的加速环境老化试验方法


[0001]本专利技术涉及薄膜环境试验
，具体涉及一种用于柔性压电薄膜的加速环境老化试验方法。

技术介绍

[0002]压电薄膜很薄、质轻、非常柔软，可以无源工作，尤其是能够探测细微的信号，因此被广泛应用于武器装备、航天航空、电子电力、生物医疗等领域；并且，压电薄膜极其耐用，可以经受数百万次的弯曲和振动，使用寿命长。然而，在航空、航天、航海的应用中，压电薄膜不仅会遭受高温、高湿、高盐雾腐蚀等环境老化因素的影响，还会收到反复拉伸、扭转等疲劳载荷的耦合作用，这种耦合作用远大于环境腐蚀和载荷疲劳单独作用的压电薄膜老化的简单跌加，对压电薄膜的电学性能会产生极大的影响。因此，仅仅依据单一的环境老化试验或力学疲劳试验，很难获得压电薄膜在真实工况下的老化规律，无法进一步获得压电薄膜在实际应用中的各项性能指标与力学性能，无法避免在高温、高湿、高盐雾腐蚀情况下由于压电薄膜断裂或破损而引起的一系列重大事故。

技术实现思路

[0003]针对以上现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种用于柔性压电薄膜的加速环境老化试验方法，该方法能够准确获得压电薄膜在实际使用过程中的力学性能以及老化指标，从而有效避免因压电薄膜失效（断裂或破损）而出现的一系列安全事故，保证压电薄膜在航空、航天、航海等恶劣条件下的可靠服役。
[0004]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种用于柔性压电薄膜的加速环境老化试验方法，其特征在于：采用载荷耦合装置，所述载荷耦合装置包括装置平台、防水壳体、第一丝杠、导向杆、滑移构件、装夹构件、连接滑动构件以及第二丝杠；所述防水壳体固定设置在所述装置平台上端面且防水壳体内设置第一丝杠与导向杆，所述第一丝杠一端与防水壳体上端面转动连接、另一端贯穿所述装置平台上端面且与装置平台下端面转动连接，所述导向杆为两根且它们对称设置在所述第一丝杠左、右两侧，所述导向杆底部固定设置在所述装置平台上端面，所述装置平台内设置空腔；所述滑移构件包括滑动块与连接板，所述滑动块中部套接在所述第一丝杠外壁且与第一丝杠螺纹连接，滑动块两端分别套接在两侧的所述导向杆外壁且与对应导向杆滑动连接，所述连接板一端与所述滑动块固定连接、另一端贯穿所述防水壳体，所述防水壳体对应所述连接板设置竖直的滑动槽、以便于连接板上下滑动；所述装夹构件由上夹持构件与下夹持构件组成，所述上夹持构件与下夹持构件同轴安装且夹持端相互对应，所述上夹持构件与连接板远离滑动块的一端固定连接；所述第二丝杠竖直设置在空腔内、其一端与所述装置平台下端面转动连接、另一端固定连接一转动块，所述转动块贯穿所述装置平台上端面且与装置平台上端面转动连接，所述转动块远离所述第二丝杠的一端与下夹持构件固定连接；所述连接滑动构件设置在所述空腔内，包括第一传动杆、第一传动轮、第二传动轮、第
二旋转套筒、第二传动杆以及液压组件；所述液压组件设置在所述装置平台下侧；所述第一传动杆为上粗下细结构，其上端贯穿所述装置平台上端面、位于防水壳体内，且其下端贯穿装置平台下端面、与液压组件连接；所述第一传动轮套接在所述第一传动杆位于所述空腔的外壁，所述第一传动杆外壁且饶其中轴线均匀设置若干滑动条，所述第一传动轮中部对应所述滑动条设置滑动孔，所述滑动条卡入对应的所述滑动孔内且滑动连接，所述第一传动轮外侧与第一丝杠啮合；所述第二传动轮位于所述第一传动轮下侧且其中部设置一通孔，所述第二传动轮与第一传动轮中轴线错位（即不在一条直线上），第二传动轮下端面固定连接一第二旋转套筒且第二旋转套筒中轴线与第二传动轮中轴线共线，所述第二旋转套筒下端与装置平台下端面转动连接，第二传动轮外壁与所述第二丝杠啮合；所述第二传动轮内壁设置环形内齿，所述第一传动杆竖直设置在环形内齿内侧的一端且第一传动杆位于第二传动轮下侧的外壁固定套接第一齿轮、第一齿轮能与环形内齿啮合；所述第二传动杆竖直设置在所述环形内齿内侧且与第一传动杆相对的一端，第二传动杆一端位于所述第二传动轮上侧、另一端贯穿所述装置平台且与所述液压组件连接，所述第二传动杆位于所述第二传动轮下侧的外壁固定套接第二齿轮、所述第二齿轮能与所述环形内齿啮合；所述液压组件包括第一液压装置、连接台、转动台以及第二液压装置，所述第一液压装置与所述第一传动杆连接、用于控制第一传动杆上下移动；所述连接台与所述第一液压装置靠近所述第二传动杆的一侧下端固定连接，且所述连接台上端面转动连接一转动台，所述转动台上端面固定连接一第二液压装置，所述第二液压装置远离所述转动台的一端与所述第二传动杆连接、用于控制第二传动杆上下移动；所述环境老化试验方法具体为：S001、压电薄膜试样安装：首先将载荷耦合装置放入环境老化箱或自然环境中，然后控制第一丝杠转动，使上夹持构件向上移动；到达合适位置后，将压电薄膜一端固定在上夹持构件的夹头部，通过软件系统将载荷清零；然后控制上夹持构件向下移动，到达合适位置后，将压电薄膜另一端固定在下夹持构件的夹头部，通过软件系统将载荷清零；S002、力学耦合试验：S201、拉伸应力耦合试验：保持第一齿轮与第二齿轮位于第二传动轮下侧，启动第一丝杠转动使其带动上夹持构件上移，上夹持构件对其夹持的压电薄膜进行拉伸应力试验，试验条件根据实际载荷情况进行设置，试验过程中同时启动环境老化箱或利用自然环境进行环境老化试验；S202、扭转应力耦合试验：首先启动第二液压装置使其推动第二传动杆上移、第一传动杆静止不动，待第二齿轮与环形内齿啮合时，停止第二液压装置、同时启动转动台转动，第二液压装置与第二传动杆共同转动，第二传动轮带动第二丝杠转动，进而带动转动块与下夹持构件转动，下夹持构件对其夹持的压电薄膜进行扭转应力试验，试验条件根据实际载荷情况进行设置，试验过程中同时启动环境老化箱或利用自然环境进行环境老化试验；S203、拉伸
‑
扭转应力耦合试验：首先启动第一液压装置使其推动第一传动杆上移、第二传动杆静止不动，待第一齿轮与环形内齿啮合时，停止第一液压装置，启动第一丝杠转动，第一丝杠通过滑移构件带动上夹持构件移动，第一丝杠通过第一传动轮、第一传动杆以及第二传动轮带动第二丝杠转动，从而带动下夹持构件转动，实现拉伸与扭转应力同
时耦合试验，试验条件根据实际载荷情况进行设置，试验过程中同时启动环境老化箱或利用自然环境进行环境老化试验；S003、压电薄膜断裂或破损取样：试验过程中压电薄膜试样发生断裂或破裂，至少在试样断裂后5h内取回样品，并将样品放置在干燥的容器内待测，开展试验结果评定。
[0005]作进一步优化，所述步骤S002中的试验循环时间不低于10天且每次拉伸或扭转时间不低于0.5h。
[0006]作进一步优化，所述步骤S002中进行环境老化与力学耦合试验时的试验温度为～，湿度为10～98%；盐雾喷雾浓度1~5mL/(80cm2•
h)；T
c
为压电薄膜居里温度。
[0007]作进一步优化，所述载荷耦合装置的试验频率范围为0.01～50Hz，所述载荷耦合装置的扭转应力的载荷范围为
±
1000N
·...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于柔性压电薄膜的加速环境老化试验方法，其特征在于：采用载荷耦合装置，所述载荷耦合装置包括装置平台（10）、防水壳体（20）、第一丝杠（30）、导向杆（40）、滑移构件（50）、装夹构件（60）、连接滑动构件（70）以及第二丝杠（80）；所述防水壳体（20）固定设置在所述装置平台（10）上端面且防水壳体（20）内设置第一丝杠（30）与导向杆（40），所述第一丝杠（30）一端与防水壳体（20）上端面转动连接、另一端贯穿所述装置平台（10）上端面且与装置平台（10）下端面转动连接，所述导向杆（40）为两根且它们对称设置在所述第一丝杠（30）左、右两侧，所述导向杆（40）底部固定设置在所述装置平台（10）上端面，所述装置平台（10）内设置空腔（101）；所述滑移构件（50）包括滑动块（51）与连接板（52），所述滑动块（51）中部套接在所述第一丝杠（30）外壁且与第一丝杠（30）螺纹连接，滑动块（51）两端分别套接在两侧的所述导向杆（40）外壁且与对应导向杆（40）滑动连接，所述连接板（52）一端与所述滑动块（51）固定连接、另一端贯穿所述防水壳体（20），所述防水壳体（20）对应所述连接板（52）设置竖直的滑动槽（22）；所述装夹构件（60）由上夹持构件（61）与下夹持构件（62）组成，所述上夹持构件（61）与下夹持构件（62）同轴安装且夹持端相互对应，所述上夹持构件（61）与连接板（52）远离滑动块（51）的一端固定连接；所述第二丝杠（80）竖直设置在空腔（101）内、其一端与所述装置平台（10）下端面转动连接、另一端固定连接一转动块（81），所述转动块（81）贯穿所述装置平台（10）上端面且与装置平台（10）上端面转动连接，所述转动块（81）远离所述第二丝杠（80）的一端与下夹持构件（62）固定连接；所述连接滑动构件（70）设置在所述空腔（101）内，包括第一传动杆（71）、第一传动轮（72）、第二传动轮（73）、第二旋转套筒（74）、第二传动杆（75）以及液压组件（76）；所述液压组件（76）设置在所述装置平台（10）下侧；所述第一传动杆（71）为上粗下细结构，其上端贯穿所述装置平台（10）上端面、位于防水壳体（20）内，且其下端贯穿装置平台（10）下端面、与液压组件（76）连接；所述第一传动轮（72）套接在所述第一传动杆（71）位于所述空腔（101）的外壁，所述第一传动杆（71）外壁且饶其中轴线均匀设置若干滑动条（711），所述第一传动轮（72）中部对应所述滑动条（711）设置滑动孔（720），所述滑动条（711）卡入对应的所述滑动孔（720）内且滑动连接，所述第一传动轮（72）外侧与第一丝杠（30）啮合；所述第二传动轮（73）位于所述第一传动轮（72）下侧且其中部设置一通孔，所述第二传动轮（73）与第一传动轮（72）中轴线错位，第二传动轮（73）下端面固定连接一第二旋转套筒（74）且第二旋转套筒（74）中轴线与第二传动轮（73）中轴线共线，所述第二旋转套筒（74）下端与装置平台（10）下端面转动连接，第二传动轮（73）外壁与所述第二丝杠（80）啮合；所述第二传动轮（73）内壁设置环形内齿（730），所述第一传动杆（71）竖直设置在环形内齿（730）内侧的一端且第一传动杆（71）位于第二传动轮（73）下侧的外壁固定套接第一齿轮（712）、第一齿轮（712）能与环形内齿（730）啮合；所述第二传动杆（75）竖直设置在所述环形内齿（730）内侧且与第一传动杆（71）相对的一端，第二传动杆（75）一端位于所述第二传动轮（73）上侧、另一端贯穿所述装置平台（10）且与所述液压组件（76）连接，所述第二传动杆（75）位于所述第二传动轮（73）下侧的外壁固定套接第二齿轮（751）、所述第二齿轮（751）能与所述环形内齿（730）啮合；所述环境老化试验方法具体为：S001、压电薄膜试样安装：首先将载荷耦合装置放入环境老化箱或自然环境中，然后控制第一丝杠（30）转动，使上夹持构件（61）向上移动；到达合适位置后，将压电薄膜一端固定在上夹持构件（61）的夹头部，通过软件系统将载荷清零；然后控制上夹持构件（61）向下移
动，到达合适位置后，将压电薄膜另一端固定在下夹持构件（62）的夹头部，通过软件系统将载荷清零；S002、力学耦合试验：S201、拉伸应力耦合试验：保持第一齿轮（712）与第二齿轮（751）位于第二传动轮（73）下侧，启动第一丝杠（30）转动使其带动上夹持构件（61）上移，上夹持构件（61）对其夹持的压电薄膜进行拉伸应力试验，试验条件根据实际载荷情况进行设置，试验过程中同时启动环境老化箱或利用自然环境进行环境老化试验；S202、扭转应力耦合试验：首先启动第二液压装置（764）使其推动第二传动杆（75）上移、第一传动杆（71）静止不动，待第二齿轮（751）与环形内齿（730）啮合时，停...

【专利技术属性】
技术研发人员：李忠盛，张敏，王旋，宋凯强，黄安畏，丛大龙，丁星星，彭冬，白懿心，杨昕睿，
申请(专利权)人：中国兵器工业第五九研究所，
类型：发明
国别省市：