一种提供高温湿态环境的力学试验装置及力学试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及大型复合材料结构件力学试验领域，具体为一种提供高温湿态环境的力学试验装置及力学试验方法。所述力学试验装置包括底座，在所述底座上设有高温高湿环境箱，高温高湿环境箱内包括加热组件和加湿组件，高温高湿环境箱的材质为隔热材料；在高温高湿环境箱的通孔上均设有可拆卸封堵块；所述试验件的考核区置于所述高温高湿环境箱中，所述高温高湿环境箱向所述考核区提供高温高湿环境。所述力学试验方法通过将试验件设置在上述力学试验装置后，对所述试验件进行高温高湿力学性能试验。本发明专利技术可模拟真实试验环境、通用性强、试验装备和操作方法适用的试验类型广泛、获取试验结果可靠、成本低及效率高等优点。成本低及效率高等优点。成本低及效率高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种提供高温湿态环境的力学试验装置及力学试验方法


[0001]本专利技术涉及大型复合材料结构件力学试验领域，具体为一种提供高温 湿态环境的力学试验装置及力学试验方法。

技术介绍

[0002]碳纤维复合材料由于其较高的比刚度和比强度、在航空结构中被广泛 应用。复合材料零组件级验证试验是复合材料“积木式验证”的重要组成 部分。复合材料结构经常要在较高温度和湿度下使用，对于树脂基复合材 料层板，温度的升高和吸入水分会导致集体的膨胀和力学性能的下降。另 外纤维增强树脂基复合材料单层的力学性能是各向异性的，其膨胀性能和 吸湿膨胀性能也是各向异性的，由于层板单层的湿热变形差异较大，而单 侧之间是通过树脂粘结在一起，限制了各单层的变形，因此在各单层种还 会产生残余应力。残余应力的存在也会影响层板的强度。基于以上原因， 复合材料的力学测试除需进行室温干态环境下力学测试外，还需要进行高 温湿态环境下的力学性能测试。
[0003]复合材料材料级的力学性能试验件尺寸较小(一般长度小于300mm)， 且仅考核单轴加载下的力学性能，通过普通的材料试验机和环境箱就可以 达到要求。材料级的试验过程时间较短，国际上通用的方法为试验件先通 过在高温高湿环境下进行吸湿平衡试验，然后在材料试验机配合高温环境 箱(不提供湿度)进行力学加载试验，为了防止湿度的过度损失，需要保 证升温和加载时间不超过5min。目前材料级的高温试验技术已非常成熟。
[0004]复合材料结构零组件由于试验件尺寸较大(一般为1000mm～2000mm)、 结构复杂、加载点较多等原因，目前尚未有较为通用的力学和环境一体化 的试验系统。并且试验过程较为复杂，且试验件需要通过粘贴应变片进行 应变测量，应变片粘贴数量从几十片至几百片不等。试验加载前，需进行 应变调试，应变数据达到预期，才可以继续进行试验。试验安装、电测准 备、调试等正式试验前的准备工作往往需要至少2小时以上的时间。同时， 由于试验件尺寸较大，对应试验环境箱的尺寸也较大，环境升温至试验温 度也需要较长时间，无法达到材料级试验对升温过程不超过5min的要求。 基于以上原因，目前国内外对于复合材料零组件在高温湿态环境下的试验 技术尚处于空白。结构设计方，在设计时，通常做法是通过材料级试验获 得高温湿态环境下的环境影响因子，用来对结构的强度进行折减。这种被 动的设计理念，往往无法根据结构特点设计合理的结构构型，且无法判断 通过环境因子进行折减的方法设计出来的结构的真实强度。随着复合材料 结构的越来越广泛的应用，急需进行复合材料零组件在高温高湿条件下的 真实承载能力测试。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种一种提供高温湿态环境的力学 试验装置及力学试验方法，能够对尺寸较大、结构形式多样的复合材料零 组件在高温湿态环境下进行加载试验。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种提供高温湿态环境的力学试验装置，所述力学试验装置用于在高 温湿态环境下对试验件进行设定试验，所述试验件为大型复合材料零组件，
[0008]所述力学试验装置包括底座，在所述底座上设有高温高湿环境箱，所 述高温高湿环境箱内包括加热组件和加湿组件，
[0009]在所述高温高湿环境箱的上底面上设有第一通孔，在所述高温高湿环 境箱的下底面上设有第二通孔，所述第二通孔和所述第一通孔相对设置， 在所述高温高湿环境箱的第一侧面上设有第三通孔，在所述高温高湿环境 箱的第二侧面上设有第四通孔，所述第三通孔和所述第四通孔相对设置；
[0010]所述高温高湿环境箱的材质为隔热材料；
[0011]在所述第一通孔、所述第二通孔、所述第三通孔和所述第四通孔上均 设有可拆卸封堵块；
[0012]所述试验件的考核区置于所述高温高湿环境箱中，所述高温高湿环境 箱向所述考核区提供高温高湿环境，通过所述第一通孔能够向所述考核区 提供第一作用力，通过所述第二通孔能够向所述考核区提供第二作用力， 通过所述第三通孔能够向所述考核区提供第三作用力，通过所述第四通孔 能够向所述考核区提供第四作用力，以实现所述试验件在高温高湿环境下 完成设定试验。
[0013]上述的力学试验装置中，所述力学试验装置还包括热电偶和湿度计， 所述热电偶用于贴在所述试验件的考核区上，所述湿度计悬置在所述高温 高湿环境箱中；
[0014]上述的力学试验装置中，所述高温高湿环境中的工作温度为室温～100 ℃；
[0015]上述的力学试验装置中，所述高温高湿环境中的工作湿度为50～99％。
[0016]上述的力学试验装置中，在所述底座上设有两立柱加载组件，所述两 立柱加载组件包括一对立柱，在两个所述立柱上设有一个横梁，在所述横 梁上设有第一作动件；或
[0017]在所述底座上设有四立柱加载组件，所述四立柱加载组件包括两对立 柱，每对所述立柱上设有一根横梁，两根横梁上架设有一根纵梁，在所述 纵梁上设有第一作动件；
[0018]上述的力学试验装置中，所述第一作动件向所述考核区提供拉力或压 力。
[0019]上述的力学试验装置中，所述设定试验为弯曲试验，所述第一作动件 包括压头，在所述高温高湿环境箱中设有两个支撑托，所述试验件置于两 个所述支撑托上，所述第一作动件向所述考核区提供压力；或
[0020]所述设定试验为剪切试验，在所述底座上设有一对试验件横向固定装 置，所述试验件横向固定装置设置在所述高温高湿环境箱外，所述试验件 的两端分别被两个所述试验件横向固定装置固定，所述第一作动件置于所 述试验件的一端，所述第一作动件向所述试验件提供压力。
[0021]上述的力学试验装置中，在所述底座上设有第二作动件，所述第一作 动件和所述第二作动件相对设置；
[0022]上述的力学试验装置中，所述第一作动件向所述考核区提供第一作用 力，所述第二作动件向所述考核区提供第二作用力。
[0023]上述的力学试验装置中，所述第一作动件包括夹头部，所述第二作动 件包括夹头部，所述试验件的两端被所述夹头部夹持，所述设定试验为拉 伸试验，所述第一作用力和所述第二作用力均为拉力；或
[0024]所述第一作动件包括夹头部，所述第二作动件包括夹头部，所述试验 件的两端分别置于所述夹头部中，所述设定试验为压缩试验，所述第一作 用力和所述第二作用力均为压力。
[0025]上述的力学试验装置中，在所述底座上设有轨道，所述高温高湿环境 箱可在所述底座的轨道上移动。
[0026]一种提供高温湿态环境的力学试验方法，包括如下步骤：
[0027]步骤1：根据试验件规定的吸湿平衡要求，将试验件置于吸湿环境箱内， 进行吸湿，直至达到规定要求；
[0028]步骤2，在湿态环境下，在所述试验件的考核区均匀贴上至少两个应变 片和至少两个热电偶；
[0029]步骤3，将所述试验件固定在上述的力学试验装置上；
[0030]步骤4，将所述高温高湿环境箱的非作动通孔通过所述可拆卸封本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提供高温湿态环境的力学试验装置，其特征在于，所述力学试验装置用于在高温湿态环境下对试验件进行设定试验，所述试验件为大型复合材料零组件，所述力学试验装置包括底座，在所述底座上设有高温高湿环境箱，所述高温高湿环境箱内包括加热组件和加湿组件，在所述高温高湿环境箱的上底面上设有第一通孔，在所述高温高湿环境箱的下底面上设有第二通孔，所述第二通孔和所述第一通孔相对设置，在所述高温高湿环境箱的第一侧面上设有第三通孔，在所述高温高湿环境箱的第二侧面上设有第四通孔，所述第三通孔和所述第四通孔相对设置；所述高温高湿环境箱的材质为隔热材料；在所述第一通孔、所述第二通孔、所述第三通孔和所述第四通孔上均设有可拆卸封堵块；所述试验件的考核区置于所述高温高湿环境箱中，所述高温高湿环境箱向所述考核区提供高温高湿环境，通过所述第一通孔能够向所述考核区提供第一作用力，通过所述第二通孔能够向所述考核区提供第二作用力，通过所述第三通孔能够向所述考核区提供第三作用力，通过所述第四通孔能够向所述考核区提供第四作用力，以实现所述试验件在高温高湿环境下完成设定试验。2.根据权利要求1所述的力学试验装置，其特征在于，所述力学试验装置还包括热电偶和湿度计，所述热电偶用于贴在所述试验件的考核区上，所述湿度计悬置在所述高温高湿环境箱中；所述高温高湿环境中的工作温度为室温～100℃；所述高温高湿环境中的工作湿度为50～99％。3.根据权利要求1所述的力学试验装置，其特征在于，在所述底座上设有两立柱加载组件，所述两立柱加载组件包括一对立柱，在两个所述立柱上设有一个横梁，在所述横梁上设有第一作动件；和/或在所述底座上设有四立柱加载组件，所述四立柱加载组件包括两对立柱，每对所述立柱上设有一根横梁，两根横梁上架设有一根纵梁，在所述纵梁上设有第一作动件；所述第一作动件向所述考核区提供拉力或压力。4.根据权利要求3所述的力学试验装置，其特征在于，所述设定试验为弯曲试验，所述第一作动件包括压头，在所述高温高湿环境箱中设有两个支撑托，所述试验件置于两个所述支撑托上，所述第一作动件向所述考核区提供压力；或所述设定试验为剪切试验，在所述底座上设有一对试验件横向固定装置，所述试验件横向固定装...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈振，毛赢，鲍华强，青亮，尹银坤，缪勇，潘直方，张侃旻，
申请(专利权)人：上海航空材料结构检测股份有限公司，
类型：发明
国别省市：