预拉伸式力学环境模拟仪制造技术

本发明专利技术的目的在于提供预拉伸式力学环境模拟仪，包括基座、自锁装置、边界条件模拟装置、应变模拟装置、顶部支撑架、船用声学材料，边界条件模拟装置包括边界液压缸、连接边界液压缸的边界连杆、夹具，应变模拟装置包括应变液压缸和连接应变液压缸的应变连杆，应变液压缸固定在基座上，边界液压缸通过自锁装置安装在基座上，顶部支撑架连接应变连杆，船用声学材料、边界条件模拟装置、顶部支撑架构成夹持结构，船用声学材料构成夹持结构的上部，其余构成夹持结构的下部，被测试件置于夹持结构上部和下部中间，由夹具固定。本发明专利技术具有结构简单，安装方便，易于操作控制等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种船用声学材料实船环境载荷模拟装置。
技术介绍
由于海洋科学考察、海洋资源探测，海洋领土巡逻等方面的需要，水下航行体的下 潜深度不断增大，深海航行体的相关技术也随之受到世界各国的广泛关注。我国也将深海 航行体作为未来水下航行体发展的主要方向，其研制工作也随之成为当前国内科技工作者 的重要关注方向。随着研究工作的逐步深入，深海航行体研究过程中暴露出的问题也困扰 着广大科技工作者，并已成为深海航行体研究的瓶颈，如船用声学材料在深海环境下的安 全性问题，已成为船用声学材料安装工艺及设计的难题。深海环境下，船用声学材料、水下航行体的壳体结构在静水压力下会产生径向收 缩变形，但由于船用声学材料与水下航行体的壳体在材料、结构形式等方面的差异，在静水 压力作用下船用声学材料与水下航行体结构的收缩变形将存在一定差异，由此可能导致如 下问题(I)船用声学材料大变形问题。船用声学材料主要系由杨氏模量较小的高分子粘 弹性材料构成，其在静水压力下，将与深海航行体耐压壳体结构一起产生较大的收缩变形， 但由于其杨氏模量较低，其在深海高静水压力作用下将产生较大变形，且由于船用声学材 料内部含有周期性空腔结构，其在静水压力下变形的均匀性也随内部周期结构的变化存在一定差异；(2)船用声学材料的工艺性问题。船用声学材料在高静水压力下的变形及变形的 不均匀性可能导致声学材料连接表面、船用声学材料内部结构的撕裂、开胶等破坏，由此对 船用声学材料的安装工艺提出了新的挑战；(3)船用声学材料与耐压壳体的协调变形问题。由于船用声学材料是近似不可压 缩的粘弹性高分子材料组成，其杨氏模量及泊松比与深海航行体耐压壳体存在较大差异， 当船用声学材料与耐压壳体共同承受静水压力时，船用声学材料的变形将与深海航行体耐 压壳体结构的变形存在一定差异，由此可能导致船用声学材料与耐压壳体结构变形的协调 性存在一定差异，使船用声学材料内表面与深海航行体耐压壳体结构应变不协调，可能导 致船用声学材料与耐压壳体出现开胶等现象，导致船用声学材料的脱落、开裂等现象。目前，国内外学者针对船用声学材料的研究主要关注其在常压下的声学性能，而 对于高静水压力下船用声学材料的声学性能、力学性能和工艺性能等方面的研究的文献鲜 有发表，故开展船用声学材料的实船环境载荷试验研究，开发船用声学材料实船环境载荷 考核试验装置，建立实船环境载荷考核试验方法，对于保障船用声学材料安全性、提高深海 航行体的声学性能具有重要意义。吸声材料的物理参数对消声瓦吸声性能的影响(《哈尔滨工程大学学报》2004年6 月第25卷第3期)，着重分析了材料物理参数和空腔结构对声学覆盖层吸声性能的影响，但 没有考虑到深海物理力学环境对空腔结构的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种结构简单、安装方便、实用性强的预拉伸式力学环境 模拟仪。本专利技术的目的是这样实现的本专利技术预拉伸式力学环境模拟仪，其特征是包括基座、自锁装置、边界条件模拟 装置、应变模拟装置、顶部支撑架、船用声学材料，边界条件模拟装置包括边界液压缸、连接 边界液压缸的边界连杆、夹具，应变模拟装置包括应变液压缸和连接应变液压缸的应变连 杆，应变液压缸固定在基座上，边界液压缸通过自锁装置安装在基座上，顶部支撑架连接应 变连杆，船用声学材料、边界条件模拟装置、顶部支撑架构成夹持结构，船用声学材料构成 夹持结构的上部，其余构成夹持结构的下部，被测试件置于夹持结构上部和下部中间，由夹 具固定。本专利技术还可以包括1、所述的自锁装置包括半圆形齿轮和锁定销，半圆形齿轮通过固定轴与基座连 接，半圆形齿轮可绕固定轴旋转，固定齿轮位置时，锁定销置于齿轮的两齿之间。2、自锁装置和边界条件模拟装置组成边界条件单元，边界条件单元有四个，两两 一组对称分布在基座的两侧，应变模拟装置有三个，位于两组边界条件单元中间并前后一 字排开分布在基座上。本专利技术的优势在于可通过调节边界条件模拟装置的四个液压装置得到不同的 夹持角度，适用于不同曲率的试件，获得最接近实际力学环境的边界条件，通过调节自锁装 置可将圆周型实验区域在0-180度范围内自由调节，模拟圆柱壳或锥壳结构形式的实验区 域。另外由于应变模拟装置采用的是预拉伸实验法，可有效避免薄壳结构的压缩失稳问题， 除此之外应变模拟装置的丝杠结构可自由调节，为试件提供准确的受力环境。附图说明图1为本专利技术的结构示意图2为本专利技术的剖面图。具体实施方式下面结合附图举例对本专利技术做更详细地描述结合图1 2，如图1所示与拉升式力学环境模拟仪，该装置包括基座①、自锁装置 ②、液压装置③⑥(边界条件模拟装置和应变模拟装置)和夹具④，基座①与自锁装置②为 轴销式连接，液压装置③(边界条件模拟装置)焊接于自锁装置②上，随自锁装置②一起转 动，夹具④通过铰接方式与液压装置③(边界条件模拟装置)连接。液压装置⑥(应变模拟 装置)与基座①以螺栓形式连接，液压装置⑥(应变模拟装置)顶部为丝杠形式，支撑架通过 螺栓与之连接。如图2自锁装置②与液压装置③(边界条件模拟装置)共四个，分前后两组布置，液 压装置⑥(应变模拟装置)共三个，分前中后三组布置，液压装置③(边界条件模拟装置)前后两组中每组两个液压装置左右对称布置于自锁装置②上。夹具④包括下夹具和上夹具，上下夹具分别有两个紧固螺纹孔，下夹具分布 有两个铰接位，试件通过螺栓穿过紧固螺纹孔夹持与装置上。( I)边界条件模拟装置边界条件模拟装置对称分布于左右两侧，每侧由四个液压装置和上下夹具组成， 四个液压装置分为前后两组，各组分别布置于边界条件模拟装置的首尾两端，组内两个液 压装置分左右两侧并排布置。液压装置上端与下夹具为铰接，下端采用焊接方式与试验区 域自锁装置连接。上下夹具之间采用螺栓联结，实验时试件被螺栓贯穿夹于上下夹具之间。(2)自锁装置该装置由一个半圆形齿轮和两个锁定销组成。半圆形齿轮可绕与基座连接的固定 轴旋转，待齿轮转到指定位置，将锁定销置于两齿之间，起锁定实验区域的作用。(3)应变模拟装置该装置由底部液压装置和顶部支撑架两部分组成。底部液压装置顶部为丝杠形 式，顶部支撑架中部开有螺纹孔，与液压装置顶部丝杠连接。顶部支撑架两侧底部开有若干 开孔，孔内穿过丝杠，丝杠上装有紧固螺母，通过调节螺母来改变支撑架的形状。作为优选中部丝杠上标有刻度。本专利技术使用方法如以下步骤1、调节自锁装置②得到与试件大小相符的区域；2、调节液压装置③(边界条件模拟装置)得到合理的夹持角度；3、将夹具④的上下夹具贴于试件上下表面，并用紧固螺栓夹紧；4、用锁定销锁死自锁装置②；5、调节应变模拟装置顶部支架使之达到合理的加力形式，开始调节液压装置⑥ (应变模拟装置)使试件产生稍大于实验工况的应变；6、将船用声学材料按实际布置方式粘贴于试件上；7、调节液压装置⑥(应变模拟装置)，使试件应变减小到与水下运载体壳体在深海 环境中的应变量相等后，再将其一起放入压力罐中进行加压试验。本专利技术由于采用了上述的技术方案，船用声学材料实船环境载荷模拟可通过壳 体成形、预拉伸、铺设船用声学材料、收缩、压力实验五步来实现，具体操作步骤上，该仪器 可通过调节边界条件模拟装置的四个液压装置得到不同的夹持角度，适用于不同曲率的 试件，获得最接近实际力学环本文档来自技高网...

【技术保护点】
预拉伸式力学环境模拟仪，其特征是：包括基座、自锁装置、边界条件模拟装置、应变模拟装置、顶部支撑架、船用声学材料，边界条件模拟装置包括边界液压缸、连接边界液压缸的边界连杆、夹具，应变模拟装置包括应变液压缸和连接应变液压缸的应变连杆，应变液压缸固定在基座上，边界液压缸通过自锁装置安装在基座上，顶部支撑架连接应变连杆，船用声学材料、边界条件模拟装置、顶部支撑架构成夹持结构，船用声学材料构成夹持结构的上部，其余构成夹持结构的下部，被测试件置于夹持结构上部和下部中间，由夹具固定。

【技术特征摘要】
1.预拉伸式力学环境模拟仪，其特征是包括基座、自锁装置、边界条件模拟装置、应变模拟装置、顶部支撑架、船用声学材料，边界条件模拟装置包括边界液压缸、连接边界液压缸的边界连杆、夹具，应变模拟装置包括应变液压缸和连接应变液压缸的应变连杆，应变液压缸固定在基座上，边界液压缸通过自锁装置安装在基座上，顶部支撑架连接应变连杆，船用声学材料、边界条件模拟装置、顶部支撑架构成夹持结构，船用声学材料构成夹持结构的上部，其余构成夹持结构的下部，被测试件置于夹持结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞福振，李卓，庞福滨，姚熊亮，金叶青，徐伟，陈林，谢晓忠，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：