技術領域

本實用新型涉及構件高低溫環境條件下的抗彎剛度測試領域。?

背景技術

對結構件進行剛度測試時如無特殊要求通常都是在常溫下進行的，現有的剛度測試根據不同的測試要求和應用領域，有多種方法和結構，但是對于處于高低溫環境中的構件剛度測試，由于測試工裝夾具、加載機構等在高低溫環境下會產生變形，從而影響力的加載、力矩及角度的測量，再者因環境的過冷過熱，大多數測試用精密儀器或設備將無法正常使用，影響測試工作的進行。?

現階段高低溫下的抗彎剛度測試是在高低溫箱內進行的，所述機構件放置在高低溫箱內，所述被測件為懸臂梁。專利申請號為CN200810124707.8的“彎扭結構變形的激光放大測量方法”中提到了一種將激光發射器固定在構件待測轉角部位上，利用光杠桿原理將微小變形進行放大的一種構件剛度測試方法，可實現非接觸式測量。但是，對于高低溫下的剛度測試，激光發射器不能位于構件上，且測試過程中，還得考慮到機座的形變量。專利申請號為201110370253.4的“高低溫箱內被測件的三維變形測量裝置”以及專利申請號為201110370271.2的“高低溫箱內機械裝置三維微小變形的高精度測量系統”提供一種高低溫箱內構件三維變形的測量方法，但是此類方法只能跟隨某一點的三維位移，而剛度測試需獲得精確的加載力以及力臂的大小。?

發明內容

為了克服溫度的影響，提高抗彎剛度測試的可靠性及測量精度要求，本實用新型提供一種對結構件進行高低溫環境條件下的剛度測試方法。?

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：?

高低溫環境下抗彎剛度測試裝置，包括高分辨率相機、支撐桿、升降裝置、激光測量組、高低溫箱。?

所述高低溫箱內通過被測件安裝座固定被測件。?

所述高低溫箱頂部和側面設有觀察窗，所述高分辨率相機固定在高低溫箱頂部的觀察窗上。?

所述支撐桿下端為光滑球面，所述支撐桿豎直穿過高低溫箱作用在被測件上，所述升降裝置位于高低溫箱的上方，所述支撐桿上端通過力傳感器與升降裝置固接。?

所述被測件與安裝座連接的根部設一個標定點，所述標定點到支撐桿之間的垂直距離為常溫情況下抗彎剛度測試的力臂。所述高分辨率相機可拍攝任意溫度下標定定點的位置圖像。?

所述激光測量組包括角錐反光鏡、激光頭和計算模塊，所述激光頭固定在高低溫箱外且和高低溫箱側面的觀測窗位置相對，所述角錐反光鏡通過角錐反光鏡安裝座分別固定在被測件末端和被測件安裝座上，所述角錐反光鏡安裝座上的角錐反光鏡有兩個，所述每個激光頭對應一個角錐反光鏡。?

本實用新型的測試方法是：?

1、在常溫下，將標準鋼尺固定在標定點所在的水平平面上，標準鋼尺與高分辨率相機焦平面平行，利用高分辨率相機記錄標定點的像?素位置，通過標準鋼尺上的刻度尺寸獲得圖像像素與實際尺寸之間的比例關系，記錄標定點到支撐桿中心的垂直距離L₁。?

2、密封高低溫箱，使其達到測試所需溫度，待溫度平穩后，控制升降裝置上下移動，通過支撐桿對被測件進行加載，通過傳感器直接測量出加載的力值大小F。?

3、利用高分辨率相機拍攝圖像，與常溫環境下拍攝的初始圖像進行比較，獲得標定點沿力臂方向的偏移距離ΔL，當前高低溫環境下力臂值為L=L₁+ΔL。?

4、所述高分辨率相機也可以拍攝出標定點到支撐桿加載點之間的全副圖像，通過常溫下和高低溫下的拍攝圖像和圖像像素與實際尺寸之間的比例關系直接得到力臂值L的大小。?

5、通過激光測量組測被測件轉角變形：施加彎矩后，被測件變形，激光束反射光程改變，同一角錐反光鏡安裝座上的兩個角錐反光鏡間距為d,兩者光程差記為s，則轉角變形θ=arcsin(s/2d)。被測件和被測件安裝座上均安裝有反射鏡，通過計算模塊獲得被測件上轉角變形測量值為θ1，被測件安裝座上轉角變形測量值為θ₂，被測件實際轉角變形即為θ'=θ1-θ₂。?

6、通過所測量的作用力F、力臂L、轉角變形θ'，繪制能反映被測件抗彎剛度的彎矩-角變形曲線。?

本實用新型的設計思路及優點表現在：?

高低溫環境下，大多數測試用精密儀器或設備將無法正常使用，且被測件底座及被測件會因熱脹冷縮產生變形，給抗彎剛度測試增加了很大的難度。本實用新型采用支撐桿進行力的加載，不改變作用力?的方向，利用高分辨率相機獲取力臂值，利用激光測量組獲得轉角變形，從而精確獲得測件抗彎剛度的彎矩-角變形曲線。?