一种材料样本暴露实验平台制造技术

本发明专利技术提供了一种材料样本暴露实验平台，包括：支撑板、多个具有相对支撑板进行升降的移动式应力加载机构、多个相对支撑板静止的固定式应力加载机构，多个所述移动式应力加载机构以及多个所述固定式应力加载机构均安装在所述支撑板上，多个所述移动式应力加载机构与多个所述固定式应力加载机构环绕所述支撑板的中部相互间隔设置，多个所述移动式应力加载机构以及多个所述固定式应力加载机构中分别安装有样品试验设备。实现空间环境和动态应力加载作用下的材料高通量样本暴露及其应力加载，解决空间暴露环境下材料动态应力加载试验及高通量样本的问题。及高通量样本的问题。及高通量样本的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种材料样本暴露实验平台


[0001]本专利技术涉及空间轨道环境下应力材料样品测试
，尤其涉及一种材料样本暴露实验平台。

技术介绍

[0002]不同于地面，空间环境效应例如原子氧、等离子体等是影响长期在轨运行航天器的可靠性的重要因素。大多数材料在这种空间环境效应下的使役行为、失效形式等会与地面有明显的不同。同时，我国的各类航天器逐渐从“试验型”向“应用型”转变，对航天器运动机构的可靠性、寿命提出了更高的要求，材料的空间暴露也是最能指导实际应用的空间科学技术实验之一。因此，开发满足航天器性能要求且对空间环境适应性和耐久性好的材料已成为一个紧迫课题。国际空间站材料实验(MISSE)已经成功开展了8次MISSE任务实验，获得了相当数量的实验数据。与国外相比，我国处于材料暴露实验起步阶段，固体润滑材料空间试验是我国首次、也是唯一一次航天器舱外材料暴露试验。近年来，随着中国载人航天任务圆满完成，中国载人航天工程迈入“空间站时代”，为材料空间环境试验提供了契机。建设空间材料测试平台，必将推动新型高性能空间材料的发展，对提高空间环境材料可靠性及长寿命使用具有重要意义。
[0003]国际空间站材料实验(MISSE，Material International Space Station Experiment)是在国际空间站进行的材料暴露实验，目前已经成功开展了8次MISSE任务实验(MISSE
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1～MISSE
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8)，获得了相当数量的实验数据，其中MISSE
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FF至今仍在执行暴露任务。在MISSE多次任务中，其主要的空间环境实验是将材料样品模块完全暴露于空间环境下，其材料样品模块包括有拉伸与弯曲应力加载模块、固体润滑材料模块、形状记忆材料模块、3D打印材料模块等。
[0004]MISSE材料暴露实验中的应力加载模块均为预加载模式，即在地面加载应力后再进入空间环境暴露，该模式只能得到处于无应力或位移控制的恒应变加载下的材料暴露数据。而且，该暴露实验主要暴露平面以外表面为主，暴露面积有限，并未充分利用暴露平台内部空间。
[0005]飞船开展了部分的空间材料试验项目，大多数试验在航天器舱内关注微重力对材料生长机理的影响。其中航天器舱外的固体润滑材料空间暴露试验，共进行了11种、80个固体润滑材料的暴露实验，着重研究了原子氧对固体润滑材料的影响。目前仅对固体润滑材料进行了空间暴露试验，且暴露数量很少。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种材料样本暴露实验平台。
[0007]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种材料样本暴露实验平台，其包括：支撑板、多个具有相对支撑板进行升降的移动式应力加载机构、多个相对支撑板静止的固
定式应力加载机构，多个所述移动式应力加载机构以及多个所述固定式应力加载机构均安装在所述支撑板上，多个所述移动式应力加载机构与多个所述固定式应力加载机构环绕所述支撑板的中部相互间隔设置，多个所述移动式应力加载机构以及多个所述固定式应力加载机构中分别安装有样品试验设备。
[0008]采用本专利技术技术方案的有益效果是：固定式应力加载机构具有自身应力加载的轴向位移功能，移动式应力加载机构除去自身应力加载的轴向位移外，还可将其内部的整体样品试验设备进行整体升降扩展。应力加载机构分区且可进行升降扩展，实现材料样品的高通量暴露，增大暴露面积。平台可以在空间环境下同时进行不同材料不同动态应力加载模式的暴露实验；样品试验设备容量大。实现空间环境和动态应力加载作用下的材料高通量样本暴露及其应力加载，解决空间暴露环境下材料动态应力加载试验及高通量样本的问题。
[0009]进一步地，所述移动式应力加载机构包括：第一下底板、第一应力加载升降轴、至少一个第一中部连接板、第一上顶板，所述第一下底板位于所述第一上顶板的下方，所述第一应力加载升降轴的底端贯穿所述第一下底板并安装在所述支撑板上，所述第一应力加载升降轴的顶端与所述第一上顶板连接，所述第一中部连接板安装在所述第一应力加载升降轴的中部，所述样品试验设备安装在所述第一下底板和所述第一中部连接板之间以及所述第一中部连接板和所述第一上顶板之间，位于所述第一下底板和所述第一中部连接板之间的样品试验设备的两端一一对应与所述第一下底板以及所述第一中部连接板抵接，位于所述第一中部连接板和所述第一上顶板之间的样品试验设备的两端一一对应与所述第一下底板以及所述第一中部连接板抵接。
[0010]采用上述进一步技术方案的有益效果是：样品试验设备分别均匀安装于下底板、中部连接板和中部连接板、上顶板中间，通过应力加载升降轴改变下底板和上顶板的距离，来对内部样品试验设备进行应力加载，以此实现应力的动态加载。在移动式应力加载机构升起扩展后，可通过应力加载升降轴分别进行不同的应力加载。平台可以实现各应力加载机构子区域整体式加载，各样品试验设备可进行独立的应力加载，加载应力可随时间变化控制。平台实现在空间舱外暴露环境下进行低频动态的应力加载，有效模拟材料在轨服役的复杂边界条件。
[0011]进一步地，所述移动式应力加载机构还包括：第一应力传导轴，所述第一应力传导轴以及所述第一应力加载升降轴均竖直设置，所述第一应力传导轴的两端一一对应与所述第一下底板以及所述第一上顶板连接，所述第一应力传导轴的中部与所述第一中部连接板连接。
[0012]采用上述进一步技术方案的有益效果是：通过中部连接板和应力传导轴，来使不同层间的样品试验设备所受应力加载一致，以此实现应力的动态加载。
[0013]进一步地，所述固定式应力加载机构包括：第二下底板、第二应力加载升降轴、至少一个第二中部连接板、第二上顶板，所述第二下底板位于所述第二上顶板的下方，所述第二应力加载升降轴的底端安装在所述支撑板上，所述第二应力加载升降轴的顶端与所述第二上顶板连接，所述第二中部连接板安装在所述第二应力加载升降轴的中部，所述样品试验设备安装在所述第二下底板和所述第二中部连接板之间以及所述第二中部连接板和所述第二上顶板之间，位于所述第二下底板和所述第二中部连接板之间的样品试验设备的两
端一一对应与所述第二下底板以及所述第二中部连接板抵接，位于所述第二中部连接板和所述第二上顶板之间的样品试验设备的两端一一对应与所述第二下底板以及所述第二中部连接板抵接。
[0014]采用上述进一步技术方案的有益效果是：样品试验设备分别均匀安装于下底板、中部连接板和中部连接板、上顶板中间，通过应力加载升降轴改变下底板和上顶板的距离，来对内部样品试验设备进行应力加载，以此实现应力的动态加载。在移动式应力加载机构升起扩展后，可通过应力加载升降轴分别进行不同的应力加载。平台可以实现各应力加载机构子区域整体式加载，各样品试验设备可进行独立的应力加载，加载应力可随时间变化控制。平台实现在空间舱外暴露环境下进行低频动态的应力加载，有效模拟材料在轨服役的复杂边界条件。
[0015]进一步地，所述固定式应力加载机构还包括：第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种材料样本暴露实验平台，其特征在于，包括：支撑板、多个具有相对支撑板进行升降的移动式应力加载机构、多个相对支撑板静止的固定式应力加载机构，多个所述移动式应力加载机构以及多个所述固定式应力加载机构均安装在所述支撑板上，多个所述移动式应力加载机构与多个所述固定式应力加载机构环绕所述支撑板的中部相互间隔设置，多个所述移动式应力加载机构以及多个所述固定式应力加载机构中分别安装有样品试验设备。2.根据权利要求1所述的一种材料样本暴露实验平台，其特征在于，所述移动式应力加载机构包括：第一下底板、第一应力加载升降轴、至少一个第一中部连接板、第一上顶板，所述第一下底板位于所述第一上顶板的下方，所述第一应力加载升降轴的底端贯穿所述第一下底板并安装在所述支撑板上，所述第一应力加载升降轴的顶端与所述第一上顶板连接，所述第一中部连接板安装在所述第一应力加载升降轴的中部，所述样品试验设备安装在所述第一下底板和所述第一中部连接板之间以及所述第一中部连接板和所述第一上顶板之间，位于所述第一下底板和所述第一中部连接板之间的样品试验设备的两端一一对应与所述第一下底板以及所述第一中部连接板抵接，位于所述第一中部连接板和所述第一上顶板之间的样品试验设备的两端一一对应与所述第一下底板以及所述第一中部连接板抵接。3.根据权利要求2所述的一种材料样本暴露实验平台，其特征在于，所述移动式应力加载机构还包括：第一应力传导轴，所述第一应力传导轴以及所述第一应力加载升降轴均竖直设置，所述第一应力传导轴的两端一一对应与所述第一下底板以及所述第一上顶板连接，所述第一应力传导轴的中部与所述第一中部连接板连接。4.根据权利要求1所述的一种材料样本暴露实验平台，其特征在于，所述固定式应力加载机构包括：第二下底板、第二应力加载升降轴、至少一个第二中部连接板、第二上顶板，所述第二下底板位于所述第二上顶板的下方，所述第二应力加载升降轴的底端安装在所述支撑板上，所述第二应力加载升降轴的顶端与所述第二上顶板连接，所述第二中部连接板安装在所述第二应力加载升降轴的中部，所述样品试验设备安装在所述第二下底板和所述第二中部连接板之间以及所述第二中部连接板和所述第二上顶板之间，位于所述第二下底板和所述第二中部连接板之间的样品试验设备的两端一一对应与所述第二下底板以及所述第二中部连接板抵接，位于所述第二中部连接板和所述第二上顶板之间的样品试验设备的两端一一对应与所述第二下底板以及所述第二中部连接板抵接。5.根据权利要求4所述的一种材料样本暴露实验平台，其特征在于，所述固定式应力加载机构还包括：第二应力传导轴，所述第二应力传导轴以及所述第二应力加载升降轴均竖直设置，所述第二应力传导轴的两端一一对应与所述第二下底板以及所述第二上顶板连接，所述第二应力传导轴的中部与所述第二中部连接板连接。6.根据权利要求1所述的一种材料样本暴露实验平台，其特征在于，所述样品试验设备为单向拉伸加载部件、单向压缩加载部件、三点弯曲线性应力加载部件、扭转线性应力加载部件、螺线多轴应力加载部件、密封循环应力加载部件以及涂层摩擦多点触碰加载部件中的一种或多种。7.根据权利要求6所述的一种材料样本暴露实验平台，其特征在于，所述单向拉伸加载...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆瑞楠，赵海峰，洪逸伦，王珂，张璐，王绍坤，
申请(专利权)人：中国科学院空间应用工程与技术中心，
类型：发明
国别省市：