本发明专利技术涉及材料检测技术领域，并提供一种结构样件内耗动态测量装置及系统，所述结构样件内耗动态测量装置包括架体、驱动机构、环境箱、载荷传感器及位移传感器，驱动机构与环境箱均连接于架体，环境箱内用于设置结构样件，驱动机构的驱动端与载荷传感器连接，载荷传感器与结构样件连接，驱动机构用于对结构样件施加交变载荷，载荷传感器用于获取结构样件承受的力信息，位移传感器设置于架体，且位移传感器的检测端相对驱动机构的驱动端设置，用于获取结构样件产生的位移信息。可为工程材料，尤其是金属、陶瓷类结构材料提供了较为符合实际工程工况环境下的应力应变动态测量，便于获取工程材料结构件在实际工程工况环境下的内耗变化。变化。变化。
【技术实现步骤摘要】
一种结构样件内耗动态测量装置及系统
[0001]本专利技术涉及材料检测
，具体而言，涉及一种结构样件内耗动态测量装置及系统。
技术介绍
[0002]从微观上来看，固体材料的内耗是材料内部发生微观组织结构演变的物理过程，如点缺陷弛豫、位错运动和相变过程等，其导致产生了与时间有关的非弹性应变，也称为滞弹性应变，表现为总的应变（弹性应变加上滞弹性应变）在相位上落后于应力，从而产生内耗。另外，虽然应变的相位与应力的相同，但应变的响应在加载和卸载过程中不同，即同一应力对应多值应变，这是静滞后内耗。内耗机理研究，就是要根据内耗随外部参数的变化规律来探知在材料内部发生的物理过程的本质，使得人们可以从内耗测量中获取这些微观过程的物理参数。
[0003]目前，关于材料内耗的测量仪器，一般是通过准静态法、低频法或共振法等实现的。其中，准静态法一般利用准静态松弛试验来测量内耗，例如测量恒定应力下的蠕变效应或者测量恒定应变下的应力松弛效应，准静态法测量分辨率受应力应变测量量程和精度制约，精度一定时，量程越大，分辨率越低，例如精度等级为0.1%的载荷传感器量程为10N时的分辨率为0.01N，而量程为10000N时的分辨率为10N，导致利用静态法的内耗测量仪器只适于小应力应变条件下内耗的测量；同样，利用低频法和共振法等实现内耗测量的仪器和设备也都受到其本身结构及测试精度等的制约，只适于小应力应变条件下内耗的测量。
[0004]而在一些实际情况中，例如金属和陶瓷类等，作为工程结构材料，本身承受载荷较大，以及承受载荷范围较宽，并且其承受载荷还一般为实时变化的交变载荷，相应的应力应变变化幅度也较大，而其内耗与其它类材料相比值较低，对应相位差角通常小于1度，对于此类结构件内耗的测定，现有的内耗测量仪器一般均不适用，无法模拟并测定实际工况下结构件的内耗变化。
技术实现思路
[0005]本专利技术所要解决的技术问题是：如何实现结构件内耗的动态测量，以得到符合实际工况环境下的结构件内耗。
[0006]本专利技术提供一种结构样件内耗动态测量装置，包括架体、驱动机构、环境箱、载荷传感器及位移传感器，所述驱动机构与所述环境箱均连接于所述架体，所述环境箱内用于设置结构样件，所述驱动机构的驱动端与所述载荷传感器连接，所述载荷传感器与所述结构样件连接，所述驱动机构用于对所述结构样件施加交变载荷，所述载荷传感器用于获取所述结构样件承受的力信息，所述位移传感器设置于所述架体，且所述位移传感器的检测端相对所述驱动机构的驱动端设置，用于获取所述结构样件产生的位移信息。
[0007]可选地，所述驱动机构包括液压驱动组件、液压缸及连接杆，所述液压驱动组件与所述液压缸驱动连接，所述连接杆的一端与所述液压缸的伸缩杆连接，所述连接杆的另一
端用于与所述结构样件连接，且所述载荷传感器连接于所述液压缸的伸缩杆和所述连接杆之间。
[0008]可选地，所述液压缸的缸体内设置有有杆腔和无杆腔，所述液压驱动组件包括数控柱塞泵和电磁换向阀，所述数控柱塞泵与所述电磁换向阀的输入口连通，所述电磁换向阀的两个输出口分别与所述有杆腔和无杆腔连通。
[0009]可选地，所述液压驱动组件还包括液控单向阀，两个所述液控单向阀分别连接于所述电磁换向阀和所述有杆腔之间及所述电磁换向阀和所述无杆腔之间。
[0010]可选地，所述驱动机构还包括伺服电机，所述伺服电机与所述数控柱塞泵驱动连接。
[0011]可选地，所述架体包括框架和基座板，所述基座板连接于所述框架，所述驱动机构连接于所述框架，且位于所述基座板的上方，所述环境箱连接于所述基座板的下方。
[0012]可选地，所述结构样件内耗动态测量装置还包括承力筒，所述承力筒连接于所述基座板的下方，且位于所述环境箱内，所述承力筒内用于安装所述结构样件，所述连接杆用于穿过所述基座板后与所述结构样件连接。
[0013]可选地，所述结构样件内耗动态测量装置还包括温度调节器，所述温度调节器设置于所述环境箱内，用于调节所述环境箱内的温度，且所述环境箱上设置有通气孔，所述通气孔用于交换所述环境箱内的空气介质。
[0014]可选地，所述结构样件内耗动态测量装置还包括隔热层和均温层，所述隔热层连接于所述环境箱和所述基座板之间，所述均温层位于所述环境箱内，且与所述隔热层连接，所述均温层与所述隔热层连接后形成均温腔，所述承力筒位于所述均温腔内。
[0015]与现有技术相比，本专利技术提供的结构样件内耗动态测量装置具有以下技术效果：本专利技术提供的结构样件内耗动态测量装置，可应用于对结构样件，例如金属、陶瓷类工程材料结构样件的内耗进行动态测量，通过设置架体，为驱动机构、环境箱及位移传感器提供安装结构，提供稳定的结构支撑，在使用时，通过驱动机构的驱动端与安装在环境箱内的结构样件连接，可对结构样件施加交变载荷，此时，可通过例如数控液压、电动控制、伺服驱动等调节驱动机构所施加的载荷大小及频率周期，可为结构样件提供较大载荷范围的周期动态调节的载荷谱，作为激励源信号加载到结构样件上，并且通过设置在驱动机构驱动端的载荷传感器实时采集获取结构样件所承受的力信息，以及通过设置在架体上并相对驱动机构驱动端设置的位移传感器实时采集获取结构样件产生的位移信息，也就是得到了结构样件实时的应力与应变信号，进而可根据上述力信息、位移信息等信号信息通过例如数据处理器等分析得到结构样件的内耗。通过上述结构设置，通过驱动机构对结构样件施加实时的交变载荷，可为结构样件提供较大载荷范围的周期动态调节激励源信号，以及通过设置环境箱，可在环境箱内模拟结构样件在实际工程工况中所处环境，例如温度、空气介质的不同等，进而可为工程材料，尤其是金属、陶瓷类结构材料提供了较为符合实际工程工况环境下的应力应变动态测量，便于获取工程材料结构件在实际工程工况环境下的内耗变化，有助于进一步了解和应用工程材料。
[0016]另外，本专利技术还提供一种结构样件内耗动态测量系统，包括上述的结构样件内耗动态测量装置，还包括依次通讯连接的数据采集器、控制器及数据处理器，所述数据采集器分别与所述结构样件内耗动态测量装置的载荷传感器、位移传感器及环境箱连接，用于采
集结构样件的力信息、位移信息及环境信息，所述控制器用于接收所述力信息、所述位移信息和所述环境信息并传输给所述数据处理器，所述控制器还用于控制所述结构样件内耗动态测量装置的驱动机构动作及调控所述环境箱内的环境，所述数据处理器用于根据所述力信息、所述位移信息和所述环境信息，并通过傅里叶变换分析得到所述结构样件的内耗。
[0017]与现有技术相比，本专利技术提供的结构样件内耗动态测量系统通过设置上述的结构样件内耗动态测量装置，其所具有的技术效果与上述的结构样件内耗动态测量装置的技术效果大致相同，在此不再赘述。另外，通过数据处理器根据结构样件所承受的力信息及产生的位移信息，以及结合所处环境信息，将源信号和反应信号作快速傅里叶变换得到两信号的相位差，有效降低了信号噪声，对于微小的相位变化现象提供高感度的侦测功能，由于数据处理速度的加快本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种结构样件内耗动态测量装置，其特征在于，包括架体（10）、驱动机构（20）、环境箱（30）、载荷传感器（40）及位移传感器（50），所述驱动机构（20）与所述环境箱（30）均连接于所述架体（10），所述环境箱（30）内用于设置结构样件（60），所述驱动机构（20）的驱动端与所述载荷传感器（40）连接，所述载荷传感器（40）与所述结构样件（60）连接，所述驱动机构（20）用于对所述结构样件（60）施加交变载荷，所述载荷传感器（40）用于获取所述结构样件（60）承受的力信息，所述位移传感器（50）设置于所述架体（10），且所述位移传感器（50）的检测端相对所述驱动机构（20）的驱动端设置，用于获取所述结构样件（60）产生的位移信息。2.根据权利要求1所述的结构样件内耗动态测量装置，其特征在于，所述驱动机构（20）包括液压驱动组件（21）、液压缸（22）及连接杆（23），所述液压驱动组件（21）与所述液压缸（22）驱动连接，所述连接杆（23）的一端与所述液压缸（22）的伸缩杆连接，所述连接杆（23）的另一端用于与所述结构样件（60）连接，且所述载荷传感器（40）连接于所述液压缸（22）的伸缩杆和所述连接杆（23）之间。3.根据权利要求2所述的结构样件内耗动态测量装置，其特征在于，所述液压缸（22）的缸体内设置有有杆腔（221）和无杆腔（222），所述液压驱动组件（21）包括数控柱塞泵（211）和电磁换向阀（212），所述数控柱塞泵（211）与所述电磁换向阀（212）的输入口连通，所述电磁换向阀（212）的两个输出口分别与所述有杆腔（221）和所述无杆腔（222）连通。4.根据权利要求3所述的结构样件内耗动态测量装置，其特征在于，所述液压驱动组件（21）还包括液控单向阀（213），两个所述液控单向阀（213）分别连接于所述电磁换向阀（212）和所述有杆腔（221）之间及所述电磁换向阀（212）和所述无杆腔（222）之间。5.根据权利要求3所述的结构样件内耗动态测量装置，其特征在于，所述驱动机构（20）还包括伺服电机，所述伺服电机与所述数控柱塞泵（211）驱动连接。6.根据权利要求2所述的结构样...
【专利技术属性】
技术研发人员：耿洪滨，张翰兴，耿晨曦，张晓东，李兴冀，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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