一种热振动试验装置的制作方法

本申请属于振动试验领域，特别涉及一种热振动试验装置。

背景技术：

在进行热颤振和热模态等试验过程中，需要模拟结构的温度分布，目前常用的加热方式为石英灯辐射。试验过程中试验件及周围的温度通常较高，常规的激振方式不再适用，因为常规的力传感器不能耐受如此高的温度，目前尚没有可以在热环境下应用的力传感器，而通常测试力的大小对于后续分析有着重要的影响；因此，本申请的目的是设计一种隔热连杆机构，实现利用常温力传感器对热振动试验中的激励力进行测量，避免温度由连杆传递至传感器上，对传感器产生不利影响。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种热振动试验装置。

本申请公开了一种热振动试验装置，包括设置石英灯的热振动试验舱以及设置所述热振动试验舱内的：

激振器本体，所述激振器本体固定设置所述热振动试验舱内，具有沿水平方向延伸的激振器连杆，其中，所述激振器本体能够带动所述激振器连杆沿水平方向做往复运动；

力传感器，所述力传感器设置在所述激振器连杆的远离所述激振器本体的一端，用于对热振动试验中的激励力进行测量；

连接杆，所述连接杆沿水平方向设置，其一端与力传感器连接，另一端与试验件连接；

连杆散热装置，所述连杆散热装置设置在所述连接杆上，用于在热振动试验中对所述连接杆进行散热。

根据本申请的至少一个实施方式，所述连杆散热装置包括：

冷却套，所述冷却套具有内腔以及与内腔连通的进液口和出液口，所述冷却套的一端与所述力传感器连接，另一端与所述连接杆的远离试验件的一端连接；

冷源，所述冷源包括冷却液，并通过管路分别与所述冷却套的进液口和出液口连接，以形成冷却循环回路。

根据本申请的至少一个实施方式，所述冷却套呈圆筒状，其轴心线与所述激振器连杆的轴线以及所述连接杆的轴线重合；其中

所述进液口位于所述冷却套径向方向的顶部，且靠近所述力传感器，所述出液口位于所述冷却套径向方向的底部，且靠近所述连接杆。

根据本申请的至少一个实施方式，所述冷源中的冷却液为水。

根据本申请的至少一个实施方式，所述连杆散热装置还包括：

第一隔热套管，所述第一隔热套管同轴且全覆盖套设在所述连接杆上。

根据本申请的至少一个实施方式，所述连杆散热装置包括：

多个散热片，所述散热片上贯穿开设有安装孔，并通过所述安装孔套设在所述连接杆上，且多个所述散热片在所述连接杆上沿连接杆轴线方向均匀分布。

根据本申请的至少一个实施方式，开设有安装孔的所述散热片呈圆环状。

根据本申请的至少一个实施方式，所述连杆散热装置还包括：

第二隔热套管，所述第二隔热套管同轴套设在所述连接杆的远离所述力传感器的一端，且未设置所述散热片的部分。

根据本申请的至少一个实施方式，所述连接杆的一端通过预紧螺母与所述力传感器固定连接。

根据本申请的至少一个实施方式，所述第一隔热套管或所述第二隔热套管为石棉隔热套管。

本申请至少存在以下有益技术效果：

本申请的热振动试验装置，通过连杆散热装置对连接杆进行散热，冷却效率高，可有效保护力传感器，从而可以利用常温力传感器对热振动试验中的激励力进行测量。

附图说明

图1是本申请热振动试验装置一优选实施例的结构示意图；

图2是本申请热振动试验装置一优选实施例中的部分连杆散热装置结构示意图；

图3是本申请热振动试验装置另一优选实施例的结构示意图；

图4是本申请热振动试验装置另一优选实施例中的部分连杆散热装置结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。

需要理解的是，在本申请的描述中可能涉及的到的技术术语，例如“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

下面结合附图1-图4对本申请的热振动试验装置进一步详细说明。

本申请公开了一种热振动试验装置，可以包括热振动试验舱，热振动试验舱内设置有用于加热的石英灯，还包括设置在热振动试验舱内的激振器本体1、激振器连杆2、力传感器3、连接杆4以及连杆散热装置。

具体的，激振器本体1通过对应的固定装置固定设置热振动试验舱内，例如试验地面或试验台架上；需要说明使得，激振器本体1可以采用目前已知的多种适合的激振器；激振器本体1上设置有沿水平方向延伸的激振器连杆2，其中，激振器本体1能够带动激振器连杆2沿水平方向（参见图1、图3中左右方向）做往复运动，以提供激励力。

同样，力传感器3可以采用目前已知的多种是的力传感器；力传感器3固定设置在激振器连杆2的远离激振器本体1的一端（参见图1、图3中的左端），用于对热振动试验中的激励力进行测量。

连接杆4为一沿水平方向设置的直杆，其一端（参见图1、图3中的右端）与力传感器3连接，另一端（参见图1、图3中的左端）与试验件5连接。

连杆散热装置设置在连接杆4上，用于在热振动试验中对连接杆4进行散热，其中冷却效率高，可有效保护力传感器，从而可以利用常温力传感器对热振动试验中的激励力进行测量。

需要说明的是，本申请的热振动试验装置除了上述结构装置，还可以包括常规热振动试验装置中具有的例如数据处理、数据显示装置等，此处不再具体赘述。

进一步，本申请的热振动试验装置中，上述连杆散热装置可以根据具体需要采用多种适合的散热方式和对应的散热装置，下面将以图1和图2以及图3和图4所示的两个实施例进行具体说明。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例中的连杆散热装置主要采用液体冷却方案，具体可以包括冷却套61以及冷源（图中未示出）。

其中，冷却套61具有内腔以及与内腔连通的进液口611和出液口612，冷却套61的一端与力传感器3连接，另一端与连接杆4的远离试验件5的一端连接。

冷源包括有冷却液，冷却液可以根据需要选择为多种是的液体，本实施例中优选为水；进一步，冷源并通过管路分别与冷却套61的进液口611和出液口612连接，以形成强制冷却循环回路，从而通过带走连杆上的热量，避免温度传递至传感器；该冷却方式可以在较高（500℃以上，并且加温时间较长）的温度环境下，保证力传感器的安全正常工作。

需要说明使得是，上述冷却套61的结构及其进液口611、出液口612的设置方法可以根据需要进行多种适合的设置；本实施例中，为进一步提高冷却效率，优选冷却套61呈圆筒状，其轴心线与激振器连杆2的轴线以及连接杆4的轴线重合；其中，进液口611位于冷却套61径向方向的顶部，且靠近力传感器3，出液口612位于冷却套61径向方向的底部，且靠近连接杆4，以使得冷却液流动行程更大，增加冷却效果。

另外，为进一步降低热量传递，在图1和图2中的连接杆4左端受热部位以及外部（即同轴且全覆盖）套接隔热套管62；同样，隔热套管62可以为多种适合的材料，本实施例中，优选第一隔热套管62为石棉隔热套管。

进一步，本实施例中，热振动试验装置的实施方案（实施步骤）如下：

1）按照常温试验中的连接方式对附图1中的激振器本体1、激振器连杆2以及力传感器3进行连接；

2）将隔热套管62套接在连接杆4上；

3）将连接杆4与试验件5通过螺接的方式进行连接；

4）将冷却套61的一端与力传感器3通过胶结的方式进行连接；

5）将进液管路与进液口611连接，并将出液管路与出液口612相连接，在进液管路中通入冷水，并将进液管路固定在支架上，降低附加特性对测试结果的影响；

6）进行升温过程，并利用激振器本体1对试验件施加激励力，通过力传感器3测试施加在结构上的激励力；

7）在500℃条件下工作半小时，测试力传感器3的表面温度为28℃，证明热量被有效阻隔。

实施例2

如图3和图4所示，本实施例中的连杆散热装置主要采用气体冷却方案，可以包括多个散热片71。

具体的，散热片71上贯穿开设有安装孔，并通过安装孔固定套设（套上后焊接）在连接杆4上，且多个散热片71在连接杆4上沿连接杆4轴线方向均匀分布。

本实施例的热振动试验装置中，通过设置散热片71，结合激振杆的往复运动，使得散热片71产生气流，从而对连接杆进行降温，结构形式简单，散热效率较高；同时，相对于实施例1中的液体冷却方式，本实施例能够使得连杆散热装置质量更轻，可在温度较低（500℃以下）的情况下使用，以最大程度降低了对于激励系统测试结果的影响。

进一步，散热片71数量和结构可以根据需要选择适合选择，本实施例中，优选散热片71呈圆形，从而在其圆心处开设安装孔后使得整体呈现为圆环状，能够使得各方向质量更均匀，进一步降低了对于激励系统测试结果的影响。

进一步降低热量传递，优选连杆散热装置还包括第二隔热套管72；第二隔热套管72同轴套设在连接杆4的远离力传感器3的一端（未设置散热片71的部分，参见图3中的左端）。与实施例1相同，此处优选第二隔热套管72为石棉隔热套管。

另外，由于设置的散热片71需要结合连接杆4左右往复运动的力，才能产生冷却风力，因此连接杆4与力传感器3的连接方式与实施例1不同，是在连接杆4的一端通过预紧螺母73与力传感器3固定连接，以加强稳定性。

进一步，本实施例中，热振动试验装置的实施方案（实施步骤）如下：

1）按照常温试验中的连接方式对附图3中的激振器本体1、激振器连杆2以及力传感器3进行连接；

2）将第二隔热套管72套接在连接杆4（连接杆4已经预设了多个散热片71）上；

3）将连接杆4的一端与力传感器3螺接，并通过预紧螺母8进行紧固，防止连接松动；

4）进行升温过程，并利用激振器本体1对试验件施加激励力，通过力传感器3测试施加在结构上的激励力；

5）在500℃条件下工作半小时，测试力传感器3的表面温度为30℃，证明热量被有效阻隔。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。