一种测量正交异性膜结构弹性模量的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于力学参数测试技术领域，具体涉及一种测量正交异性膜结构弹性模量的装置。
【背景技术】
[0002]正交异性膜材主要用于建筑结构、电子工业、生物工程等领域。尤其在建筑结构领域，建筑膜结构所使用的膜材绝大多数为织物膜材。织物膜材由基布和表面的涂层组成。织物膜材的基布由正交的经线和玮线交织而成，在力学性能上表现出强的正交异性特性，即两个方向上的弹性模量、泊松比等力学参数不相同。建筑膜结构的刚度是通过给膜材施加预张力来实现的。这种预张力一般沿着正交的两个主纤维方向施加，而且为了形成各种膜面造型，两个方向的预张力往往不相等。实际工程中，膜材在正交两向张力作用下，一般处于弹性范围。因此，在设计和计算分析中，正交两个方向的弹性模量是必须首先要确定的力学参数。
[0003]目前建筑膜材供应商所提供的膜材技术参数中，都没有包含膜材的弹性模量，因此需要设计者在设计前对膜材的弹性模量进行测定。对于已建成的膜结构，由于膜材已承受一定的预张力，在使用一段时间之后，膜材会徐变，其弹性模量也会发生变化。为了防止由于过大的徐变松弛而发生工程事故，必须准确地分析建成后的膜结构的受力状态，以便采取有效的措施，比如二次张拉，对膜结构进行调整。要准确分析已建成膜结构的受力状态，对建成后的膜结构的膜材弹性模量进行测量也是很有必要的。
[0004]目前普遍采用的测量正交异性膜材弹性模量的方法为单向和双向拉伸测试方法。该两种方法都是通过直接测试张拉膜材的拉力和应变，再通过计算得到膜材的弹性模量。两种方法比较直观，但是由于在测试过程中，需要在膜材表面贴上应变片测量膜材的应变，而膜材的主要受力部分为膜材的基布，将应变片贴在膜材表面，这样膜材表面的涂层使得测出的应变并未真实反映出主要受力部分膜材基布的应变。因此该两种方法测得的应变不够准确，那么最后的弹性模量也不够准确。同时，单拉伸测试法不能同时测得正交两向的弹性模量；双向拉伸测试法也要通过复杂的推导过程才能得到正交两向的弹性模量。另外，单向和双向拉伸法对不能对建成的膜结构的弹性模量进行测量。
[0005]目前还没有能测量正交异性膜结构弹性模量的仪器。需要尽快的设计一台能测量正交异性膜结构弹性模量的仪器来解决这方面的需求。
【发明内容】
[0006](一 )要解决的技术问题
[0007]针对现有技术存在的上述不足，本实用新型提出了一种测量正交异性膜结构弹性模量的装置，其提供一种方便快捷，适用范围广，且精度高的，用于测量膜材弹性模量的装置。
[0008]( 二 )技术方案
[0009]一种测量正交异性膜结构弹性模量的装置，包括测量盒与控制盒两大部分，所述的控制盒固定在测量盒上，二者之间通过连接线连接，测量盒的控制、数据处理和显示功能都由控制盒来完成；所述的测量盒由透明的钢化玻璃盒、小球发射装置、激光位移传感器、微型抽气泵组成；所述的小球发射装置设置在钢化玻璃盒内上表面正中间，用于发射小球；所述的激光位移传感器设置在小球发射装置的边上，安装在钢化玻璃盒内上表面；所述的控制盒由塑料外壳、内置控制电路板、显示盒、检测开关和电池电源组成；控制盒正面上设置电源开关、抽气开关、检测开关和显示屏；所述的显示屏通过内置控制电路板与显示盒电性连接；所述的电源开关通过控制电路板与电池电源电性连接，用来控制电源的开闭；所述的抽气开关通过控制电路板与微型抽气泵连接，控制微型抽气泵的抽气；所述的检测开关通过控制电路板与小球发射装置和激光位移传感器电性连接，用来控制测量的进行，按一次测量一次；其背面设有电源、连接线的接口。
[0010]进一步的，所述的测量盒下口内边缘尺寸为500mmX 300mm;沿测量盒下口边设置有凹槽状吸盘；测量盒依靠此吸盘，通过微型抽气泵抽气，而吸住膜面，使其形成封闭的四边形膜面，此四边形膜面可以认为为四边固支的薄膜。
[0011]进一步的，所述的控制盒内的控制电路板上设置有计算程序，计算程序根据理论推导的测量公式进行编程。
[0012]进一步的，所述的控制盒上的各开关兼有指示灯功能，各开关按下时，开关亮起红色；开关弹起时，开关不亮；控制盒和检测盒上都设置有连接线和电源线接口。
[0013]进一步的，各部分的作用及相互关系:测量盒主要用于形成膜面的区域边界，以保证实际膜面边界与理论模型的固支边界符合；测量盒上装有沿测量盒下口边的凹槽状吸盘；测量盒依靠此吸盘，通过微型抽气泵抽气，而吸住膜面，使其形成封闭的四边形膜面，此四边形膜面可以认为为四边固支的薄膜；装在测量盒内上表面正中间的小球发射装置用于发射小球，小球的入射速度Vtl通过预先标定，认为为已知量；当小球由此装置发射垂直入射到膜面而后反弹的过程中，装在测量盒内上表面的激光位移传感器可以测得膜面入射点的最大位移fmax;测量盒与控制盒之间的连接线将测得的数据传到控制盒；通过控制盒内的计算机程序将测得的数据演算成膜面弹性模量，再通过显示屏将弹性模量值显示出来；控制盒内的计算程序根据理论推导的测量公式进行编程；控制盒上的电源开关用来控制电源的开闭，电源由蓄电池提供；抽气开关控制微型抽气泵的抽气；检测开关用来控制测量的进行，按一次测量一次；同时各开关兼有指示灯功能，各开关按下时，开关亮起红色；开关弹起时，开关不亮；控制盒和检测盒上都设置有连接线和电源线接口。
[0014](三)有益效果
[0015]本实用新型提出的一种测量正交异性膜结构弹性模量的装置，与现有技术相比较，其具有以下有益效果:本实用新型相比较于传统的工艺处理有很多的优点:本实用新型结构简单、制作成本较低，操作简单方便，经济实用，在任何外界环境下都能进行测量；且测量精度高，在测量的时候不破坏膜材，测量后不影响膜结构的正常使用。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的整体结构示意图。
[0017]附图中的标记及零部件标注:1.控制盒、2.测量盒、3.显示屏、4.电源开关、5.抽气开关、6.检测开关、7.计