一种多场耦合试验系统及试验方法_2

文档序号:9657974阅读:来源:国知局
噪声控制系统3、温度控制系 统4、静力控制系统5、应变计61、动态应变仪、激光测振仪71等。
[0042] 振动控制系统2用于受控地对试验件11施加振动载荷,振动控制系统2中包括振 动台21、加速度传感器22,且本实施例中优选为5T振动台。其中,行波管12是设置在振动 台21上,试验件11固定设置在行波管12中,通过振动台21用于对试验件11施加振动载 荷,加速度传感器22用于监测试验件11的振动载荷。试验件11可以通过多种适合的方式 固定设置在振动台21上,本实施例在,夹具将底座圆盘连接到振动台水平滑台上,夹具从 行波管12底部的矩形开口伸入到行波管12内,试验件11通过肋板夹持的方式固定在夹具 上端。
[0043] 进一步,振动控制系统2可以根据加速度传感器22监测的振动信息通过手动或自 动的方式对试验件11施加振动载荷;本实施例中,优选为自动闭环控制,具体地,振动控制 系统2还可以包括振动控制仪23、功率放大器14以及电荷放大器15 ;加速度传感器22监 测的振动信息通过电荷放大器15传递至振动控制仪23,振动控制仪23根据振动信息与试 验需要达到的振动载荷要求进行对比,再通过功率放大器14自动调节振动台21的振动载 荷大小。
[0044] 噪声控制系统3用于受控地对试验件11施加噪声载荷,噪声控制系统3包括均设 置在行波管12中的扬声器31和传声器32,且本实施例中优选was5000扬声器以及高声强 传声器;扬声器31用于对试验件11施加噪声载荷,传声器32用于监测试验件11承受的噪 声载荷。
[0045] 进一步,噪声控制系统3可以根据传声器32监测的噪声信息通过手动或自动的方 式对试验件11施加噪声载荷;本实施例中,优选为自动闭环控制,具体地,噪声控制系统3 还可以包括噪声控制仪33和功率放大器14 ;传声器32监测的振动信息传递至噪声控制仪 33,噪声控制仪33根据噪声信息与试验需要达到的噪声载荷要求进行对比,再通过功率放 大器14自动调节扬声器31的噪声载荷大小。
[0046] 温度控制系统4用于受控地对试验件11施加热载荷,温度控制系统4包括加热器 41和温度传感器42,且本实施例中优选加热器为最高加热温度为800°C的灯箱。灯箱通过 灯架44固定设置在行波管12上方,灯箱可以包括两个加热面,两个加热面分别正对行波管 12上具有石英玻璃板13的两侧,用于透过石英玻璃板13对试验件11施加热载荷。温度传 感器42设置在试验件11上,用于监测试验件11的温度载荷。
[0047] 进一步,温度控制系统4可以根据温度传感器42监测的温度信息通过手动或自动 的方式对试验件11施加热载荷;本实施例中,优选为自动闭环控制,具体地,温度控制系统 4还可以包括温度控制仪43和可控硅45 ;温度传感器42监测的温度信息传递至温度控制 仪43,温度控制仪43根据温度信息与试验需要达到的温度载荷要求进行对比,再通过可控 硅45自动调节加热器41的热载荷大小。
[0048] 静力控制系统5用于受控地对试验件11施静压载荷,静力控制系统5可以包括空 压机51和压力传感器52,且本实施例中优选额定压力为0. 6MPa的小型空压机。空压机51 通过管道伸入行波管12内,并与试验件11的进气口连通,用于对试验件11施加静压载荷; 压力传感器(52)设置在试验件11上,用于监测试验件11承受的静压载荷。
[0049] 同样,静力控制系统5可以根据压力传感器52监测的温度信息通过手动或自动的 方式对试验件11施加静压载荷;本实施例中,优选为自动闭环控制,具体地,静力控制系统 5还可以包括压力控制仪53、功率放大器14以及电荷放大器15 ;压力传感器52监测的静 压信息通过电荷放大器15传递至压力控制仪53,压力控制仪53根据静压信息与试验需要 达到的静压载荷要求进行对比,再通过功率放大器14自动调节空压机51的静压载荷大小。
[0050] 本发明的应变计61(又叫应变片)用于监测所述试验件11的应变信息,其中,应 变计61的类型和数量可以根据试验需要进行适合的选择;本实施例中,优选为高温应变 片,且数量为8片,均匀粘贴在试验件11上应变响应较大的位置处。并且,所有的应变计61 通过板桥法连接到动态应变仪上,通过动态应变仪采集应变计61监测的应变信息。
[0051] 激光测振仪71设置在行波管12上具有石英玻璃板13的一侧,且激光测振仪71 的激光穿过同侧的石英玻璃板13后照射到试验件11的中心点处,用于监测试验件11中心 点处的加速度响应信息。另外,激光测振仪71是通过放大器与数据采集系统连接,通过数 据采集系统连接采集激光测振仪71监测的加速度响应信息。其中,激光测振仪71的数量 也是可以根据试验需要进行适合的选择,本实施例中,优选激光测振仪71包括两台,对称 水平设置在行波管12的两侧。
[0052] 本发明多场耦合试验系统,能够同时对试验机进行多种载荷加载试验,从而模拟 飞行器高速飞行时的实际受载环境,使得对试验件的加载试验结果更准确。另外,本发明多 场耦合试验系统能够独立分别对四场载荷进行闭环控制,避免了载荷之间的干扰。进一步, 相对于目前工程中普遍采用的分别进行单载荷试验,然后进行叠加的方法而言,本发明中 多场载荷直接作用于试验件上,因此本发明能够得到多场载荷间的耦合效应,对飞行器关 键部位的强度考核更加准确,对结构设计具有更积极的指导意义。
[0053] 本发明还提供了一种多场耦合试验系统的试验方法,用于对预定的试验件11进 行预定载荷加载试验。需要说明的是,后续将要描述的步骤一直至步骤八,都是在对整个多 场耦合试验系统进行试验调试阶段。而步骤九到步骤十属于四场耦合正式试验阶段,是按 照试验需要的加载时间和加载量级进行四种载荷的加载。
[0054] 试验调试阶段首先是分别是对试验件进行振动、噪声、热以及静压单一载荷加载 (如步骤一),同时进行控制和测量(参见步骤二);若过程有效,结果合理,则进行四载荷 的两两联合加载(参见步骤三),否则,需要对系统进行进一步调试,通过调试保证两场耦 合过程有效,结果合理(参见步骤四)。以此类推,直到两场耦合、三场耦合(参见步骤五、 步骤六)、四场耦合(参见步骤七、步骤八)都不出现问题。
[0055] 另外,本发明试验方法重点在于,在多场耦合试验系统基础上,进行各载荷加载系 统验证、各载荷加载系统正式组合加载以及最终测量等步骤过程,至于各步骤中的过程是 否有效以及结果是否合理,可以通过常规的例如测量数据与计算数据进行对比的方式来进 行判断,所以不再对具体每个过程中详细的计算过程进行赘述。
[0056] 具体地,本发明的多场耦合试验系统的试验方法可以包括如下步骤:
[0057] 步骤一、分别对试验件11进行振动、噪声、热以及静压四种载荷的调试加载。
[0058] 步骤二、通过动态应变仪和激光测振仪71分别对处于不同载荷下的试验件11进 行监测,并根据监测结果分别判断四种载荷的调试加载是否都有效;如果都有效、则进行步 骤三;否则,对其中无效的载荷加载的加载设备进行调整,返回步骤一,并重新进行调试加 载,直到有效。
[0059] 步骤三、在振动、噪声、热以及静压四种载荷中,选取任意两种(两两组合)同时对 试验件11进行调试加载。
[0060] 步骤四、通过动态应变仪和激光测振仪71分别对处于两种载荷下的试验件11进 行监测,并根据监测结果分别判断两种载荷的调试加载是否耦合;如果耦合、则进行步骤 五;否则,对两种载荷加载的加载设备进行调整,返回步骤三,并重新进行调试加载,直到耦 合。
[0061] 步骤五、在振动、噪声、热以及静压四种载荷中,选取任意三种同时对试验件11进 行调试加载。
[0062] 步骤六、通过动态应变仪和激光测振仪71分别对处于三种载荷下的试验件11进 行监测,并根据监测结果分别判断三种载荷的调试加载是否耦合;如果耦合、则进行步骤 七;否则,对三种载荷加载的加载设备进行调整,返回步骤五,并重新进行调试加载,直到耦 合。
[0063] 步骤七、选取振动、噪声、热以及静压四种载荷同时对试验件11进行调试加载。
[0064] 步骤八、通过动态应变仪和激光测振仪71分别对处于四种载荷下的试验件11进 行监测,并根据监测结果分别判断四种载荷的调试加载是否耦合;如果耦合、则进行步骤 九;否则,对四种载荷加载的加载设备进行调整,返回步骤七,并重
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