统、电机定位系统等）对待选材料系统的物理模型进行测试。电动机械定位系统可使待选 材料系统的物理模型的至少一部分相对于其另一部分发生机械循环位移。例如，电动机械 定位系统可以正弦波或任何波形结构的方式施加电动机械致力（例如，压电致力）。
[0098] 如模块216所示，可调节和/或改变电动机械致力的至少一个力参数。例如，可在 对待选材料系统的物理模型进行机械循环的过程中参数化地改变位移幅值、相位、频率、间 隙膨胀（例如，间隙22和/或间隙70)、多轴正交位移和其他变量。
[0099] 如模块218所示，可向待选材料系统运用至少一个环境参数（例如，温度、压力和 /或湿度）。例如，可在例如如图4所示和所述的测试腔中对电动机械定位系统以及待选材 料系统的物理模型进行机械测试。
[0100] 如模块220所示，在对待选材料系统的物理模型进行机械循环的过程中可调节和 /或改变一个或多个环境参数（例如，温度、压力和/或湿度）。
[0101] 如模块222所示，可维持施加到待选材料系统的物理模型上的电动机械致力，以 使待选材料系统的物理模型发生位移。例如，可在预定数量的机械位移循环（例如，测试单 元）内维持电动机械致力不变。在另一实施例中，可一直维持电动机械致力直到材料系统 中发生破坏（例如，开裂）为止。如模块216和模块212所示，可在测试单元的过程中调节 和/或改变力参数和/或环境参数。
[0102] 如模块224所示，可在预定数量的机械位移循环内对待选材料系统的物理模型进 行监控。例如，可通过诸如图2至图4所示的传感器52的一个或多个传感器来监控待选材 料系统的物理模型。
[0103] 维持、调节和/或改变力参数和/或环境参数并且在电动机械致力的作用下使待 选材料的物理模型经受恒定和/或变化的运动，可产生破坏（例如，开裂）。
[0104] 如模块226所示，如果在例如预定数量的机械位移循环中，待选系统的物理模型 中发生实现（例如，开裂）的话，则可如模块228所示弃用待选材料系统（例如，未选定的 待选材料系统），并如模块212所示，通过参数化地改变体系的一个或多个材料参数来提供 另一待选材料系统。
[0105] 可按照模块204至模块226所示的方法步骤处理随后的具有不同体系参数的待选 材料系统，直到待选材料系统被接受为止。
[0106] 如模块230所示，如果在例如预定数量的机械位移循环中，待选材料系统的物理 模型中未发生破坏的话，则该待选材料系统可被接受作为所选待选材料系统。
[0107] 如模块232所示，可针对该所选待选材料系统的物理模型进行全热循环测试操 作。
[0108] 因此，本公开方法200可显著加快待选材料系统在进行全热循环测试操作之前的 材料性能评测（例如，借助于裂缝扩展）。
[0109] 因此，用于材料测试的本公开系统10和方法200可通过采用快速循环（例如，kHz 的频率）的电动机械装置（例如，压电转换器、音圈、电机等）的机械驱动位移来替代热膨 胀。这样，与采用热循环方法需要若干天相比，可在几分之一秒的时间内完成测试单元（例 如，一定数量的变形循环）。
[0110] 本公开的实施例可用于如图14所示的飞行器制造和维护方法300,以及如图15所 示的飞行器302中。在预制造中，飞行器制造和维护方法300可包括飞行器302的选型和 设计304,以及材料采购306。在制造过程中，需要进行飞行器312的部件/组件制造308 和系统集成310。之后，飞行器302将进行定型和交付312,从而可进入服役314。在面向 客户的服役期间，飞行器302要进行常规的维修和维护316,这也可能包括改型、重构、更新 等。
[0111] 方法300中的每一步骤都可由系统集成商、第三方和/或操作者（例如，客户）来 进行。为便于描述起见，系统集成商可包括但不限于，任何数量的飞行器制造商、大系统分 包商；第三方可包括但不限于任何数量的卖方、分包商和供应商；而操作者可以是航空公 司、租赁公司、军方、服务机构等。
[0112] 如图15所示，由示例方法300制造的飞行器302可包括具有多个系统320和内部 322的机身318。所述多个系统320的示例包括一个或多个推进系统324、电气系统326、液 压系统328、环境系统330。也可包括任何数量的其他系统。尽管所示的以航空为例，但是 本公开系统10和方法200的原理可应用到诸如汽车、石油的其他工业门类，或者运用到任 何其他的需要在极端环境下运行的工业门类中。
[0113] 可在制造和维护方法300中的任何一个或多个阶段采用本文所述的设备和方法。 例如，可采用本公开系统10 (图2至图12)和方法200 (图13)来制造或生产对应于部件/ 组件制造308、系统集成310和/或维修和维护316的部件或子组件。而且，在部件/组件 制造308和/或系统集成310的过程中可采用一种或多种设备实施例、方法实施例或其组 合，以例如极大地加快诸如机身318和/或内部322的飞行器302的组装，并降低其成本。 同样的，在飞行器302服役（例如且不限于）以至于维修和维护316期间，可采用一种或多 种设备实施例、方法实施例或其组合。
[0114] 尽管已经示出和描述了本公开系统和方法的各个方面，但是本领域技术人员在阅 读本公开之后可进行改型。本申请包括这样的改型，且其范围仅由权利要求限定。
【主权项】
1. 一种用于测试材料系统的系统，该系统包括： 支撑结构，该支撑结构用于安装所述材料系统；以及 电动机械装置，该电动机械装置以能够操作的方式连接至所述支撑结构， 其中，所述电动机械装置向所述材料系统施加电动机械致力，以使所述材料系统中发 生位移。
2. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述位移沿着至少一个正交方向。
3. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述电动机械装置包括压电转换器。
4. 根据权利要求1所述的系统，该系统还包括用于收集与所述材料系统的状况有关的 信息的至少一个传感器。
5. 根据权利要求4所述的系统，该系统还包括处理器，该处理器用于分析与所述材料 系统的所述状况有关的所述信息。
6. 根据权利要求1所述的系统，该系统还包括能够封闭的测试腔，其中，所述能够封闭 的测试腔控制至少一个环境参数，并且，所述支撑结构和所述材料系统定位在所述测试腔 内。
7. 根据权利要求6所述的系统，该系统还包括定位在所述测试腔内的至少一个传感 器，其中所述至少一个传感器收集与所述材料系统的状况有关的信息。
8. 根据权利要求7所述的系统，其中，所述至少一个传感器收集与所述测试腔内的环 境状况有关的信息。
9. 根据权利要求8所述的系统，该系统还包括处理器，该处理器用于分析与所述材料 系统的所述状况有关的所述信息以及与所述测试腔内的所述环境状况有关的所述信息。
10. 根据权利要求1所述的系统，该系统还包括控制器，该控制器与所述电动机械装置 通信，其中，所述控制器控制所述电动机械致力的至少一个力参数。
11. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述支撑结构包括至少一个材料支架，其中所 述材料支架构造成与所述材料系统接合，并且其中所述电动机械装置以能够操作的方式连 接至所述材料支架。
12. 根据权利要求3所述的系统，其中： 所述支撑结构包括第一材料支架和第二材料支架， 所述第一材料支架和所述第二材料支架间隔开以在所述第一材料支架和所述第二材 料支架之间限定间隙， 所述材料系统跨越所述间隙，并且 所述压电转换器以能够操作的方式连接至所述第一材料支架和所述第二材料支架中 的至少一者，以使所述第一材料支架和所述第二材料支架相对于彼此进行位移。
13. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述材料系统包括底层结构和限定了防护性涂 层体系的至少一个涂层，或者包括底层结构和限定了紧固件交界体系的至少一个紧固件。
14. 一种用于测试材料系统的方法，该方法包括： 向所述材料系统施加电动机械致力，其中，所述电动机械致力使所述材料系统中发生 位移；以及 维持所述电动机械致力。
15. 根据权利要求14所述的方法，其中，所述维持步骤包括调节所述电动机械致力的 至少一个力参数。
16. 根据权利要求14所述的方法，该方法还包括向所述材料系统施加至少一个环境参 数。
17. 根据权利要求14所述的方法，该方法还包括在所述维持步骤中监控所述材料系统 的状况。
18. 根据权利要求14所述的方法，其中，所述维持步骤包括在预定数量的循环中或到 所述材料系统中发生破坏为止一直维持所述电动机械致力。
19. 根据权利要求14所述的方法，该方法还包括在所述维持步骤之后接受所述材料系 统以及弃用所述材料系统二者中的至少一者。
【专利摘要】本发明涉及用于测试材料系统的系统和方法。该系统可包括：支撑结构，该支撑结构用于安装所述材料系统；以及电动机械装置，该电动机械装置可操作地连接至所述支撑结构；其中，所述电动机械装置向所述材料系统施加电动机械致力，并且电动机械致力在非常少的时间内，使得所述材料系统中发生与热应力引起材料位移等效的位移。
【IPC分类】G01N3-00, G01N3-02
【公开号】CN104833566
【申请号】CN201510028585
【发明人】R·B·格雷戈尔, J·D·摩根, Q·N·勒, J·M·德雷克斯勒, J·A·米特勒迪尔
【申请人】波音公司
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年1月20日
【公告号】CA2875709A1, EP2905599A1, US20150219551