本發(fā)明屬于減振降噪領(lǐng)域，特別涉及一種超材料隔振器的力學(xué)性能測(cè)試裝置。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，低頻隔振一直是海洋武器裝備平臺(tái)面臨的技術(shù)難題。超材料技術(shù)的興起，為低頻隔振提供了新的技術(shù)途徑，使得隔振器的剛度定制和智能控制成為可能，為隔振系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“高靜低動(dòng)”并最終提高低頻隔振效果提供了技術(shù)支撐。在此背景下，超材料隔振器的研制工作被提上日程，與此同時(shí)，對(duì)超材料隔振器的靜、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)測(cè)試分析也日益受到重視。當(dāng)前傳統(tǒng)隔振器的靜、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能測(cè)試方法已經(jīng)有現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)，并擁有許多形式的專(zhuān)業(yè)測(cè)試臺(tái)架。然而，這些臺(tái)架大都是專(zhuān)業(yè)定制產(chǎn)品、造價(jià)昂貴、用途單一且普及程度不高。此外，傳統(tǒng)的隔振器設(shè)計(jì)，因橡膠壓縮模量一般大于剪切模量，隔振器橫向剛度會(huì)小于主承載方向，造成部分低固有頻率的隔振器雖然具備良好的隔振效果，但橫向剛度低，隔振系統(tǒng)不穩(wěn)定。而超材料隔振器針對(duì)上述現(xiàn)象，在設(shè)計(jì)時(shí)，采用均勻化理論，對(duì)隔振器的剛度性能進(jìn)行調(diào)控，使側(cè)向剛度均大于主承載方向的剛度。如此，則有效解決了隔振效果與隔振系統(tǒng)穩(wěn)定性之間的矛盾。為驗(yàn)證上述設(shè)計(jì)目標(biāo)，對(duì)超材料隔振器的力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試便尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：為模擬超材料隔振器實(shí)際服役時(shí)的工況靜載，提供一種用于測(cè)量超材料隔振器的力學(xué)性能的裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種超材料隔振器力學(xué)性能測(cè)試裝置，它包括：側(cè)定板、轉(zhuǎn)接板、激勵(lì)傳遞部件、側(cè)動(dòng)板、千分表以及鎖緊螺桿；

側(cè)定板上設(shè)有兩段呈中心對(duì)稱(chēng)分布的弧形滑動(dòng)槽，在側(cè)定板上還設(shè)有定位止轉(zhuǎn)孔；

轉(zhuǎn)接板的一面設(shè)有用于安裝超材料隔振器的接口，另一面上設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)手柄；

激勵(lì)傳遞部件包括：由四塊支撐板與兩塊側(cè)向固定板組成的盒體結(jié)構(gòu)，可拆卸的安裝在該盒體結(jié)構(gòu)其中一塊支撐板上的蓋板，以及與蓋板連接的傳力桿；

轉(zhuǎn)接板通過(guò)平面軸承安裝在側(cè)定板上，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄從其中一個(gè)滑動(dòng)槽內(nèi)穿出；轉(zhuǎn)接板與側(cè)定板之間通過(guò)位于定位止轉(zhuǎn)孔內(nèi)的銷(xiāo)軸實(shí)現(xiàn)定位與緊固；

側(cè)動(dòng)板與側(cè)定板的結(jié)構(gòu)相同，另一塊轉(zhuǎn)接板以相同的方式安裝在側(cè)動(dòng)板上；

側(cè)定板與側(cè)動(dòng)板的底部均設(shè)有用于將測(cè)試裝置固定于試驗(yàn)測(cè)試臺(tái)上的固定塊；側(cè)定板與側(cè)動(dòng)板相對(duì)設(shè)置，之間設(shè)置有導(dǎo)桿以及鎖緊螺桿，導(dǎo)桿的一端與側(cè)定板固定連接，另一端通過(guò)直線(xiàn)軸承安裝在側(cè)動(dòng)板上，鎖緊螺桿的一端與側(cè)定板固定連接，另一端與側(cè)動(dòng)板活動(dòng)連接；側(cè)動(dòng)板可沿導(dǎo)桿移動(dòng)并由鎖緊螺桿鎖緊；

兩個(gè)超材料隔振器以側(cè)掛形式安裝在兩塊轉(zhuǎn)接板上，其軸線(xiàn)與傳力桿相垂直，超材料隔振器的安裝端口位于激勵(lì)傳遞部件的盒體結(jié)構(gòu)內(nèi)，并由穿過(guò)側(cè)向固定板的鎖緊螺栓固定；

千分表安裝在兩塊轉(zhuǎn)接板之間。本裝置通過(guò)對(duì)待測(cè)超材料隔振器進(jìn)行預(yù)壓縮，以位移控制的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)特定載荷的模擬加載。在測(cè)試隔振器側(cè)向力學(xué)性能時(shí)，采取雙隔振器側(cè)掛對(duì)裝的方式來(lái)抵消因激勵(lì)產(chǎn)生的水平分力，保證激勵(lì)方向始終垂直。傳力桿保證激勵(lì)準(zhǔn)確施加于待測(cè)超材料隔振器，同時(shí)在不改變加載量的情況下，實(shí)現(xiàn)測(cè)試方向快速轉(zhuǎn)換。

具體的操作過(guò)程為：

a)將側(cè)動(dòng)板沿導(dǎo)桿移動(dòng)至遠(yuǎn)離側(cè)定板的最大位移處；

b)將轉(zhuǎn)接板分別安裝于側(cè)定板、側(cè)動(dòng)板，并通過(guò)手柄進(jìn)行預(yù)轉(zhuǎn)動(dòng)，保證轉(zhuǎn)接板轉(zhuǎn)動(dòng)流暢，定位止轉(zhuǎn)孔同軸度好；

c)將一組同型號(hào)待測(cè)超材料隔振器以側(cè)掛對(duì)裝的形式分別安裝在兩轉(zhuǎn)接板，并對(duì)轉(zhuǎn)接板進(jìn)行定位鎖緊；

d)通過(guò)鎖緊螺栓分別將兩塊側(cè)向固定板緊固安裝于兩隔振器的安裝端口；

e)滑動(dòng)側(cè)動(dòng)板調(diào)整兩固定板之間的間距至合適位置安裝四塊支撐板；

f)在頂部的支撐板上，垂直放置傳力桿，并通過(guò)蓋板對(duì)傳力桿進(jìn)行壓緊，隨后以螺栓緊固，完成激勵(lì)傳遞部件的裝配；

g)在兩轉(zhuǎn)接板之間安裝千分表，并使千分表處于預(yù)壓縮狀態(tài)，根據(jù)目標(biāo)壓縮量△，計(jì)算出千分表的目標(biāo)讀數(shù)值；

h)旋轉(zhuǎn)鎖緊螺桿活動(dòng)端的鎖緊螺栓，觀測(cè)千分表的數(shù)值，到達(dá)千分表的目標(biāo)讀數(shù)值后，停止旋轉(zhuǎn)鎖緊螺栓；

i)通過(guò)固定塊將整個(gè)裝置牢固固定于試驗(yàn)測(cè)試臺(tái)，進(jìn)行超材料隔震器一個(gè)方向上的力學(xué)性能測(cè)試；

j)測(cè)試完成后，拆卸激勵(lì)傳遞部件的傳力桿、蓋板、鎖緊螺栓，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄將轉(zhuǎn)接板轉(zhuǎn)動(dòng)90°后，重復(fù)步驟c)-i)即可測(cè)試隔振器其它方向的力學(xué)性能。

有益效果：本發(fā)明通過(guò)調(diào)節(jié)側(cè)定板與側(cè)動(dòng)板之間的位移來(lái)控制模擬靜載荷大小，并通過(guò)鎖緊螺栓實(shí)現(xiàn)保載；通過(guò)轉(zhuǎn)接板的可旋轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)保載條件下測(cè)試方向的快速變換；激勵(lì)傳遞部件中的傳力桿采用靈活安裝方式，即超材料隔振器受模擬載荷夾持時(shí)，傳力桿與蓋板可根據(jù)測(cè)試需求靈活安裝于不同測(cè)試方向。本發(fā)明可以有效模擬超材料隔振器實(shí)際服役時(shí)的載荷，預(yù)先獲得更為準(zhǔn)確的隔振器服役性能參數(shù)，為新型隔振器的研制、選型提供設(shè)計(jì)參考和依據(jù)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的俯視圖；

圖3是本發(fā)明中轉(zhuǎn)接板與側(cè)定板的連接方式示意圖；

圖4是本發(fā)明中激勵(lì)傳遞部件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖4的俯視圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1，參見(jiàn)附圖1、2，一種超材料隔振器力學(xué)性能測(cè)試裝置，它包括：側(cè)定板1、轉(zhuǎn)接板2、激勵(lì)傳遞部件4、側(cè)動(dòng)板7、千分表8以及鎖緊螺桿10；

參見(jiàn)附圖3，側(cè)定板1上設(shè)有兩段呈中心對(duì)稱(chēng)分布的弧形滑動(dòng)槽14，在側(cè)定板1上還設(shè)有定位止轉(zhuǎn)孔13；

轉(zhuǎn)接板2的一面設(shè)有用于安裝超材料隔振器3的接口，另一面上設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)手柄21；

參見(jiàn)附圖4、5，激勵(lì)傳遞部件4包括：由四塊支撐板43與兩塊側(cè)向固定板44組成的盒體結(jié)構(gòu)，可拆卸的安裝在該盒體結(jié)構(gòu)其中一塊支撐板43上的蓋板42，以及與蓋板42連接的傳力桿41；傳力桿41的高徑比大于10(H/D＞10)，保證激勵(lì)傳遞方向的剛度足夠大，而徑向剛度則相對(duì)較??；

轉(zhuǎn)接板2通過(guò)平面軸承12安裝在側(cè)定板1上，其轉(zhuǎn)動(dòng)手柄21從其中一個(gè)滑動(dòng)槽14內(nèi)穿出；轉(zhuǎn)動(dòng)手柄21與滑動(dòng)槽14為間隙配合，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)接板2上的轉(zhuǎn)動(dòng)手柄21對(duì)超材料隔振器3進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)測(cè)試方向變換，轉(zhuǎn)接板2與側(cè)定板1之間通過(guò)安裝在定位止轉(zhuǎn)孔13內(nèi)的銷(xiāo)軸進(jìn)行定位與緊固；

側(cè)動(dòng)板7與側(cè)定板1的結(jié)構(gòu)相同，另一塊轉(zhuǎn)接板2以相同的方式安裝在側(cè)動(dòng)板7上；

側(cè)定板1與側(cè)動(dòng)板7的底部均設(shè)有固定塊9；側(cè)定板1與側(cè)動(dòng)板7相對(duì)設(shè)置，之間設(shè)置有導(dǎo)桿5以及鎖緊螺桿10，導(dǎo)桿5的一端與側(cè)定板1固定連接，另一端通過(guò)直線(xiàn)軸承6安裝在側(cè)動(dòng)板7上，鎖緊螺桿10的一端與側(cè)定板1固定連接，另一端與動(dòng)側(cè)板7活動(dòng)連接；側(cè)動(dòng)板7可沿導(dǎo)桿5移動(dòng)并由鎖緊螺桿10鎖緊；

兩個(gè)超材料隔振器3以側(cè)掛形式安裝在兩塊轉(zhuǎn)接板2上，其軸線(xiàn)與傳力桿41相垂直，超材料隔振器3的安裝端口位于激勵(lì)傳遞部件4的盒體結(jié)構(gòu)內(nèi)，并由穿過(guò)側(cè)向固定板44的鎖緊螺栓45固定；

在測(cè)試過(guò)程中，模擬載荷的施加與保載通過(guò)安裝于側(cè)動(dòng)板7和測(cè)定板1之間的鎖緊螺桿10實(shí)現(xiàn)，鎖緊螺桿10與側(cè)定板1采用固定連接，與動(dòng)側(cè)板7采用活動(dòng)連接，通過(guò)擰緊鎖緊螺栓調(diào)整側(cè)定板1與側(cè)動(dòng)板7之間的間距，以千分表8的顯示數(shù)值作為反饋，實(shí)現(xiàn)壓縮量控制。

實(shí)施例2，一種超材料隔振器(MI400)，其主承載方向設(shè)計(jì)載荷為400kN，靜剛度為1000N/mm。現(xiàn)試驗(yàn)要求測(cè)試該隔振器的三向額定載荷靜剛度、動(dòng)剛度、以及動(dòng)態(tài)力學(xué)耐久性能。試驗(yàn)設(shè)備選用通用型商品型號(hào)MTS322動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)，其中主承載方向，因隔振器本身可以正置，測(cè)試時(shí)，激勵(lì)方向和主承載方向共軸，可以直接測(cè)試。試驗(yàn)測(cè)試出隔振器的靜剛度為968N/mm，額定載荷靜變形量為4.13mm，達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期目標(biāo)。其非主承載方向(兩個(gè)側(cè)向)力學(xué)性能測(cè)試過(guò)程如下：將兩個(gè)MI400分別安裝在兩個(gè)轉(zhuǎn)接板2上；將兩側(cè)向固定板44分別安裝于隔振器的承載端，螺栓鎖緊；滑動(dòng)側(cè)動(dòng)板7，使得兩側(cè)向固定板44之間的間隙恰好適合安裝支撐板43，除側(cè)向固定板44頂部以外，其它側(cè)面均用螺栓將支撐板43緊固于側(cè)向固定板；在側(cè)向固定板44頂部的支撐板43上，放置傳力桿41，再用蓋板42壓緊，最后螺栓鎖固；緊固鎖緊螺桿10的固定端螺栓，再輕微旋緊活動(dòng)端的螺栓，感覺(jué)到隔振器的輕微壓縮阻力后，安裝千分表8于兩轉(zhuǎn)接板2之間，使得千分表8有一定的初始?jí)嚎s位移(L0)，隨后旋轉(zhuǎn)鎖緊螺桿10上的螺栓，使得L＝L0+8.26mm；調(diào)整本裝置在試驗(yàn)機(jī)上的位置，使得傳力桿41與試驗(yàn)機(jī)激振器共軸，隨后將固定塊9安裝于側(cè)定(動(dòng))板，并通過(guò)固定塊9將整套試驗(yàn)裝置牢固固定于試驗(yàn)機(jī)基座；通過(guò)試驗(yàn)機(jī)對(duì)傳力桿41施加動(dòng)載荷，測(cè)試出ZX方向的動(dòng)態(tài)力——位移曲線(xiàn)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理，得出ZX方向動(dòng)剛度為1213N/mm,計(jì)算出的固有頻率為8.8Hz,隨后在8.8Hz的頻率下對(duì)隔振器進(jìn)行激振2小時(shí)，并測(cè)試耐久試驗(yàn)后ZX方向的動(dòng)態(tài)力——位移曲線(xiàn)，計(jì)算出耐久后ZX方向的動(dòng)剛度為1248N/mm，耐久性能改變量為2.86％；拆卸傳力桿41上的蓋板42，取下傳力桿41，將轉(zhuǎn)接板旋轉(zhuǎn)90°，重新定位，并鎖緊止轉(zhuǎn)，再安裝好傳力桿41，對(duì)ZY向重復(fù)ZX方向的測(cè)試，測(cè)試獲得ZY方向的動(dòng)剛度為2270N/mm,耐久后的動(dòng)剛度為2354N/mm,耐久性能改變量為3.70％。