一種超材料隔振器力學性能測試裝置的制作方法

本發明屬于減振降噪領域，特別涉及一種超材料隔振器的力學性能測試裝置。

背景技術：

近年來，低頻隔振一直是海洋武器裝備平臺面臨的技術難題。超材料技術的興起，為低頻隔振提供了新的技術途徑，使得隔振器的剛度定制和智能控制成為可能，為隔振系統實現“高靜低動”并最終提高低頻隔振效果提供了技術支撐。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，對超材料隔振器的靜、動態力學性能試驗測試分析也日益受到重視。當前傳統隔振器的靜、動態力學性能測試方法已經有現成的標準，并擁有許多形式的專業測試臺架。然而，這些臺架大都是專業定制產品、造價昂貴、用途單一且普及程度不高。此外，傳統的隔振器設計，因橡膠壓縮模量一般大于剪切模量，隔振器橫向剛度會小于主承載方向，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，隔振系統不穩定。而超材料隔振器針對上述現象，在設計時，采用均勻化理論，對隔振器的剛度性能進行調控，使側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穩定性之間的矛盾。為驗證上述設計目標，對超材料隔振器的力學性能進行測試便尤為重要。

技術實現要素：

本發明的目的是：為模擬超材料隔振器實際服役時的工況靜載，提供一種用于測量超材料隔振器的力學性能的裝置。

本發明的技術方案是：一種超材料隔振器力學性能測試裝置，它包括：側定板、轉接板、激勵傳遞部件、側動板、千分表以及鎖緊螺桿；

側定板上設有兩段呈中心對稱分布的弧形滑動槽，在側定板上還設有定位止轉孔；

轉接板的一面設有用于安裝超材料隔振器的接口，另一面上設有轉動手柄；

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

轉接板通過平面軸承安裝在側定板上，轉動手柄從其中一個滑動槽內穿出；轉接板與側定板之間通過位于定位止轉孔內的銷軸實現定位與緊固；

側動板與側定板的結構相同，另一塊轉接板以相同的方式安裝在側動板上；

側定板與側動板的底部均設有用于將測試裝置固定于試驗測試臺上的固定塊；側定板與側動板相對設置，之間設置有導桿以及鎖緊螺桿，導桿的一端與側定板固定連接，另一端通過直線軸承安裝在側動板上，鎖緊螺桿的一端與側定板固定連接，另一端與側動板活動連接；側動板可沿導桿移動并由鎖緊螺桿鎖緊；

兩個超材料隔振器以側掛形式安裝在兩塊轉接板上，其軸線與傳力桿相垂直，超材料隔振器的安裝端口位于激勵傳遞部件的盒體結構內，并由穿過側向固定板的鎖緊螺栓固定；

千分表安裝在兩塊轉接板之間。本裝置通過對待測超材料隔振器進行預壓縮，以位移控制的方法來實現特定載荷的模擬加載。在測試隔振器側向力學性能時，采取雙隔振器側掛對裝的方式來抵消因激勵產生的水平分力，保證激勵方向始終垂直。傳力桿保證激勵準確施加于待測超材料隔振器，同時在不改變加載量的情況下，實現測試方向快速轉換。

具體的操作過程為：

a)將側動板沿導桿移動至遠離側定板的最大位移處；

b)將轉接板分別安裝于側定板、側動板，并通過手柄進行預轉動，保證轉接板轉動流暢，定位止轉孔同軸度好；

c)將一組同型號待測超材料隔振器以側掛對裝的形式分別安裝在兩轉接板，并對轉接板進行定位鎖緊；

d)通過鎖緊螺栓分別將兩塊側向固定板緊固安裝于兩隔振器的安裝端口；

e)滑動側動板調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，并通過蓋板對傳力桿進行壓緊，隨后以螺栓緊固，完成激勵傳遞部件的裝配；

g)在兩轉接板之間安裝千分表，并使千分表處于預壓縮狀態，根據目標壓縮量△，計算出千分表的目標讀數值；

h)旋轉鎖緊螺桿活動端的鎖緊螺栓，觀測千分表的數值，到達千分表的目標讀數值后，停止旋轉鎖緊螺栓；

i)通過固定塊將整個裝置牢固固定于試驗測試臺，進行超材料隔震器一個方向上的力學性能測試；

j)測試完成后，拆卸激勵傳遞部件的傳力桿、蓋板、鎖緊螺栓，轉動手柄將轉接板轉動90°后，重復步驟c)-i)即可測試隔振器其它方向的力學性能。

有益效果：本發明通過調節側定板與側動板之間的位移來控制模擬靜載荷大小，并通過鎖緊螺栓實現保載；通過轉接板的可旋轉化實現保載條件下測試方向的快速變換；激勵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，傳力桿與蓋板可根據測試需求靈活安裝于不同測試方向。本發明可以有效模擬超材料隔振器實際服役時的載荷，預先獲得更為準確的隔振器服役性能參數，為新型隔振器的研制、選型提供設計參考和依據。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是圖1的俯視圖；

圖3是本發明中轉接板與側定板的連接方式示意圖；

圖4是本發明中激勵傳遞部件結構示意圖；

圖5是圖4的俯視圖。

具體實施方式

實施例1，參見附圖1、2，一種超材料隔振器力學性能測試裝置，它包括：側定板1、轉接板2、激勵傳遞部件4、側動板7、千分表8以及鎖緊螺桿10；

參見附圖3，側定板1上設有兩段呈中心對稱分布的弧形滑動槽14，在側定板1上還設有定位止轉孔13；

轉接板2的一面設有用于安裝超材料隔振器3的接口，另一面上設有轉動手柄21；

參見附圖4、5，激勵傳遞部件4包括：由四塊支撐板43與兩塊側向固定板44組成的盒體結構，可拆卸的安裝在該盒體結構其中一塊支撐板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)，保證激勵傳遞方向的剛度足夠大，而徑向剛度則相對較小；

轉接板2通過平面軸承12安裝在側定板1上，其轉動手柄21從其中一個滑動槽14內穿出；轉動手柄21與滑動槽14為間隙配合，通過轉動轉接板2上的轉動手柄21對超材料隔振器3進行旋轉，實現測試方向變換，轉接板2與側定板1之間通過安裝在定位止轉孔13內的銷軸進行定位與緊固；

側動板7與側定板1的結構相同，另一塊轉接板2以相同的方式安裝在側動板7上；

側定板1與側動板7的底部均設有固定塊9；側定板1與側動板7相對設置，之間設置有導桿5以及鎖緊螺桿10，導桿5的一端與側定板1固定連接，另一端通過直線軸承6安裝在側動板7上，鎖緊螺桿10的一端與側定板1固定連接，另一端與動側板7活動連接；側動板7可沿導桿5移動并由鎖緊螺桿10鎖緊；

兩個超材料隔振器3以側掛形式安裝在兩塊轉接板2上，其軸線與傳力桿41相垂直，超材料隔振器3的安裝端口位于激勵傳遞部件4的盒體結構內，并由穿過側向固定板44的鎖緊螺栓45固定；

在測試過程中，模擬載荷的施加與保載通過安裝于側動板7和測定板1之間的鎖緊螺桿10實現，鎖緊螺桿10與側定板1采用固定連接，與動側板7采用活動連接，通過擰緊鎖緊螺栓調整側定板1與側動板7之間的間距，以千分表8的顯示數值作為反饋，實現壓縮量控制。

實施例2，一種超材料隔振器(MI400)，其主承載方向設計載荷為400kN，靜剛度為1000N/mm。現試驗要求測試該隔振器的三向額定載荷靜剛度、動剛度、以及動態力學耐久性能。試驗設備選用通用型商品型號MTS322動態疲勞試驗機，其中主承載方向，因隔振器本身可以正置，測試時，激勵方向和主承載方向共軸，可以直接測試。試驗測試出隔振器的靜剛度為968N/mm，額定載荷靜變形量為4.13mm，達到設計預期目標。其非主承載方向(兩個側向)力學性能測試過程如下：將兩個MI400分別安裝在兩個轉接板2上；將兩側向固定板44分別安裝于隔振器的承載端，螺栓鎖緊；滑動側動板7，使得兩側向固定板44之間的間隙恰好適合安裝支撐板43，除側向固定板44頂部以外，其它側面均用螺栓將支撐板43緊固于側向固定板；在側向固定板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，再輕微旋緊活動端的螺栓，感覺到隔振器的輕微壓縮阻力后，安裝千分表8于兩轉接板2之間，使得千分表8有一定的初始壓縮位移(L0)，隨后旋轉鎖緊螺桿10上的螺栓，使得L＝L0+8.26mm；調整本裝置在試驗機上的位置，使得傳力桿41與試驗機激振器共軸，隨后將固定塊9安裝于側定(動)板，并通過固定塊9將整套試驗裝置牢固固定于試驗機基座；通過試驗機對傳力桿41施加動載荷，測試出ZX方向的動態力——位移曲線，經數據處理，得出ZX方向動剛度為1213N/mm,計算出的固有頻率為8.8Hz,隨后在8.8Hz的頻率下對隔振器進行激振2小時，并測試耐久試驗后ZX方向的動態力——位移曲線，計算出耐久后ZX方向的動剛度為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，將轉接板旋轉90°，重新定位，并鎖緊止轉，再安裝好傳力桿41，對ZY向重復ZX方向的測試，測試獲得ZY方向的動剛度為2270N/mm,耐久后的動剛度為2354N/mm,耐久性能改變量為3.70％。