本發(fā)明涉及復(fù)合材料孔強(qiáng)化，具體涉及一種基于霍普金森壓桿的干涉襯套動(dòng)態(tài)安裝參數(shù)測(cè)試方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、對(duì)于復(fù)合材料干涉襯套的安裝，現(xiàn)有方法采用壓力機(jī)或氣動(dòng)拉拔器進(jìn)行。這些方法從安裝速率的角度可以定義為是一種靜態(tài)的安裝方法，即安裝過(guò)程中所有受力結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)時(shí)刻保持平衡。例如，一種多耳片孔零件襯套安裝工具及安裝方法，該技術(shù)解決多耳片孔零件襯套安裝操作不方便、難以保證安裝同軸度的問(wèn)題。還有一種減小襯套冷縮裝配變形的安裝裝置，該技術(shù)能夠提高襯套安裝過(guò)程中與基座的同軸度和減小襯套冷縮裝配后的內(nèi)徑收縮量，進(jìn)而有效提高裝配精度。

2、現(xiàn)有干涉配合安裝方法的研究表明，無(wú)論是針對(duì)金屬還是復(fù)合材料。動(dòng)態(tài)的安裝方法可以以較大的安裝速度完成安裝。在能實(shí)現(xiàn)大干涉量緊固件安裝的同時(shí)可有效降低安裝阻力，從而減小安裝損傷?；诖?，現(xiàn)有技術(shù)提供了一種基于電磁加載的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)襯套強(qiáng)化方法，該方法使用電磁加載完成復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的襯套強(qiáng)化，相較傳統(tǒng)方法取得了明顯的有益效果，同時(shí)該發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)不同結(jié)構(gòu)和尺寸的復(fù)合材料襯套強(qiáng)化工藝參數(shù)的計(jì)算，用于指導(dǎo)動(dòng)態(tài)冷擠壓復(fù)合材料襯套結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化。即現(xiàn)有的動(dòng)態(tài)安裝方法研究對(duì)安裝速率的定量分析仍有欠缺，無(wú)法準(zhǔn)確記錄安裝過(guò)程中各種力學(xué)響應(yīng)。

3、因此，需要提供一種基于霍普金森壓桿的干涉襯套動(dòng)態(tài)安裝參數(shù)測(cè)試方法及裝置以解決上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種基于霍普金森壓桿的干涉襯套動(dòng)態(tài)安裝參數(shù)測(cè)試方法及裝置，以解決現(xiàn)有的動(dòng)態(tài)安裝方法研究對(duì)安裝速率的定量分析仍有欠缺，無(wú)法準(zhǔn)確記錄安裝過(guò)程中各種力學(xué)響應(yīng)的問(wèn)題。

2、本發(fā)明的一種基于霍普金森壓桿的干涉襯套動(dòng)態(tài)安裝參數(shù)測(cè)試裝置采用如下技術(shù)方案，包括：

3、放電驅(qū)動(dòng)模塊；

4、入射桿，其一端與放電驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端連接，其另一端同軸連接有芯棒；

5、透射桿，其一端同軸開(kāi)設(shè)有安裝孔，其中，芯棒背離入射桿的一端依次穿設(shè)有開(kāi)孔板、帶縫墊圈，且入射桿穿出帶縫墊圈后連接在透射桿的安裝孔內(nèi)；

6、襯套，套設(shè)于開(kāi)孔板的孔內(nèi)的芯棒上；

7、以及采集處理系統(tǒng)，用于采集襯套動(dòng)態(tài)安裝過(guò)程中每個(gè)時(shí)刻入射桿的反射波、透射桿的透射波以及波速，并根據(jù)每個(gè)時(shí)刻的反射波、透射波以及波速獲取襯套動(dòng)態(tài)安裝過(guò)程中在每個(gè)時(shí)刻芯棒的位移、速度和阻力。

8、優(yōu)選地，放電驅(qū)動(dòng)模塊包括：電磁應(yīng)力發(fā)生器，其通過(guò)串聯(lián)放電晶閘管、電阻、電容形成放電回路，其中，電磁應(yīng)力發(fā)生器與入射桿的端部同軸連接。

9、優(yōu)選地，采集處理系統(tǒng)包括：

10、惠斯通電橋，其輸入端分別與入射桿上設(shè)置的入射桿應(yīng)變片，透射桿上設(shè)置的透射桿應(yīng)變片電連接，用于消除應(yīng)變片采集的應(yīng)變信號(hào)中的噪聲輸出目標(biāo)應(yīng)變信號(hào)；

11、超動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀，其電連接在惠斯通電橋的輸出端，用于將目標(biāo)應(yīng)變信號(hào)轉(zhuǎn)換為高頻動(dòng)態(tài)應(yīng)變信號(hào)；

12、以及處理模塊，用于對(duì)高頻動(dòng)態(tài)應(yīng)變信號(hào)進(jìn)行處理輸出入射波、透射波、反射波以及波速。

13、優(yōu)選地，芯棒為兩端細(xì)中間粗的紡錘體，芯棒的小徑段與襯套的內(nèi)徑相同，芯棒的大徑段為安裝襯套干涉后的干涉尺寸，其中，襯套套設(shè)在朝向透射桿的芯棒的小徑段上。

14、優(yōu)選地，帶縫墊圈的內(nèi)徑等于芯棒的大徑段的直徑。

15、優(yōu)選地，透射桿的安裝孔直徑大于芯棒的大徑段的直徑。

16、優(yōu)選地，透射桿的安裝孔長(zhǎng)度大于兩倍的芯棒的長(zhǎng)度。

17、一種基于霍普金森壓桿的干涉襯套動(dòng)態(tài)安裝參數(shù)測(cè)試方法，包括：

18、按照本發(fā)明的基于霍普金森壓桿的干涉襯套動(dòng)態(tài)安裝參數(shù)測(cè)試裝置安裝測(cè)試芯棒；

19、采集數(shù)據(jù)：為采集處理系統(tǒng)接通電源，入射桿應(yīng)變片采集反射波、透射波以及各個(gè)波對(duì)應(yīng)的波速；

20、數(shù)據(jù)處理：根據(jù)反射波、透射波以及各個(gè)波對(duì)應(yīng)的波速獲取安裝過(guò)程的芯棒的位移、速度和阻力。

21、優(yōu)選地，安裝過(guò)程的芯棒的位移、速度和阻力的表達(dá)式為：

22、

23、

24、

25、式中，表示安裝過(guò)程中t時(shí)刻芯棒的位移；表示安裝過(guò)程中t時(shí)刻芯棒的速度；安裝過(guò)程中t時(shí)刻芯棒的阻力；表示入射桿和透射桿所選材料的彈性模量；表示安裝過(guò)程中t時(shí)刻采集的入射桿的反射波；表示安裝過(guò)程中t時(shí)刻透射波；表示入射桿及透射桿的波速，表示入射桿和透射桿的橫截面積。

26、本發(fā)明的有益效果是：

27、1、本發(fā)明通過(guò)放電驅(qū)動(dòng)模塊為入射桿提供動(dòng)能，使得入射桿移動(dòng)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)干涉襯套動(dòng)態(tài)安裝，且在襯套動(dòng)態(tài)安裝過(guò)程中通過(guò)采集處理系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)襯套動(dòng)態(tài)安裝過(guò)程中芯棒的力學(xué)參數(shù)，本發(fā)明完成襯套的安裝工作還可以在安裝過(guò)程中采集動(dòng)態(tài)力學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)響應(yīng)，為速率影響的定量分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，指導(dǎo)復(fù)合材料襯套結(jié)構(gòu)的工藝參數(shù)優(yōu)化和機(jī)理研究，避免了安裝過(guò)程中的慣性力，提高了檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

28、2、其次，本發(fā)明通過(guò)電磁應(yīng)力發(fā)生器串聯(lián)放電晶閘管、電阻、電容形成放電回路，放電回路與入射桿、透射桿構(gòu)成電磁式霍普金森壓桿，后續(xù)使用電磁式霍普金森壓桿進(jìn)行襯套動(dòng)態(tài)安裝過(guò)程中力學(xué)參數(shù)的測(cè)試，即本發(fā)明的電磁式與傳統(tǒng)子彈撞擊式相比，能夠精確控制襯套安裝速率及能量，可控性好，重復(fù)性高。

技術(shù)特征：

1.一種基于霍普金森壓桿的干涉襯套動(dòng)態(tài)安裝參數(shù)測(cè)試裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于霍普金森壓桿的干涉襯套動(dòng)態(tài)安裝參數(shù)測(cè)試裝置，其特征在于，放電驅(qū)動(dòng)模塊包括：電磁應(yīng)力發(fā)生器（12），其通過(guò)串聯(lián)放電晶閘管（1）、電阻（2）、電容（3）形成放電回路，其中，電磁應(yīng)力發(fā)生器（12）與入射桿（4）的端部同軸連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于霍普金森壓桿的干涉襯套動(dòng)態(tài)安裝參數(shù)測(cè)試裝置，其特征在于，采集處理系統(tǒng)包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于霍普金森壓桿的干涉襯套動(dòng)態(tài)安裝參數(shù)測(cè)試裝置，其特征在于，芯棒（5）為兩端細(xì)中間粗的紡錘體，芯棒（5）的小徑段與襯套（6）的內(nèi)徑相同，芯棒（5）的大徑段為安裝襯套（6）干涉后的干涉尺寸，其中，襯套（6）套設(shè)在朝向透射桿（9）的芯棒（5）的小徑段上。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于霍普金森壓桿的干涉襯套動(dòng)態(tài)安裝參數(shù)測(cè)試裝置，其特征在于，帶縫墊圈（8）的內(nèi)徑等于芯棒（5）的大徑段的直徑。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于霍普金森壓桿的干涉襯套動(dòng)態(tài)安裝參數(shù)測(cè)試裝置，其特征在于，透射桿（9）的安裝孔直徑大于芯棒（5）的大徑段的直徑。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于霍普金森壓桿的干涉襯套動(dòng)態(tài)安裝參數(shù)測(cè)試裝置，其特征在于，透射桿（9）的安裝孔長(zhǎng)度大于兩倍的芯棒（5）的長(zhǎng)度。

8.一種基于霍普金森壓桿的干涉襯套動(dòng)態(tài)安裝參數(shù)測(cè)試方法，其特征在于，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于霍普金森壓桿的干涉襯套動(dòng)態(tài)安裝參數(shù)測(cè)試方法，其特征在于，安裝過(guò)程的芯棒（5）的位移、速度和阻力的表達(dá)式為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及復(fù)合材料孔強(qiáng)化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于霍普金森壓桿的干涉襯套動(dòng)態(tài)安裝參數(shù)測(cè)試方法及裝置，包括：放電驅(qū)動(dòng)模塊、入射桿、透射桿、襯套以及采集處理系統(tǒng)，入射桿的一端與放電驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端連接，入射桿的另一端同軸連接有芯棒，透射桿的一端同軸開(kāi)設(shè)有安裝孔，其中，芯棒背離入射桿的一端依次穿設(shè)有開(kāi)孔板、帶縫墊圈，且入射桿穿出帶縫墊圈后連接在透射桿的安裝孔內(nèi)；襯套套設(shè)于開(kāi)孔板的孔內(nèi)的芯棒上；采集處理系統(tǒng)用于采集襯套動(dòng)態(tài)安裝過(guò)程中每個(gè)時(shí)刻入射桿的反射波、透射桿的透射波以及波速，以獲取襯套動(dòng)態(tài)安裝過(guò)程中在每個(gè)時(shí)刻芯棒的位移、速度和阻力。本發(fā)明避免了安裝過(guò)程中的慣性力，提高了檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

技術(shù)研發(fā)人員：曹增強(qiáng),郭映江,霍魯斌,閆璐
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西北工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17