CN110542645B - 一种适用于复合材料构件的环境试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种适用于复合材料构件的环境试验装置，该装置包括一个与环境试验箱(18)连接、用于包裹进行环境试验的复合材料构件(3)的恒温恒湿袋(5)，恒温恒湿袋(5)与大气隔离，环境试验箱(18)与恒温恒湿袋(5)之间通过输气管(8)和进气管(9)连接以实现对恒温恒湿袋(5)内温度和湿度的控制。本发明使用恒温恒湿真空袋结构可在湿热环境中进行大型疲劳试验或静力试验，使湿热环境下的疲劳试验和静力试验成为可能。在同时进行力学试验时，整个力学试验机及试验夹具的大部分均位于恒温恒湿袋5之外，保护了试验设备不被试验环境腐蚀。

Description

一种适用于复合材料构件的环境试验装置
技术领域
本发明是一种适用于复合材料构件的环境试验装置，属于测量测试技术领域。
背景技术
复合材料由于其高比强度、高比刚度，良好的耐疲劳、耐腐蚀等性能，在航空航天领域得到了广泛的应用，并已成为飞机先进性的标志。波音B787、空客A350等新一代大型客机上复合材料的用量已突破50％。第四代战斗机F-22复合材料用量达到了24％，F-35战机复合材料用量达到了35％。然而，复合材料对环境十分敏感，例如开孔压缩试验，湿热环境下试验件强度相比大气环境最多可降低20％，对飞机安全性产生严重影响。因此，在复合材料的力学试验中，必须考虑环境对材料性能的影响。
对于试样件、元件级的复合材料力学试验，由于其尺寸较小，可以在传统环境箱内开展带环境的力学试验(包括静力、疲劳)。对于典型结构件以及更大尺寸的复合材料试验件，由于尺寸较大(例如>1m)且形状多变，加载系统、试验工装较为复杂，传统的环境箱和加载装置往往难以满足环境试验和力学试验的同时开展，为试验单独开发一套环境箱和加载装置成本高、周期长。通常有两种解决方法：一种是先在环境箱内对试验件进行环境处理(例如在环境箱内达到湿热平衡)，而后拿出环境箱在大气环境下开展力学试验；另一种是直接在大气环境下开展力学试验，通过力学载荷放大的方式考虑环境影响。
对于第一种方法，试验件在环境箱内达到环境平衡(例如湿热平衡)，从环境箱取出后，为保证试验件含湿量(通常用重量衡量)不变，需尽快完成贴片、夹持等准备工作并开展试验，静力试验周期短可以实现，但疲劳试验周期长，无法保证试验件含湿量的稳定。且大气环境的温度与环境箱有很大差别，也对试验效果产生影响。对于第二种方法，难点在于环境载荷放大系数的确定。高层级试验的环境载荷放大系数往往通过低层级试验确定，然而由于不同失效模式(开孔、冲击后压缩、连接等)对应的环境载荷放大系数不同，往往采用最大的环境载荷放大系数，造成了试验的保守性，载荷的增大也对试验件中的金属零件、夹具提出了更高的要求，提高了试验设计难度。
因此，上述两种方法均存在明显缺点，无法完全满足大型构件力学、环境试验的要求。对于易遭受盐雾环境腐蚀的飞机结构，需要开展盐雾环境等试验，也存在同样的问题。
发明内容
本发明正是针对上述现有技术中存在的不足而设计提供了一种适用于复合材料构件的环境试验装置，其目的是针对不能放入环境试验箱内的大型复合材料构件，能够同时展开环境试验和力学试验，该装置适应性强、重用成本低。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
该种适用于复合材料构件的环境试验装置包括一个与环境试验箱18连接、用于包裹进行环境试验的复合材料构件3的恒温恒湿袋5，恒温恒湿袋5与大气隔离，环境试验箱18与恒温恒湿袋5之间通过输气管8和进气管9连接以实现对恒温恒湿袋5内温度和湿度的控制。
在一种实施中，所述恒温恒湿袋5是由布匹状的材料裁剪、粘接而成，该恒温恒湿袋5为三层保温结构，里层11和外层13为尼龙、聚酰亚胺材质的薄膜，中间隔热层12为泡沫材料、纤维材料、真空材料、气泡隔热材料、泡棉隔热材料。
在一种实施中，在复合材料构件3的两端设置有试验夹具1用于进行疲劳或静力试验。
在一种实施中，复合材料构件3两端的试验夹具1通过密封胶条4隔离在恒温恒湿袋5以外，该密封胶条4为合成橡胶材质。
在一种实施中，所述输气管8和进气管9为三层保温结构，芯层14为橡胶或塑料材质的软管，表层16为橡胶、塑料或金属材质的硬管，中间保温层15为泡沫材料、纤维材料、真空材料、气泡隔热材料、泡棉隔热材料。
在一种实施中，所述输气管8是将恒温恒湿袋5中的空气回流至环境试验箱18中，所述进气管9是将环境试验箱18中的湿热空气传输给恒温恒湿袋5，形成循环结构。
在一种实施中，在恒温恒湿袋5内设置有温湿度传感器6并与环境试验箱18连接，当恒温恒湿袋5内的环境达到试验要求的恒温恒湿环境时，环境试验箱18暂时停止工作，当恒温恒湿袋5中的温度或湿度下降时，环境试验箱18根据温湿度传感器的信号，启动工作，保证恒温恒湿袋5达到试验环境要求。
在一种实施中，在恒温恒湿袋5上设置有排水管17。与外界联通，便于湿热空气冷凝后及时排除。
本发明技术方案的特点及有益效果为：
(1)恒温恒湿袋的材料具有三层保温结构，里层11和外层13的薄膜材料具有高韧性高度致密性保证试验环境的密封性，中间隔热层(12)能有效保证恒温恒湿的试验环境，恒温恒湿袋的材料是由一卷幅宽为1米或1.5米或其他规格的卷桶上裁减下来，利用密封胶条4将恒温恒湿袋密封成需要的恒温恒湿空间，其裁减尺寸可根据复合材料构件的大小而定，制作周期短，且避免了恒温恒湿袋材料的浪费，使恒温恒湿环境达到试验件试验时所需要的最佳空间，有效节省了试验成本；
(2)本发明使用恒温恒湿袋结构可在湿热或盐雾环境中进行大型疲劳试验或静力试验，使湿热或盐雾环境下的疲劳试验和静力试验成为可能。在同时进行力学试验时，整个力学试验机及试验夹具的大部分均位于恒温恒湿袋5之外，保护了试验设备不被试验环境腐蚀；
(3)采用的恒温恒湿袋5与密封胶条4为成型树脂基复合材料时常用的辅助材料，获取方便，相对于建造大型湿热环境室而言成本低廉，可重复利用，且不限制试验场所。
附图说明
图1为本发明装置的整体结构示意图
图2为图1中恒温恒湿袋内的复合材料构件及试验夹具部分的结构示意图
图3为图1中A向的恒温恒湿袋的层状结构示意图
图4为图1中B向的输气管的层状结构示意图
具体实施方式
以下将结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步地详述：
参见附图1～4所示，本实施例中，复合材料构件3的试验件为典型复合材料壁板压缩试验件，要求湿热环境为温度(71±3)℃，湿度(85±3)％RH环境下进行静力试验。将试验件固定在金属的试验夹具1中，安装在静力试验机上，采用合成橡胶材质的密封胶条4将恒温恒湿袋5固定在试验夹具1周围的试验件灌封端2上，包裹整个试验件，使整个试验件处于所需要的湿热环境下。在恒温恒湿袋5与环境试验箱18之间安装温湿度传感器6及输气管8和进气管9，使恒温恒湿袋5与环境试验箱18之间形成循环气体。开启环境试验箱18，当恒温恒湿袋5中空气温度达到71℃，湿度达到85％RH时，环境试验箱18自动关闭，典型压缩试验开始，当恒温恒湿袋中空气温度下降至到69℃，湿度达到83％RH时，再次启动环境试验箱18，使恒温恒湿袋内的环境始终保持在温度(71±3)℃，湿度(85±3)％RH的环境，实现典型复合材料壁板压缩静力试验。

Claims (5)

1.一种适用于复合材料构件的环境试验装置，其特征在于：该装置包括一个与环境试验箱(18)连接、用于包裹进行环境试验的复合材料构件(3)的恒温恒湿袋(5)，恒温恒湿袋(5)与大气隔离，环境试验箱(18)与恒温恒湿袋(5)之间通过输气管(8)和进气管(9)连接以实现对恒温恒湿袋(5)内温度和湿度的控制；
所述恒温恒湿袋(5)是由布匹状的材料裁剪、粘接而成，该恒温恒湿袋(5)为三层保温结构，里层(11)和外层(13)为尼龙、聚酰亚胺材质的薄膜，中间隔热层(12)为泡沫材料、纤维材料、真空材料、气泡隔热材料、泡棉隔热材料；
在复合材料构件(3)的两端设置有试验夹具(1)用于进行疲劳或静力试验，复合材料构件(3)两端的试验夹具(1)通过密封胶条(4)隔离在恒温恒湿袋(5)以外，该密封胶条(4)为合成橡胶材质。
2.根据权利要求1所述的适用于复合材料构件的环境试验装置，其特征在于：所述输气管(8)和进气管(9)为三层保温结构，芯层(14)为橡胶或塑料材质的软管，表层(16)为橡胶、塑料或金属材质的硬管，中间保温层(15)为泡沫材料、纤维材料、真空材料、气泡隔热材料、泡棉隔热材料。
3.根据权利要求1所述的适用于复合材料构件的环境试验装置，其特征在于：所述输气管(8)是将恒温恒湿袋(5)中的空气回流至环境试验箱(18)中，所述进气管(9)是将环境试验箱(18)中的湿热空气传输给恒温恒湿袋(5)，形成循环结构。
4.根据权利要求1所述的适用于复合材料构件的环境试验装置，其特征在于：在恒温恒湿袋(5)内设置有温湿度传感器(6)并与环境试验箱(18)连接。
5.根据权利要求1所述的适用于复合材料构件的环境试验装置，其特征在于：在恒温恒湿袋(5)上设置有排水管(17)。
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CN115683825A (zh) * 2022-11-15 2023-02-03 上海航空材料结构检测股份有限公司 一种提供高温湿态环境的力学试验装置及力学试验方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2777953B2 (ja) * 1992-09-09 1998-07-23 日本郵船株式会社 環境試験装置
CN101370465A (zh) * 2006-01-23 2009-02-18 奥赛恩治疗公司 含有以非均匀的空间分布颗粒的骨粘固剂复合材料和用于实施的装置
CN101435811B (zh) * 2008-12-04 2012-08-29 上海大学 湿、热、力多场耦合下的老化测试方法及装置
JP2013134162A (ja) * 2011-12-27 2013-07-08 Hitachi Ltd 大気腐食試験方法及び大気腐食試験装置
CN202994630U (zh) * 2012-11-13 2013-06-12 重庆哈丁科技有限公司 复合式盐雾试验箱
CN103439201A (zh) * 2013-08-19 2013-12-11 北京航空航天大学 一种高/低温环境下的疲劳试验测试系统
CN107741370A (zh) * 2017-11-15 2018-02-27 中国科学院金属研究所 一种恒温恒湿循环溶液周浸试验装置及其使用方法

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