一種碳纖維復合材料結構件回彈角的測量系統及測量方法技術方案

本發明專利技術公開了一種碳纖維復合材料結構件回彈角的測量系統，包括真空干燥箱、第一激光發射器和刻度板，刻度板的投影面正對干燥箱；所述干燥箱的前側面開設有玻璃窗口，干燥箱內固設有樣品架，樣品架安設有結構件，結構件的前側面上固定有第一反光鏡片；所述第一激光發射器設置在刻度板和干燥箱之間，第一激光發射器發射的光線可穿過干燥箱的玻璃窗口垂直發射到第一反光鏡片的中心，經第一反光鏡片反射后投影至刻度板上。本發明專利技術還提供了一種碳纖維復合材料結構件回彈角的測量方法。本發明專利技術的有益效果為：本發明專利技術可計算碳纖維復合材料結構件隨溫度變化產生的回彈角，繼而分析碳纖維結構件在不同溫度下的回彈變形現象，再現成型過程中除去模具后回彈角理論的變化趨勢。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種回彈角測量方法，具體涉及一種碳纖維復合材料結構件回彈角的測量系統及測量方法。
技術介紹
近年來，復合材料以其輕質高強、可設計性優良等特點迅猛發展，其中碳纖維材料已廣泛應用在航空航天、汽車、船舶等領域。然而，由于L型和U型的碳纖維結構件固化后易出現翹曲回彈，這些變形嚴重時會影響碳纖維結構件的形狀和尺寸穩定性，為消除變形產生的負面影響需要消耗大量的人力物力，這一定程度上也制約了材料的應用；固化后的碳纖維結構件隨著溫度的改變還會出現二次回彈現象，這對產品尺寸精確性要求較高的航空航天等領域具有一定的風險性。因此，對于碳纖維結構件變形的研究一直是國內外學者努力克服的難題。為了充分研究碳纖維結構件的回彈變形，眾多研究人員建立了大量的理論模型，希望通過仿真模擬來預測不同環境下結構件的回彈程度，即回彈角的大小。然而，不可避免地，經驗參數的選擇會造成與真實情況的偏差，而且過于偏重理論的模擬而弱化實驗的探究也無法為結果的準確性提供可靠的依據。目前的一些測量儀器如激光掃描儀等對實驗條件要求較高，光纖光柵傳感器在精確性方面具有一定的局限性，受外界影響因素較大。因此，建立一種簡單準確地回彈角測量的實驗方法顯得十分重要。
技術實現思路
本專利技術的目的在于，針對現有技術的不足，提供一種精確度高、穩定性好的碳纖維復合材料結構件回彈角的測量系統及測量方法。本專利技術采用的技術方案是：一種碳纖維復合材料結構件回彈角的測量系統，包括真空的干燥箱、第一激光發射器和刻度板，刻度板的投影面正對干燥箱；所述干燥箱的前側面開設有玻璃窗口，干燥箱內固設有樣品架，樣品架安設有結構件，結構件的前側面上固定有第一反光鏡片；所述第一激光發射器設置在刻度板和干燥箱之間，第一激光發射器發射的光線可穿過干燥箱的玻璃窗口垂直發射到第一反光鏡片的中心，經第一反光鏡片反射后投影至刻度板上；所述刻度板與第一激光器的光線發射方向相垂直。按上述方案，所述樣品架還安裝有玻璃塊，玻璃塊的前側面固定有第二反光鏡片；在刻度板和干燥箱之間還設置有第二激光發射器，第二激光發射器發射的光線可穿過干燥箱的玻璃窗口垂直發射到第二反光鏡片的中心，經第二反光鏡片反射后投影至刻度板上；所述刻度板與第二激光發射器的光線發射方向垂直；所述第二反光鏡片的反射面與第一反光鏡片的反射面位于同一平面內,第二反光鏡片和第二激光發射器的光線發射點之間的距離與第一反光鏡片和第一激光發射器的光線發射點之間的距離相等。按上述方案，所述干燥箱為封閉的加熱箱。按上述方案，所述測量系統還包括墊板，墊板上分別設置有兩個底座，每個底座的上部各固定有一個支架，所述第一激光發射器和第二激光發射器分別安裝在兩個支架的頂部。按上述方案，所述墊板由鐵質材料制成，底座由磁性材料制成，底座可吸附在墊板上。一種碳纖維復合材料結構件回彈角的測量方法，具體包括以下步驟：步驟一、提供如上所述的測量裝置；步驟二、安裝所述測量裝置：(1)將第一反光鏡片粘貼在結構件的前側面，將第二反光鏡片粘貼在玻璃塊的前側面，再將結構件和玻璃塊放置在干燥箱內的樣品架上；(2)布置并調整第一激光發射器和第二激光發射器，保證第一激光發射器發射的光線可射向第一反光鏡片的中心，第二激光發射器發射的入射光線可射向第二反光鏡片的中心；第一反光鏡片與第一激光發射器發射點之間的距離為L1；(3)布置并調整刻度尺，刻度尺的投影面與第一激光發射器的光線發射點之間的距離為L2，刻度尺的零刻度線與第一激光發射器的光線發射點位于同一水平面；步驟三、打開第一激光發射器和第二激光發射器，此時第一激光發射器發射的光線在刻度尺上投影點的刻度值為Y1，第二激光發射器發射的光線在刻度尺上投影點的刻度值為Y2；步驟四、根據復合材料工藝溫度要求，設置干燥箱的升溫速率；步驟五、設定干燥箱內的初始溫度，啟動干燥箱升溫，每隔一段時間t讀取并記錄此時的Y1及Y2；步驟六、通過公式，計算結構件的理論回彈角θ1和玻璃塊的回彈角θ2，其中，結構件的理論回彈角θ1滿足以下關系：則玻璃塊的回彈角θ2滿足以下關系：則步驟七、利用公式θ＝θ1-θ2，計算結構件的真實回彈角θ。按上述方案，在步驟二中，第一反光鏡片的反射面與第二反光鏡片的反射面位于同一平面內。按上述方案，在步驟二中，刻度尺的零刻度線與第一激光發射器的光線發射點位于同一水平面上。本專利技術的有益效果為：本測量系統和方法可計算碳纖維復合材料結構件隨溫度變化產生的回彈角，繼而分析碳纖維結構件在不同溫度下的回彈變形現象，再現成型過程中除去模具后回彈角理論的變化趨勢，與傳統的激光掃描儀相比，本專利技術受外界的干擾小，且能夠在連續升溫的情況下實現回彈角的測量，結果準確易行，為實驗研究提供數據，也為實際應用提供使用條件；本測量系統設計合理，操作簡單，可控性強。附圖說明圖1為本專利技術一個具體實施例的結構示意圖。圖2為玻璃塊的結構示意圖。圖3為L型的試件結構示意圖。圖4為U型的試件結構示意圖。其中：1、玻璃塊；2、第一反光鏡片；3、結構件；4、干燥箱；5、第一激光發射器；6、支架；7、底座；8、墊板；9、第二反光鏡片；10、刻度板；11、第二激光發射器；12、樣品架。具體的實施方式為了更好地理解本專利技術，下面結合附圖和具體實施例對本專利技術作進一步地描述。如圖1所示的一種碳纖維復合材料結構件回彈角的測量系統，包括真空的干燥箱4、第一激光發射器5和刻度板10，刻度板10的投影面正對干燥箱4，干燥箱4的前側面開設有玻璃窗口，干燥箱4內固設有樣品架12，樣品架12安設有待試驗的結構件3，結構件3的前側面上固定有第一反光鏡片2；所述第一激光發射器5設置在刻度板10和干燥箱4之間，第一激光發射器5發出的光線可穿過干燥箱4的玻璃窗口垂直發射到第一反光鏡片2的中心，經第一反光鏡片2反射投影至刻度板10上，刻度板10與第一激光器5的光線發射方向相垂直(具體是指刻度板10的投影面與第一激光器5發射光線的方向相垂直)。為了排除空氣等其他因素對結構件3回彈角的干擾，本專利技術設置有對比參照實驗。在樣品架12的頂部安裝有玻璃塊1，玻璃塊1的前側面固定有第二反光鏡片9；在刻度板10和干燥箱4之間設置有第二激光發射器11，第二激光發射器11發射的光線可穿過干燥箱4的玻璃窗口垂直發射到第二反光鏡片9的中心上，經第二反光鏡片9反射后投影至刻度板10上，刻度板10與第二激光發射器11的光線發射方向垂直(具體是指刻度板10的投影面與第二激光器11發射光線的方向垂直)；所述第二反光鏡片9的反射面與第一反光鏡片2的反射面位于同一平面內,第二反光鏡片9和第二激光發射器11的光線發射點之間的距離與第一反光鏡片2和第一激光發射器5的光線發射點之間的距離相等。本專利技術中，干燥箱4為前側面開有玻璃窗口的封閉的加熱箱，干燥箱4內的溫度可控。所述測量系統還包括墊板8，墊板8上分別設置有兩個底座7，每個底座7的上部各固定有一個支架6，所述第一激光發射器5和第二激光發射器11分別安裝在兩個支架6的頂部；其中，墊板8由鐵質材料制成，底座7由磁性材料制成，底座7可牢牢吸附在光滑的墊板8上。本專利技術中，對比參照實驗組中采用玻璃塊1，是由于玻璃塊1的熱膨脹系數較小且表面平整，不受溫度影響。本專利技術中，為了便于計算，可將刻度尺10的零刻度線調整至與第一激光發射器5本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種碳纖維復合材料結構件回彈角的測量系統，其特征在于，包括真空的干燥箱、第一激光發射器和刻度板，刻度板的投影面正對干燥箱；所述干燥箱的前側面開設有玻璃窗口，干燥箱內固設有樣品架，樣品架安設有結構件，結構件的前側面上固定有第一反光鏡片；所述第一激光發射器設置在刻度板和干燥箱之間，第一激光發射器發射的光線可穿過干燥箱的玻璃窗口垂直發射到第一反光鏡片的中心，經第一反光鏡片反射后投影至刻度板上；所述刻度板與第一激光器的光線發射方向相垂直。

【技術特征摘要】
1.一種碳纖維復合材料結構件回彈角的測量系統，其特征在于，包括真空的干燥箱、第一激光發射器和刻度板，刻度板的投影面正對干燥箱；所述干燥箱的前側面開設有玻璃窗口，干燥箱內固設有樣品架，樣品架安設有結構件，結構件的前側面上固定有第一反光鏡片；所述第一激光發射器設置在刻度板和干燥箱之間，第一激光發射器發射的光線可穿過干燥箱的玻璃窗口垂直發射到第一反光鏡片的中心，經第一反光鏡片反射后投影至刻度板上；所述刻度板與第一激光器的光線發射方向相垂直。2.如權利要求1所述的一種碳纖維復合材料結構件回彈角的測量系統，其特征在于，所述樣品架的頂部還安裝有玻璃塊，玻璃塊的前側面固定有第二反光鏡片；在刻度板和干燥箱之間還設置有第二激光發射器，第二激光發射器發射的光線可穿過干燥箱的玻璃窗口垂直發射到第二反光鏡片的中心，經第二反光鏡片反射后投影至刻度板上；所述刻度板與第二激光發射器的光線發射方向垂直；所述第二反光鏡片的反射面與第一反光鏡片的反射面位于同一平面內,第二反光鏡片和第二激光發射器的光線發射點之間的距離與第一反光鏡片和第一激光發射器的光線發射點之間的距離相等。3.如權利要求1或2所述的一種碳纖維復合材料結構件回彈角的測量系統，其特征在于，所述干燥箱為封閉的加熱箱。4.如權利要求2所述的一種碳纖維復合材料結構件回彈角的測量系統，其特征在于，所述測量系統還包括墊板，墊板上分別設置有兩個底座，每個底座的上部各固定有一個支架，所述第一激光發射器和第二激光發射器分別安裝在兩個支架的頂部。5.如權利要求1所述的一種碳纖維復合材料結構件回彈角的測量系統，其特征在于，所述墊板由鐵質材料制成，底座由磁性材料制成，底座可吸附在墊板上。...

【專利技術屬性】
技術研發人員：倪愛清，武佳男，胡海曉，譚藝蓓，王繼輝，
申請(專利權)人：武漢理工大學，
類型：發明
國別省市：湖北;42