(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211286795.8 (22)申请日 2022.10.20 (71)申请人 上海交通大 学 地址 200240 上海市闵行区东川路80 0号 (72)发明人 蔡晓静　 (74)专利代理 机构 北京睿智保诚专利代理事务 所(普通合伙) 11732 专利代理师 王卓 (51)Int.Cl. G01N 3/08(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 一种立方结构内腔四面刚度测量装置 (57)摘要 一种立方结构内腔四面刚度测量装置， 属于 刚度测量的技术领域； 包括： 支架； 承载结构， 承 载结构用于对待测元件内腔进行加载； 相对设置 的2个移动机构， 移动机构用于驱动承载结构对 待测元件内腔进行加载； 试样安装固定平台， 试 样安装固定平台用于放置待测元件； 传感单元， 传感器用于测量所需实验数据； 控制单元， 控制 单元控制移动机构调整对待测元件的加载载荷， 并对传感器测量的所述实验数据加以保存并以 文件输出。 本发明可以同时对试样内腔两面加 载， 也可以同时对试样内腔四面加载， 获得结构 真实刚度值； 利用载荷位移标定方法和装置， 确 保立方结构内腔测量刚度值的真实性和准确性。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 115493937 A 2022.12.20 CN 115493937 A 1.一种立方 结构内腔四面刚度测量装置， 其特 征在于， 包括： 支架， 所述支 架用于固定支撑； 承载结构， 所述承载 结构用于对待测元件内腔进行加载； 相对设置的2个移动机构， 所述移动机构固定安装在所述支架上， 所述承载结构位于2 个所述移动机构之间， 2个所述移动机构均与所述承载结构驱动连接； 所述移动机构用于驱 动所述承载 结构对待测元件内腔进行加载； 试样安装固定平台， 所述试样安装固定平台位于所述承载结构正下方； 所述试样安装 固定平台用于放置待测元件； 传感单元， 所述传感单元包括多个设置在所述承载结构上的传感器； 所述传感器用于 测量所需实验数据； 控制单元， 所述控制单元分别与所述移动机构、 所述传感器信号连接； 所述控制单元控 制所述移动机构调整对待测元件的加载载荷， 并对所述传感器测量的所述实验数据加以保 存并以文件输出。 2.如权利要求1所述的一种立方结构内腔四面刚度测量装置， 其特征在于， 所述承载结 构包括加载 杆、 加载体、 加载导杆中轴和 加载部； 所述加载体为2个， 分别设定为第 一加载体和第 二加载体； 所述加载部位于所述第一加 载体和所述第二加载体之 间， 并分别与所述第一加载体铰接、 所述第二加载体连接； 所述加 载部用于对待测元件内腔进行加载； 所述加载 杆为2个， 分别设定为第一加载 杆和第二加载 杆； 所述第一加载体和所述第二加载体可滑动地设置在所述加载导杆中轴上， 其中， 所述 加载导杆中轴的两端分别穿过 所述第一加载体与所述第二加载体； 所述第一加载体和所述第二加载体分别与第一加载 杆、 第二加载 杆驱动连接； 所述第一加载 杆、 所述第二加载 杆与2个移动机构对应驱动连接 。 3.如权利要求2所述的一种立方结构内腔四面刚度测量装置， 其特征在于， 所述加载部 包括4组加载组件， 其中， 4组所述加载组件互不交叉； 所述加载组件包括接触承载面以及相对接触承载面对称设置的第一承载力臂和第二 承载力臂， 所述第一承载力臂的第一端与所述第一加载体铰接， 所述第一承载力臂的第二 端与所述接触承载面铰接； 所述接触承载面远离所述第一承载力臂的一端与所述第二承载 力臂的第一端铰接， 所述第二承载力臂的第二端与所述第二载体 铰接； 其中， 4组所述加载组件的第一承载力臂的第一端均汇集至所述第一加载体处， 4组所 述加载组件的第二承载力臂的第一端均汇集至所述第二加载体处； 4组所述加载组件中的所述接触承载面分别与所述待测元件内腔的4个面相对应。 4.如权利要求3所述的一种立方结构内腔四面刚度测量装置， 其特征在于， 所述移动机 构包括加载步进电机组件和传动连接 旋块组件； 所述加载步进电机组件包括电机和加载步进电机丝杆， 所述电机固定在支架上， 所述 电机输出端与所述加载步进电机丝杆的一端固定连接， 所述加载步进电机丝杆的另一端为 自由端； 所述加载步进电机 丝杆与所述支 架转动连接； 所述传动连接旋块组件包括外 壳和内置旋块， 所述加载步进电机丝杆的自由端穿过所 述外壳与所述内置旋块螺纹配合； 所述内置旋块在所述外壳的凹槽中， 所述凹槽限制所述权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115493937 A 2内置旋块转动； 2个所述移动机构中的外壳分别与所述第一加载 杆、 所述第二加载 杆驱动连接； 所述内置旋块受所述外 壳约束不发生转动， 并在所述加载步进电机丝杠带动下做远离 或靠近所述加载组件的运动。 5.如权利要求4所述的一种立方结构内腔四面刚度测量装置， 其特征在于， 所述支架包 括底座高度调节机构、 底板、 立柱和固定边框； 所述底座高度调节机构为4个， 4个所述底座 高度调节机构分别安装在所述底板的4个角上； 所述立柱为4个， 所述底板远离所述底座高 度调节机构的一面与所述立柱的一端连接， 4个所述立柱分别连接在所述底板的4个角， 所 述立柱的另一端与所述固定边框连接， 4个所述立柱分别连接在所述固定边框的4个角上； 所述固定边框被所述加载步进电机 丝杆穿过与所述电机的输出端连接 。 6.如权利要求5所述的一种立方结构内腔四面刚度测量装置， 其特征在于， 所述试样安 装固定平台包括试样放置平台、 试样放置平台底座和试样平台高度调节机构； 所述试样放 置平台与所述试样平台高度调节机构连接， 所述试样平台高度调节机构与所述试样放置平 台底座连接， 所述试样放置平台底座与所述底板连接； 所述试样安装固定平台位于所述承 载结构正下 方。 7.如权利要求6任一项所述的一种立方结构内腔四面刚度测量装置， 其特征在于， 所述 多个传感器包括第一载荷 传感器、 第二载荷 传感器、 位移传感器和载荷测量用应 变片； 其中， 所述传动连接旋块组件为2个， 分别设定为第 一传动连接旋块组件和第 二传动连 接旋块组件； 所述第一载荷传感器安装在所述第 一加载杆上， 位于所述第 一传动连接旋块组件的外 壳与所述第一加载体之间； 所述第二载荷传感器安装在所述第二加载杆上， 位于所述第二 传动连接 旋块组件的外壳与所述第二加载体之间； 所述载荷测量用应变片为多个， 多个所述载荷测量用应变片分别设置在所述承载力臂 上， 用于精确 测量承载力臂上的内力； 所述位移传感器用固定支架安装固定在所述第一加载体/所述第二加载体上， 用于测 量加载变形量。 8.如权利要求7所述的一种立方结构内腔四面刚度测量装置， 其特征在于， 所述控制单 元包括控制柜和控制计算机； 所述电机与所述控制柜信号连接， 所述位移传感器与所述控 制柜信号连接， 所述第一载荷传感器和所述第二载荷传感器与所述控制柜信号连接， 所述 载荷测量用应变片与所述控制柜信号连接； 所述控制计算机与所述控制柜连接进 行集成控 制。 9.如权利要求8所述的一种立方结构内腔四面刚度测量装置， 其特征在于， 还包括载荷 位移标定机构， 所述载荷位移标定机构包括已知刚度的标准弹簧和弹簧标定固定板； 弹簧 标定固定 板固定所述标准弹簧， 所述标准弹簧与所述接触承载面接触。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115493937 A 3