一種航空結構的拉剪試驗加載裝置的製作方法

2023-06-11 16:04:36 3

專利名稱：一種航空結構的拉剪試驗加載裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種試驗加載裝置，尤其涉及一種航空結構的拉剪試驗加載裝置。
背景技術：
飛機機身、機翼以及尾翼等部件在飛行過程中承受了大部分的載荷，從其結構特點可以看出，這些部件均為薄壁加筋結構。這種結構的主要失效形式為屈曲，表現為結構表面的變形。對於機翼結構來說，表面的變形會對流場產生影響，從而影響機翼受力，進而對飛機飛行安全造成影響，因此在飛機適航規範中一般不允許機翼蒙皮在使用載荷下發生屈曲。現有試驗主要針對機翼或機身的加筋壁板結構，通過對壁板結構在壓縮和剪切載荷下的屈曲、破壞試驗，測量屈曲載荷、破壞載荷。壓縮試驗一般採用對試驗件兩端施加壓縮載荷的方法來實現；而剪切試驗由於其受力的特殊性，無法直接對試驗件施加純剪切載荷，因此需要設計專用的試驗夾具。如何產生純剪是剪切試驗的難點。目前加筋平板純剪載荷的施加一般採用對角拉伸的形式，即通過一個矩形的試驗夾具，在對角線上的兩個點施加拉伸載荷，通過夾具的轉換，形成加筋平板四邊的剪切載荷，從而保證試驗件的純剪受力狀態。對於尺寸較大蒙皮較厚的加筋壁板結構，其剪切失穩臨界載荷很大，需要大噸位的拉伸試驗機來進行試驗。而目前，由於製造及實現方式上的差異性，大部分強度實驗室沒有大噸位的拉伸試驗機，只有大噸位的壓縮試驗機。為了利用現有的大噸位壓縮試驗機對加筋壁板進行剪切試驗，發明了這套試驗加載設備。

發明內容
本發明提供了一種在壓縮試驗機上使用的航空結構拉剪試驗加載裝置。本發明採用如下技術方案
本發明所述的一種航空結構的拉剪試驗加載裝置，包括上梁，立柱，底座；所述的底座上端布置立柱，立柱頂端布置上梁；還包括壓板，壓杆，上十字型接頭，夾具，下十字型接頭， 下梁；所述的壓杆布置在立柱之間且上端延伸出上梁，立柱頂端布置壓板底端布置下梁，上梁的底端壓杆之間布置上十字型接頭，壓杆之間的下梁的上端布置下十字型接頭，上十字型接頭與下十字型接頭之間布置夾具。本發明所述的航空結構的拉剪試驗加載裝置，所述夾具由四條夾板組成，四條夾板相互鉸接形成可活動的四邊形結構，其中兩個相對的鉸接端分別與上十字型接頭與下十字型接頭鉸接，上十字型接頭(4)、下十字型接頭(7)分別與上梁(3)、下梁(9)鉸接，鉸接處都間隙配合。有益效果
本發明提供的試驗加載設備可以將壓縮試驗機的壓力轉化為試驗件的拉力或通過夾具的作用實現試驗件的剪力，可用於加筋壁板及類似結構的拉伸或剪切試驗，而不需單獨配備專門的大載荷拉伸試驗機。


圖I是本發明的結構示意圖2是本發明的夾具結構示意圖中I是壓板，2是壓杆，3是上梁，4是上十字型接頭，5是夾具，6是立柱，7是下十字型接頭，8是傳力螺母，9是下梁，10是底座，11是試驗件。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明進一步詳細說明
如圖所示一種航空結構的拉剪試驗加載裝置，包括壓板1，壓杆2，上梁3，上十字型接頭4，夾具5，立柱6，下十字型接頭7，傳力螺母8，下梁9，底座10。所述的底座10上端布置立柱6，立柱6頂端布置上梁3 ;壓杆2布置在立柱6之間且上端延伸出上梁3，立柱6頂端布置壓板I底端布置下梁9，上梁3的底端壓杆2之間布置上十字型接頭4，壓杆2之間的下梁9的上端布置下十字型接頭7，上十字型接頭4與下十字型接頭7之間布置夾具5。夾具5由四條夾板組成，四條夾板相互鉸接形成可活動的四邊形結構，其中兩個相對的鉸接端分別與上十字型接頭4與下十字型接頭7鉸接，上十字型接頭(4)、下十字型接頭(7)分別與上梁(3)、下梁(9)鉸接，鉸接處是間隙配合。如圖2所示，用螺栓將加筋壁板試驗件11與夾具5固定。如圖I所示，上十字型接頭4的單耳片通過螺栓和螺母與上梁3相連接，單耳片與上梁採用間隙配合；夾具5的上加載端通過螺栓和螺母與上十字型接頭4的雙耳片相連接，上接頭雙耳片與夾具採用間隙配合；下十字型接頭7的單耳片通過螺栓和螺母與下梁9相連接，單耳片與上梁採用間隙配合；夾具5的下加載端通過螺栓和螺母與下十字型接頭7的雙耳片相連接，下接頭雙耳片與夾具採用間隙配合。以上間隙配合均為了保證夾具在加載過程中保持純拉伸狀態。立柱6 與底座10焊接固定，上梁3與立柱6焊接固定。下梁9通過四個傳力螺母8與壓杆2進行固定連接。壓杆2通過螺釘與壓板I進行固定連接。這裡將利用附圖I所示的試驗加載設備來說明加筋壁板的剪切試驗工作過程。附圖I所示當試驗機對壓板I施加壓力時，壓杆2往下運動，並通過傳力螺母8帶動下梁9向下運動。由於下十字型接頭7與下梁9相連接，因此拉動下十字型接頭7向下運動。而上十字型接頭4與上梁3相連，上梁3由於立柱6的支撐而保持固定，故上十字型接頭4沒有平動位移。這樣上十字型接頭4和下十字型接頭7之間就產生了相對位移。由於夾具5與上十字型接頭4、下十字型接頭7相連接，從而在夾具5的上下加載端之間產生拉伸載荷。而夾具5將拉伸載荷轉換成剪切載荷傳給試驗件11，實現試驗件純剪切載荷的施加。試驗中，上十字型接頭4與上梁3之間、下十字型接頭7與下梁9之間、夾具5與上十字型接頭4和下十字型接頭7之間為鉸接並保證間隙配合，可以轉動，從而保證了夾具在加載過程中保持純拉伸狀態。為了更清楚地理解本發明，下面對使用本發明一試驗加載設備進行的試驗過程作進一步闡述說明
4試驗件採用加筋壁板結構，通過螺栓與夾具相連。夾具必須保證有足夠的強度和剛度以保證試驗件破壞前，夾具不會出現變形。試驗件與夾具連接時每個螺栓上的螺帽的鬆緊情況必須保持一致。試驗中主要通過壓板與壓杆來傳遞載荷，壓板通過螺釘與壓杆相連。當壓板受到壓縮試驗機的壓力時，載荷通過壓杆與傳力螺帽的連接傳遞給下梁，從而帶動下接頭運動， 實現載荷的施加。壓縮試驗機對壓板施加壓力，加載時採用載荷控制，緩慢加載，直至試件剪切破壞。當載荷出現明顯下降時，說明結構已經發生屈曲破壞了，此時可以得到試件的屈曲載荷，繼續加載直到試件無法承載時，得到的最高載荷即為試件的剪切破壞載荷。
權利要求
1.一種航空結構的拉剪試驗加載裝置，包括上梁(3)，立柱(6)，底座(10);所述的底座(10)上端布置立柱(6)，立柱(6)頂端布置上梁(3);其特徵在於還包括壓板(1)，壓杆(2)， 上十字型接頭(4)，夾具(5)，下十字型接頭(7)，下梁(9);所述的壓杆(2)布置在立柱(6)之間且上端延伸出上梁(3 )，立柱(6 )頂端布置壓板(I)底端布置下梁(9 )，上梁(3 )的底端壓杆(2)之間布置上十字型接頭(4)，壓杆(2)之間的下梁(9)的上端布置下十字型接頭(7)， 上十字型接頭(4)與下十字型接頭(7)之間布置夾具(5)。
2.根據權利要求I所述的航空結構的拉剪試驗加載裝置，其特徵在於所述夾具(5)由四條夾板組成，四條夾板相互鉸接形成可活動的四邊形結構，其中兩個相對的鉸接端分別與上十字型接頭(4)與下十字型接頭(7)鉸接，上十字型接頭(4)、下十字型接頭(7)分別與上梁(3)、下梁(9)鉸接，鉸接處是間隙配合。
全文摘要
本發明涉及一種試驗加載裝置，尤其涉及一種航空結構的拉剪試驗加載裝置。壓杆布置在立柱之間且上端延伸出上梁，立柱頂端布置壓板底端布置下梁，上梁的底端壓杆之間布置上十字型接頭，壓杆之間的下梁的上端布置下十字型接頭，上十字型接頭與下十字型接頭之間布置夾具。本發明提供的試驗加載設備可以將壓縮試驗機的壓力轉化為試驗件的拉力或通過夾具的作用實現試驗件的剪力，可用於加筋壁板及類似結構的拉伸或剪切試驗，而不需單獨配備專門的大載荷拉伸試驗機。
文檔編號G01N3/04GK102607940SQ20121008054
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月26日 優先權日2012年3月26日
發明者徐建, 朱書華, 王躍全, 童明波, 鄒建勝, 陳智 申請人:南京航空航天大學