CN102607940A - 一种航空结构的拉剪试验加载装置 - Google Patents

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朱书华
陈智
徐建
童明波
王跃全
邹建胜
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Abstract

本发明涉及一种试验加载装置，尤其涉及一种航空结构的拉剪试验加载装置。压杆布置在立柱之间且上端延伸出上梁，立柱顶端布置压板底端布置下梁，上梁的底端压杆之间布置上十字型接头，压杆之间的下梁的上端布置下十字型接头，上十字型接头与下十字型接头之间布置夹具。本发明提供的试验加载设备可以将压缩试验机的压力转化为试验件的拉力或通过夹具的作用实现试验件的剪力，可用于加筋壁板及类似结构的拉伸或剪切试验，而不需单独配备专门的大载荷拉伸试验机。

Description

一种航空结构的拉剪试验加载装置
技术领域
本发明涉及一种试验加载装置，尤其涉及一种航空结构的拉剪试验加载装置。
背景技术
飞机机身、机翼以及尾翼等部件在飞行过程中承受了大部分的载荷，从其结构特点可以看出，这些部件均为薄壁加筋结构。这种结构的主要失效形式为屈曲，表现为结构表面的变形。对于机翼结构来说，表面的变形会对流场产生影响，从而影响机翼受力，进而对飞机飞行安全造成影响，因此在飞机适航规范中一般不允许机翼蒙皮在使用载荷下发生屈曲。
现有试验主要针对机翼或机身的加筋壁板结构，通过对壁板结构在压缩和剪切载荷下的屈曲、破坏试验，测量屈曲载荷、破坏载荷。压缩试验一般采用对试验件两端施加压缩载荷的方法来实现；而剪切试验由于其受力的特殊性，无法直接对试验件施加纯剪切载荷，因此需要设计专用的试验夹具。
如何产生纯剪是剪切试验的难点。目前加筋平板纯剪载荷的施加一般采用对角拉伸的形式，即通过一个矩形的试验夹具，在对角线上的两个点施加拉伸载荷，通过夹具的转换，形成加筋平板四边的剪切载荷，从而保证试验件的纯剪受力状态。
对于尺寸较大蒙皮较厚的加筋壁板结构，其剪切失稳临界载荷很大，需要大吨位的拉伸试验机来进行试验。而目前，由于制造及实现方式上的差异性，大部分强度实验室没有大吨位的拉伸试验机，只有大吨位的压缩试验机。
   为了利用现有的大吨位压缩试验机对加筋壁板进行剪切试验，发明了这套试验加载设备。
发明内容
本发明提供了一种在压缩试验机上使用的航空结构拉剪试验加载装置。
本发明采用如下技术方案：
本发明所述的一种航空结构的拉剪试验加载装置，包括上梁，立柱，底座；所述的底座上端布置立柱，立柱顶端布置上梁；还包括压板，压杆，上十字型接头，夹具，下十字型接头，下梁；所述的压杆布置在立柱之间且上端延伸出上梁，立柱顶端布置压板底端布置下梁，上梁的底端压杆之间布置上十字型接头，压杆之间的下梁的上端布置下十字型接头，上十字型接头与下十字型接头之间布置夹具。
本发明所述的航空结构的拉剪试验加载装置，所述夹具由四条夹板组成，四条夹板相互铰接形成可活动的四边形结构，其中两个相对的铰接端分别与上十字型接头与下十字型接头铰接，上十字型接头（4）、下十字型接头（7）分别与上梁（3）、下梁（9）铰接，铰接处都间隙配合。
有益效果
本发明提供的试验加载设备可以将压缩试验机的压力转化为试验件的拉力或通过夹具的作用实现试验件的剪力，可用于加筋壁板及类似结构的拉伸或剪切试验，而不需单独配备专门的大载荷拉伸试验机。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的夹具结构示意图；
图中1是压板，2是压杆，3是上梁，4是上十字型接头，5是夹具，6是立柱，7是下十字型接头，8是传力螺母，9是下梁，10是底座，11是试验件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步详细说明：
如图所示：一种航空结构的拉剪试验加载装置，包括压板1，压杆2，上梁3，上十字型接头4，夹具5，立柱6，下十字型接头7，传力螺母8，下梁9，底座10。
所述的底座10上端布置立柱6，立柱6顶端布置上梁3；压杆2布置在立柱6之间且上端延伸出上梁3，立柱6顶端布置压板1底端布置下梁9，上梁3的底端压杆2之间布置上十字型接头4，压杆2之间的下梁9的上端布置下十字型接头7，上十字型接头4与下十字型接头7之间布置夹具5。夹具5由四条夹板组成，四条夹板相互铰接形成可活动的四边形结构，其中两个相对的铰接端分别与上十字型接头4与下十字型接头7铰接，上十字型接头（4）、下十字型接头（7）分别与上梁（3）、下梁（9）铰接，铰接处是间隙配合。
如图2所示，用螺栓将加筋壁板试验件11与夹具5固定。如图1所示，上十字型接头4的单耳片通过螺栓和螺母与上梁3相连接，单耳片与上梁采用间隙配合；夹具5的上加载端通过螺栓和螺母与上十字型接头4的双耳片相连接，上接头双耳片与夹具采用间隙配合；下十字型接头7的单耳片通过螺栓和螺母与下梁9相连接，单耳片与上梁采用间隙配合；夹具5的下加载端通过螺栓和螺母与下十字型接头7的双耳片相连接，下接头双耳片与夹具采用间隙配合。以上间隙配合均为了保证夹具在加载过程中保持纯拉伸状态。立柱6与底座10焊接固定，上梁3与立柱6焊接固定。下梁9通过四个传力螺母8与压杆2进行固定连接。压杆2通过螺钉与压板1进行固定连接。
这里将利用附图1所示的试验加载设备来说明加筋壁板的剪切试验工作过程。
附图1所示当试验机对压板1施加压力时，压杆2往下运动，并通过传力螺母8带动下梁9向下运动。由于下十字型接头7与下梁9相连接，因此拉动下十字型接头7向下运动。而上十字型接头4与上梁3相连，上梁3由于立柱6的支撑而保持固定，故上十字型接头4没有平动位移。这样上十字型接头4和下十字型接头7之间就产生了相对位移。由于夹具5与上十字型接头4、下十字型接头7相连接，从而在夹具5的上下加载端之间产生拉伸载荷。而夹具5将拉伸载荷转换成剪切载荷传给试验件11，实现试验件纯剪切载荷的施加。试验中，上十字型接头4与上梁3之间、下十字型接头7与下梁9之间、夹具5与上十字型接头4和下十字型接头7之间为铰接并保证间隙配合，可以转动，从而保证了夹具在加载过程中保持纯拉伸状态。
为了更清楚地理解本发明，下面对使用本发明—试验加载设备进行的试验过程作进一步阐述说明：
试验件采用加筋壁板结构，通过螺栓与夹具相连。夹具必须保证有足够的强度和刚度以保证试验件破坏前，夹具不会出现变形。试验件与夹具连接时每个螺栓上的螺帽的松紧情况必须保持一致。
试验中主要通过压板与压杆来传递载荷，压板通过螺钉与压杆相连。当压板受到压缩试验机的压力时，载荷通过压杆与传力螺帽的连接传递给下梁，从而带动下接头运动，实现载荷的施加。
压缩试验机对压板施加压力，加载时采用载荷控制，缓慢加载，直至试件剪切破坏。当载荷出现明显下降时，说明结构已经发生屈曲破坏了，此时可以得到试件的屈曲载荷，继续加载直到试件无法承载时，得到的最高载荷即为试件的剪切破坏载荷。

Claims (2)

1.一种航空结构的拉剪试验加载装置，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）顶端布置上梁（3）；其特征在于：还包括压板（1），压杆（2），上十字型接头（4），夹具（5），下十字型接头（7），下梁（9）；所述的压杆（2）布置在立柱（6）之间且上端延伸出上梁（3），立柱（6）顶端布置压板（1）底端布置下梁（9），上梁（3）的底端压杆（2）之间布置上十字型接头（4），压杆（2）之间的下梁（9）的上端布置下十字型接头（7），上十字型接头（4）与下十字型接头（7）之间布置夹具（5）。
2.根据权利要求1所述的航空结构的拉剪试验加载装置，其特征在于：所述夹具（5）由四条夹板组成，四条夹板相互铰接形成可活动的四边形结构，其中两个相对的铰接端分别与上十字型接头（4）与下十字型接头（7）铰接，上十字型接头（4）、下十字型接头（7）分别与上梁（3）、下梁（9）铰接，铰接处是间隙配合。
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