CN103344480B - 一种用于带桁条薄壁板裂纹扩展及剩余强度试验的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于带桁条薄壁板裂纹扩展及剩余强度试验的装置，包括防屈曲板、防止面外弯曲T型梁、加强板、连杆、带调整槽夹头、耳片夹头和转接头；试验件被耳片夹头夹持，通过转接头连接疲劳试验机，使试件处于远端均布载荷的受力状态；带调整槽夹头固定在试验机上；无槽防屈曲板和带槽防屈曲板夹持在试件的中心，置于带调整槽夹头上；加强板固定在防屈曲板上，增加其刚度；连杆嵌入防止面外弯曲T型梁中，通过调整槽调节连杆的位置，使T型梁紧贴防屈曲板，防止试件发生面外弯曲。本发明试验装置简单、实用并且易于安装，不仅能有效完成带桁条薄壁板裂纹扩展及剩余强度的试验，而且适合不同类型的带桁条薄壁板，测试效率和经济性突出。

Description

一种用于带桁条薄壁板裂纹扩展及剩余强度试验的装置

技术领域

本发明属于产品的结构技术领域，涉及一种用于带桁条薄壁板裂纹扩展及剩余强度试验的装置。

背景技术

带桁条薄壁板是飞机制造常用到的设计单元之一，以往的静强度设计要求已经不再满足飞机结构设计的要求，如今飞机在使用期间允许出现疲劳裂纹，甚至允许某个主要受力元件产生疲劳破坏时飞机结构仍有足够的剩余强度继续承载工作，直到下次检修时可以发现已有的疲劳损伤而不致造成灾难性的后果，这就要求飞机结构设计满足损伤容限设计要求。带桁条薄壁板的裂纹扩展及剩余强度试验是损伤容限性能测试的重要组成部分，已经列入飞机设计手册和适航部门的相关考核规范要求。

而目前的试验装置只能满足单一化、标准化试件的测试要求，无法满足不同类型带桁条薄壁板大型试验件的裂纹扩展及剩余强度试验及防屈曲要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有试验装置存在的不足而设计的一种用于带桁条薄壁板裂纹扩展及剩余强度试验的装置，该装置可以对不同类型的带桁条薄壁板进行裂纹扩展及剩余强度试验，起到防屈曲及测量试验参数的作用，以研究桁条对疲劳裂纹扩展及剩余强度的影响，对桁条薄壁板的损伤容限性能进行分析。

本发明的技术解决方案是：试验装置包括防屈曲板、防止面外弯曲T型梁、加强板连杆、带调整槽夹头、耳片夹头和转接头，带调整槽夹头为四块，分别固定在试验机两端的柱子上，两根连杆垂直于试验机两端的柱子连接在带调整槽夹头上，防止面外弯曲T型梁上开有与连杆厚度相同的槽，连杆嵌入防止面外弯曲T型梁上的槽中，两块防屈曲板平行于连杆置于带调整槽夹头上，防屈曲板的横截面为U型，防屈曲板的底面上并列开有与试验件上桁条位置相对应的长槽，长槽的深度大于试验件上长桁的高度，两块防屈曲板的底面相对夹持试验件，防屈曲板的中心开有裂纹观测孔，两端开有螺栓连接孔，加强板的两端通过螺钉跨过裂纹观测孔固定在防屈曲板上，耳片夹头夹持试验件的两端并通过转接头固定在试验机上。

所述的一种用于带桁条薄壁板裂纹扩展及剩余强度试验的装置，其特征是，所述的防屈曲板夹持在试验件中间部位，根据桁条类型选取相应的防屈曲板。

所述的一种用于带桁条薄壁板裂纹扩展及剩余强度试验的装置，其特征在于：所述的连杆和带调整槽夹头的接触面上开有调整槽，连杆上和调整槽与带调整槽夹头上调整槽相互垂直。

所述的一种用于带桁条薄壁板裂纹扩展及剩余强度试验的装置，其特征在于：所述的连杆上沿连杆的长度方向设置调整槽，带调整槽夹头上的调整槽与连杆上的调整槽垂直。

本发明具有的优点和有益效果是：试件被耳片夹头夹持，通过转接头连接在疲劳试验机上，可以使试件获得远端均布载荷，以满足试件测试的载荷要求。无槽防屈曲板和带槽防屈曲板通过螺钉将试件夹持在中间。其中，带槽防屈曲板的底面上并列开有与试验件上桁条位置相对应的长槽，这样防屈曲板的底面对试件的壁板部分能够紧密贴合，起到有效的防屈曲作用，而桁条部分不会受到影响，同时这个设计使得防屈曲板结构简单，重量小，刚度大，防屈曲效果好并且易于加工。加强板通过螺钉固定在防屈曲板上，进一步增加防屈曲板的刚度。防止面外弯曲T型梁通过连杆紧贴在防屈曲板上，防止试件发生面外弯曲。连杆连接在带调整槽夹头上，带调整槽夹头固定在试验机两侧的柱子上。互相垂直的调整槽使整个防屈曲装置可以紧贴不同厚度的试验件，并且易于安装。本发明提供的一种用于带桁条薄壁板裂纹扩展及剩余强度的试验装置，可适用于不同类型的带桁条薄壁板，并对试验件起到防屈曲的作用，完成不同应力比载荷下的裂纹扩展试验和多种初始裂纹长度的剩余强度试验，可以方便测量裂纹长度、裂纹尖端张开位移、张开角等相关断裂力学参数，试验研究桁条对裂纹扩展行为及剩余强度的影响，为带桁条薄壁板的损伤容限性能分析提供依据。本发明与现有装置相比，其优点是该试验装置简单、实用且安装方便，不仅可以有效的完成带桁条薄壁板裂纹扩展及剩余强度试验，而且可以针对不同类型的带桁条薄壁板进行测试，测试效率和经济性突出。

附图说明

图1是本发明的试验件和试验装置的构成示意图。

图2是本发明的试验装置正面结构示意图。

图3是本发明的试验装置背面结构示意图。

图4是本发明中无槽防屈曲板的结构示意图。

图5是本发明中含两个槽防屈曲板的结构示意图。

图6是本发明中含三个槽防屈曲板的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1-3所示，试验装置包括防屈曲板1、防止面外弯曲T型梁2、加强板3、连杆4、带调整槽夹头5、耳片夹头6和转接头7。带调整槽夹头5为四块，分别通过螺栓固定在试验机两端的柱子8上，固定的位置需根据试件所在的位置确定。两根连杆4垂直于试验机两端的柱子8连接在带调整槽夹头5上，防止面外弯曲T型梁2上开有与连杆4厚度相同的槽9，连杆4嵌入防止面外弯曲T型梁2上的槽中，两块防屈曲板1平行于连杆4置于带调整槽夹头5上，防屈曲板1的横截面为U型，防屈曲板1的底面上并列开有与试验件上桁条位置相对应的长槽10，长槽的深度大于试验件上长桁的高度，两块防屈曲板1的底面相对夹持试验件，防屈曲板1的中心开有裂纹观测孔12，两端开有螺栓连接孔13，加强板3的两端通过螺钉跨过裂纹观测孔12固定在防屈曲板1上，耳片夹头6夹持试验件11的两端并通过转接头7固定在试验机上。

试验时，通过耳片夹头6夹持试件，为试件提供满足测试条件的均布荷载，耳片夹头6通过转接头7可以连接在不同型号的试验机上。带调整槽夹头5通过螺钉固定在试验机的柱子8上，固定的位置根据试件的位置选择，使防屈曲板1上的裂纹观测孔12恰好能够观测到裂纹。防屈曲板1通过螺钉夹持在试件的中间，一面是无槽的防屈曲板，一面是开出与桁条对应槽的防屈曲板，针对不同桁条类型的试件选择含不同槽的防屈曲板进行测试，中间的裂纹观测孔12用来测量裂纹长度，安装测量断裂力学参数的应变规，可以测量包括裂纹嘴张开位移和裂纹尖端张开位移、张开角等断裂力学参数。加强板3采用高强钢制成，跨过裂纹观测孔通过螺钉固定在防屈曲板1上，起到增强防屈曲板刚度的作用。防止面外弯曲T型梁2通过可嵌入其槽中的连杆4固定，起到防止面外弯曲的作用。连杆4通过调整槽14和调整槽15调节位置并固定，使防止面外弯曲T型梁2紧贴防屈曲板1。

Claims (4)

1.一种用于带桁条薄壁板裂纹扩展及剩余强度试验的装置，其特征是，试验装置包括防屈曲板（1）、防止面外弯曲T型梁（2）、加强板（3）、连杆（4）、带调整槽夹头（5）、耳片夹头（6）和转接头（7），带调整槽夹头（5）为四块，分别固定在试验机两端的柱子（8）上，两根连杆（4）垂直于试验机两端的柱子（8）连接在带调整槽夹头（5）上，防止面外弯曲T型梁（2）上开有与连杆（4）厚度相同的槽（9），连杆（4）嵌入防止面外弯曲T型梁（2）上的槽（9）中，两块防屈曲板（1）平行于连杆（4）置于带调整槽夹头（5）上，防屈曲板（1）的横截面为U型，防屈曲板（1）的底面上并列开有与试验件上桁条位置相对应的长槽（10），长槽的深度大于试验件上长桁的高度，两块防屈曲板（1）的底面相对夹持试验件（11），防屈曲板（1）的中心开有裂纹观测孔（12），两端开有螺栓连接孔（13），加强板（3）的两端通过螺钉跨过裂纹观测孔固定在防屈曲板（1）上，耳片夹头（6）夹持试验件的两端并通过转接头（7）固定在试验机上。

2.根据权利要求1所述的一种用于带桁条薄壁板裂纹扩展及剩余强度试验的装置，其特征是，所述的防屈曲板（1）夹持在试验件中间部位，根据桁条类型选取相应的防屈曲板。

3.根据权利要求1所述的一种用于带桁条薄壁板裂纹扩展及剩余强度试验的装置，其特征在于：所述的连杆（4）和带调整槽夹头（5）的接触面上开有调整槽，连杆（4）上和调整槽（14）与带调整槽夹头（5）上调整槽（15）相互垂直。

4.根据权利要求3所述的一种用于带桁条薄壁板裂纹扩展及剩余强度试验的装置，其特征在于：所述的连杆（4）上沿连杆（4）的长度方向设置调整槽，带调整槽夹头（5）上的调整槽与连杆（4）上的调整槽垂直。