CN104807703B - 一种曲板气密、压缩载荷试验装置 - Google Patents

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Abstract

一种曲板气密、压缩载荷试验装置，包括上压台(1)、曲板试件(2)、试验夹具组合件(3)、下压台(4)，其中试验夹具组合件(3)为对称结构，试验夹具组合件(3)、曲板试件(2)设置于下压台(4)与上压台(1)之间且试验夹具组合件(3)通过螺栓固定连接下压台(4)，曲板试件(2)与上压台(1)、下压台(4)的中心线重合。本发明的曲板气密、压缩载荷试验装置能准确模拟气密载荷作用下曲板试件(2)曲板两侧边的边界条件，载荷传递路线清晰明了，受载准确，该装置结构简单、安装快捷且无需对曲板试件(2)和试验夹具组合件(3)进行额外的支持，缩短了试验周期，提高了试验效率。

Description

一种曲板气密、压缩载荷试验装置
技术领域
本发明涉及结构强度试验技术领域，具体而言涉及一种曲板气密、压缩载荷试验装置，用于曲板结构在气密、压缩载荷作用下的静力、疲劳试验。
背景技术
在航空航天飞行器的结构设计中，为了提高结构的稳定性，常采用桁条加蒙皮的形式，因此，加筋曲板是航空航天结构中的典型结构。飞行器在大气层的飞行过程中，由于壁板内外存在压差，使得壁板承受法向气密载荷。气密载荷作用下加筋曲板的压缩稳定性和强度是结构强度研究中非常重要的研究课题。为了验证结构设计的合理性及分析的准确性，需要进行加筋壁板的试验。而在此类结构的试验中，曲板两直边的侧向支持是关键，直接影响结构的屈曲载荷、破坏载荷以及破坏模式。
以往这类试验中通常采用简化的、保守的处理方法，将曲板简化成平板(以直代曲)，两侧边的边界条件模拟采用刀口约束，限制侧边的法向位移。对于曲板试验，为了更好的模拟真实结构的受力状态，应当将位移约束改成力约束，且约束载荷应等于真实结构中气密载荷作用下曲板所受的环向载荷。
压缩试验机由于上有横梁，可根据试件的高度调节上压头的位置，下有精度高的平台，因此压缩试验机是进行压缩试验的理想平台。但通常试验机附近无地轨，难以在试验机外对试件进行支持；另外，试验机两侧有立柱，空间有限，需要试件的支持夹具简洁、简单，以避免在安装过程和试验过程中试件、夹具与试验机干涉。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中的不足，提供一种结构简单、安装快捷且无需对试件和试验夹具组合件进行额外的支持的曲板气密、压缩载荷试验装置。
本发明的目的通过如下技术方案实现：一种曲板气密、压缩载荷试验装置，包括上压台、曲板试件、试验夹具组合件、下压台，其中，试验夹具组合件为对称结构，试验夹具组合件、曲板试件设置于下压台与上压台之间，试验夹具组合件置于曲板试件的两侧并与下压台通过螺栓固定连接，曲板试件与上压台、下压台的中心线重合。
优选的是，所述试验夹具组合件的高度小于所述曲板试件的高度，所述曲板试件与所述上压台之间留有空隙。
上述任一方案中优选的是，所述试验夹具组合件包括气囊盒、侧边支持夹具组合件，所述曲板试件与侧边支持夹具组合件通过螺栓固定连接，气囊盒上设置有进气口和出气口，气囊盒与所述曲板试件组合形成一腔体并内置有气囊对所述曲板试件施加气密载荷。
上述任一方案中优选的是，所述侧边支持夹具组合件包括支架、横梁、拉板、立柱，其中，气囊盒通过支架与横梁连接，所述曲板试件通过拉板连接立柱，立柱与横梁用螺栓连接固定，横梁设置于两相同立柱之间连接立柱。
上述任一方案中优选的是，所述立柱设置有宽竖板、窄竖板，宽竖板、窄竖板固定连接设置于立柱与下压台连接的底座上，窄竖板通过所述拉板与所述曲板试件连接，宽竖板与所述横梁连接。
上述任一方案中优选的是，所述立柱的底座设置有用于调节所述曲板试件的压心位置的长条孔，所述立柱通过穿过长条孔的螺栓固定连接所述下压台。
本发明所提供的曲板气密、压缩载荷试验装置的有益效果在于，结构简单、安装快捷且无需对试件和试验夹具组合件进行额外的支持，缩短了试验周期，提高了试验效率。既适用于静力试验，也适用于疲劳试验；既适用于曲板，也适用于加筋曲板；既适用于曲板在气密和压缩载荷作用的试验，也适用于在气密和拉伸载荷作用的试验。
附图说明
图1是本发明的曲板气密、压缩载荷试验装置的一优选实施例的结构示意图；
图2是按照本发明的曲板气密、压缩载荷试验装置的图1所示实施例试验夹具组合件的结构示意图；
图3是按照本发明的曲板气密、压缩载荷试验装置的图1所示实施例侧向支持夹具组合件的结构示意图；
图4是按照本发明的曲板气密、压缩载荷试验装置的图1所示实施例立柱的结构示意图。
附图标记：
1-上压台、2-试件、3-试验夹具组合件、4-下压台、301-气囊盒、302-螺栓、303-侧边支持夹具组合件、303a-支架、303b-横梁、303c-拉板、303d-立柱、303d1-宽竖板、303d2-窄竖板、303d3-底座、303d4-长条孔、304-进气口、305-出气口。
具体实施方式
为了更好地理解按照本发明方案的曲板气密、压缩载荷试验装置，下面结合附图对本发明的曲板气密、压缩载荷试验装置的一优选实施例作进一步阐述说明。
参照图1-图4，本发明提供的曲板气密、压缩载荷试验装置的一优选实施例，上压台1、曲板试件2、试验夹具组合件3、下压台4，其中，试验夹具组合件3为对称结构，试验夹具组合件3、曲板试件2设置于下压台4与上压台1之间，试验夹具组合件3置于曲板试件2的两侧并与下压台4通过螺栓固定连接，曲板试件2与上压台1、下压台4的中心线重合。所述试验夹具组合件3的高度小于所述曲板试件2的高度，所述曲板试件2与所述上压台1之间留有空隙。所述试验夹具组合件3包括气囊盒301、侧边支持夹具组合件303，所述曲板试件2与侧边支持夹具组合件303通过螺栓302固定连接，气囊盒301上设置有进气口304和出气口305，气囊盒301与所述曲板试件2组合形成一腔体并内置有气囊对所述曲板试件2施加气密载荷。
所述侧边支持夹具组合件303包括支架303a、横梁303b、拉板303c、立柱303d，其中，气囊盒301通过支架303a与横梁303b连接，所述曲板试件2通过拉板303c连接立柱303d，立柱303d与横梁303b用螺栓连接固定，横梁303b设置于两相同立柱303d之间连接立柱303d。立柱303d设置有宽竖板303d1、窄竖板303d2，宽竖板303d1、窄竖板303d2固定连接设置于立柱303d与下压台4连接的底座303d3上，窄竖板303d2通过所述拉板303c与所述曲板试件2连接，宽竖板303d1与所述横梁303b连接。所述立柱303d的底座303d3设置有用于调节所述曲板试件2的压心位置的长条孔303d4，所述立柱303d通过穿过长条孔303d4的螺栓固定连接所述下压台4。
如图1所示，气密和压缩载荷作用下，曲板试件2、试验试验夹具组合件3放置在下压台4的上方，试验试验夹具组合件3通过螺栓固定于下压台4，上压台1位于曲板试件2的上方。
图2示出的是试验夹具组合件3的结构，试验夹具组合件3包括气囊盒301和侧边支持夹具组合件303，曲板试件2与侧边支持夹具组合件303通过螺栓302连接，气囊盒301与曲板试件2形成一个腔体，内装一个大气囊，用以对试件施加气密载荷，气囊盒301内侧各个面均匀受载。气囊盒301有两个孔：进气口304、出气口305。
如图3所示，侧边支持夹具组合件303包括支架303a、横梁303b、拉板303c和立柱303d。支架303a用于连接气囊盒301与横梁303b，气囊盒301侧面的载荷传递给横梁303b；拉板303c用于连接试件和立柱303d；立柱303d与横梁303b用螺栓连接固定。拉板303c和立柱303d左右各一个，且关于曲板试件2纵向对称线对称，横梁303b用于连接左右两立柱303d。
侧边支持夹具组合件303与下压台4连接的立柱303d设置有两个竖板分别为宽竖板303d1与窄竖板303d2，两竖板连接为一体结构垂直设置于底座303d3上，底座303d3上设置有长条孔303d4，底座同国内螺栓穿过长条孔303d4与下压台4固定连接，通过调节长条孔303d4可以调节曲板试件2的压心位置。
本发明提供的曲板气密、压缩载荷试验装置曲板试件2与试验夹具组合件3形成自平衡***，根据气密载荷大小，利用材料力学的相关知识，可准确的计算出两侧边拉板303c拉伸载荷，从而校核夹具中各部件的刚度和强度，以保证试验过程中夹具不发生过大的变形甚至破坏。
以上结合本发明的曲板气密、压缩载荷试验装置优选实施例做了详细描述，但并非是对本发明的限制，例如本发明提供的曲板气密、压缩载荷试验装置进气口304、出气口305的位置等，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改均属于本发明的技术范围，还需要说明的是，按照本发明的曲板气密、压缩载荷试验装置技术方案的范畴包括上述各部分之间的任意组合。

Claims (1)

1.一种曲板气密、压缩载荷试验装置，其特征在于：包括上压台(1)、曲板试件(2)、试验夹具组合件(3)、下压台(4)，其中，试验夹具组合件(3)为对称结构，试验夹具组合件(3)、曲板试件(2)设置于下压台(4)与上压台(1)之间，试验夹具组合件(3)置于曲板试件(2)的两侧并与下压台(4)通过螺栓固定连接，曲板试件(2)与上压台(1)、下压台(4)的中心线重合；
所述试验夹具组合件(3)的高度小于所述曲板试件(2)的高度，所述曲板试件(2)与所述上压台(1)之间留有空隙；
所述试验夹具组合件(3)包括气囊盒(301)、侧边支持夹具组合件(303)，所述曲板试件(2)与侧边支持夹具组合件(303)通过螺栓(302)固定连接，气囊盒(301)上设置有进气口(304)和出气口(305)，气囊盒(301)与所述曲板试件(2)组合形成一腔体并内置有气囊对所述曲板试件(2)施加气密载荷；
所述侧边支持夹具组合件(303)包括支架(303a)、横梁(303b)、拉板(303c)、立柱(303d)，其中，气囊盒(301)通过支架(303a)与横梁(303b)连接，所述曲板试件(2)通过拉板(303c)连接立柱(303d)，立柱(303d)与横梁(303b)用螺栓连接固定，横梁(303b)设置于两相同立柱(303d)之间连接立柱(303d)；
所述立柱(303d)设置有宽竖板(303d1)、窄竖板(303d2)，宽竖板(303d1)、窄竖板(303d2)固定连接设置于立柱(303d)与下压台(4)连接的底座(303d3)上，窄竖板(303d2)通过所述拉板(303c)与所述曲板试件(2)连接，宽竖板(303d1)与所述横梁(303b)连接；
所述立柱(303d)的底座(303d3)设置有用于调节所述曲板试件(2)的压心位置的长条孔(303d4)，所述立柱(303d)通过穿过长条孔(303d4)的螺栓固定连接所述下压台(4)。
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