CN105372124A - 一种跨度可调且具有定位功能的弯曲试验夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种跨度可调且具有定位功能的弯曲试验夹具,属于飞机结构弯曲试验技术领域。所示夹具包括两个夹具上支点、两个夹具下支点、上夹具导轨平台、下夹具导轨平台以及作动筒，其中，上夹具导轨平台与下夹具导轨平台均设置有滑轨，并沿滑轨方向设置有刻度，所述滑轨内设有螺纹孔，所述夹具上支点与上夹具导轨平台滑动连接，并通过螺栓固定，夹具下支点与下夹具导轨平台滑动连接，并通过螺栓固定，所述下夹具导轨平台通过试验机下夹头固定在试验机加载框架上，上夹具导轨平台通过试验机上夹头固定连接作动筒。解决了在进行大载荷、大变形的弯曲试验时，夹具支点跨度不可调整、无法适应试件尺寸变化或设计需要的问题。

Description

一种跨度可调且具有定位功能的弯曲试验夹具

技术领域

本发明属于飞机结构弯曲试验技术领域，具体涉及一种跨度可调且具有定位功能的弯曲试验夹具。

背景技术

在飞机机翼结构中存在大量的梁式结构用以抵抗弯曲载荷和变形。而通过三点、四点弯曲试验来确定材料和结构的弯曲性能数据是开展航空航天、交通、机械和化工等领域的可靠性设计、分析与验证工作的基本前提。在飞机起飞-巡航-降落的过程中，机翼中梁式结构主要承受弯曲载荷的反复作用，容易发生疲劳失效。有时在突风载荷作用下，机翼结构会发生较大的变形，不利于飞机的安全控制和正常飞行。另外，在现行的飞机结构强度规范中也规定，在飞机服役年限和使用寿命期间，梁式结构的元件和部件在指定的期间内不应发生弯曲变形失效和疲劳失效。所以，对飞机机翼中梁式结构抗弯性能的研究具有重要的意义。

弯曲试验是获取材料和结构抗弯性能数据的重要途径。而现有的弯曲试验夹具装置在研究试验件的弯曲性能时具有一定局限性：(1)试验夹具的支点是固定的，不可根据试件尺寸要求调节跨度，无法按试件尺寸的加工误差而灵活调整；(2)试验夹具不具有限制试件侧向位移的功能，而且无法保证试件轴向与支点间的垂直度，易对试验载荷、位移及寿命数据产生较大影响；(3)在对大载荷、大变形的试件进行弯曲试验时，夹具易受磨损，不易更换，重新设计成本较高，减缓产品研发进度。现有弯曲试验夹具的不足容易导致材料和结构弯曲性能的测试误差，给飞机型号研制中的成本、周期、结构重量、可靠性及服役寿命等带来负面效应。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种能够同时满足三点、四点弯曲试验要求的跨度可调、易更换、具有定位功能且可反复使用的弯曲试验夹具装置，解决目前军、民机型号研制中弯曲试验夹具跨度固定且易磨损及对试验件的定位精度不足等关键技术问题，形成对新型弯曲试验件大变形、大载荷和高精度控制的试验能力。

本发明跨度可调且具有定位功能的弯曲试验夹具，包括两个夹具上支点、两个夹具下支点、上夹具导轨平台、下夹具导轨平台以及作动筒，其中，上夹具导轨平台与下夹具导轨平台均设置有滑轨，并沿滑轨方向设置有刻度，所述滑轨内设有螺纹孔，所述夹具上支点与上夹具导轨平台滑动连接，并通过螺栓固定，夹具下支点与下夹具导轨平台滑动连接，并通过螺栓固定，所述下夹具导轨平台通过试验机下夹头固定在试验机加载框架上，上夹具导轨平台通过试验机上夹头固定连接作动筒。

优选的是，所述试验机下夹头与所述试验机上夹头均为液压夹头。

在上述方案中优选的是，所述作动筒上设置有载荷传感器。

在上述方案中优选的是，还包括卡位装置，所述卡位装置可拆卸连接在夹具下支点上，任一夹具下支点上设置有两个卡位装置，两个卡位装置之间形成容纳槽，所述容纳槽适配试验件。

在上述方案中优选的是，作动筒安装于整体框架之中，为500kN作动筒，可施加常幅、变幅载荷。

下夹具导轨平台上设计的刻度，可通过夹具的两个夹具下支点调节跨度，最大跨度为1400mm，由侧面螺栓固定，以适应不同大小的弯曲试验件。

本发明的有益效果是：

1)可以解决在进行大载荷、大变形的弯曲试验时，夹具支点跨度不可调整、无法适应试件尺寸变化或设计需要的问题；

2)可以解决现有夹具不能限制试件侧向位移、无法保证试件轴向与支点垂直度调整的问题，提高了弯曲试验中载荷、位移及寿命数据的可靠性；

3)解决了试验夹具不易装卸、更换和维护的问题，夹具的通用性降低了设计成本；

4)解决了军、民机新型机翼中承受大载荷、大变形的梁式结构的弯曲疲劳问题，便于确定相应结构的损伤特性、失效机理和维护方案；

5)形成了对新型弯曲试验件大变形、大载荷和高精度控制的试验能力。

附图说明

图1为本发明跨度可调且具有定位功能的弯曲试验夹具的一优选实施例的结构示意图。

图2为图1所示实施例的夹具上支点或夹具下支点结构示意图。

图3为图1所示实施例的卡位装置结构示意图。

图4为图1所示实施例的夹具上支点安装示意图。

图5为图1所示实施例的夹具下支点安装示意图。

图6为图1所示实施例的弯曲试验工况示意图。

其中，1为试验机加载框架、2为作动筒、3为载荷传感器、4为试验机上夹头、5为上夹具导轨平台、6为夹具上支点、7为卡位装置、8为下夹具导轨平台，9为夹具下支点，10为试验机下夹头。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

本发明提出了一种能够同时满足三点、四点弯曲试验要求的跨度可调、易更换、具有定位功能且可反复使用的弯曲试验夹具装置，解决目前军、民机型号研制中弯曲试验夹具跨度固定且易磨损及对试验件的定位精度不足等关键技术问题，形成对新型弯曲试验件大变形、大载荷和高精度控制的试验能力。

本发明跨度可调且具有定位功能的弯曲试验夹具，如图1所示，包括两个夹具上支点6、两个夹具下支点9、上夹具导轨平台5、下夹具导轨平台8以及作动筒2，其中，上夹具导轨平台5与下夹具导轨平台8均设置有滑轨，并沿滑轨方向设置有刻度，所述滑轨内设有螺纹孔，所述夹具上支点6与上夹具导轨平台5滑动连接，并通过螺栓固定，夹具下支点9与下夹具导轨平台8滑动连接，并通过螺栓固定，所述下夹具导轨平台8通过试验机下夹头10固定在试验机加载框架1上，上夹具导轨平台5通过试验机上夹头4固定连接作动筒2。

可以理解的是，试验机加载框架1用于安装、固定试验夹具及试验件。弯曲载荷由垂直安装在试验机加载框架1上方的作动筒2施加，以模拟与飞行载荷相似的工况。

本实施例中，所述试验机下夹头10与所述试验机上夹头4均为液压夹头。以试验机上夹头4为例，进行说明，如图4所示，上夹具导轨平台5的一端凸出一柱状结构，试验机上夹头4与柱状结构连接的一端设置为盲孔状，通过液压夹头夹紧所述柱状结构。

图2给出了夹具上支点或夹具下支点结构示意图，其半圆柱状，包括一弧面与一直面，直面与弧面交接处向直面内凹陷，形成一卡槽，该卡槽适配于上夹具导轨平台或下夹具导轨平台，从而可以将夹具上支点或夹具下支点预装在上夹具导轨平台或下夹具导轨平台上，并能够与滑槽保持相对滑动，之后，在进行弯曲试验时，调节好两个夹具上支点之间的跨度或两个夹具下支点之间的跨度后，通过螺栓进行固定，固定后如图4或图5所示。

本实施例中，所述作动筒上设置有载荷传感器，用以可控制所施加的载荷大。

本实施例中，还包括卡位装置7，所述卡位装置7如图3所示，可拆卸连接在夹具下支点9上，任一夹具下支点9上设置有两个卡位装置7，两个卡位装置7之间形成容纳槽，所述容纳槽适配试验件。参考图3，卡位装置7为半圆形，半圆形尺寸适配于夹具下支点9的半圆形表面，卡位装置7的两端设置有螺纹孔，同样，所述夹具下支点9上也设置有多个螺纹孔，从而将卡位装置7紧固在夹具下支点9上，如图5所示。本实施例中，可通过所设计的卡位装置7和夹具下支点9上的刻度对弯曲试验件的位置进行准确控制，保证试验件的轴向方向与支点相垂直，并防止试验件侧移。

本实施例中，作动筒2安装于试验机加载框架1之中，为500kN作动筒，可施加常幅、变幅载荷。

下夹具导轨平台上设计的刻度，可通过夹具的两个夹具下支点调节跨度，最大跨度为1400mm，由侧面螺栓固定，以适应不同大小的弯曲试验件。

图6给出了弯曲试验工况示意图，弯曲试验件安装于下夹具导轨平台8之上，由一个或两个上支点对试验件试件压应力，同时由两个下支点对试验件提供支反力以实现三点或四点弯曲试验研究。本弯曲试验夹具装置可通过灵活调整、固定两个下支点的间距，使装置跨距与试验件的尺寸相适应，也可通过套在支点上的卡位装置实现试件轴向度的调整和对侧向位移的限制。另外，对四点弯曲试验，两个上支点6的跨距也可灵活调整。

本发明的有益效果是：

1)可以解决在进行大载荷、大变形的弯曲试验时，夹具支点跨度不可调整、无法适应试件尺寸变化或设计需要的问题；

2)可以解决现有夹具不能限制试件侧向位移、无法保证试件轴向与支点垂直度调整的问题，提高了弯曲试验中载荷、位移及寿命数据的可靠性；

3)解决了试验夹具不易装卸、更换和维护的问题，夹具的通用性降低了设计成本；

4)解决了军、民机新型机翼中承受大载荷、大变形的梁式结构的弯曲疲劳问题，便于确定相应结构的损伤特性、失效机理和维护方案；

5)形成了对新型弯曲试验件大变形、大载荷和高精度控制的试验能力。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种跨度可调且具有定位功能的弯曲试验夹具，其特征在于：包括两个夹具上支点(6)、两个夹具下支点(9)、上夹具导轨平台(5)、下夹具导轨平台(8)以及作动筒(2)，其中，上夹具导轨平台(5)与下夹具导轨平台(8)均设置有滑轨，并沿滑轨方向设置有刻度，所述滑轨内设有螺纹孔，所述夹具上支点(6)与上夹具导轨平台(5)滑动连接，并通过螺栓固定，夹具下支点(9)与下夹具导轨平台(8)滑动连接，并通过螺栓固定，所述下夹具导轨平台(8)通过试验机下夹头(10)固定在试验机加载框架(1)上，上夹具导轨平台(5)通过试验机上夹头(4)固定连接作动筒(2)。

2.如权利要求1所述的跨度可调且具有定位功能的弯曲试验夹具，其特征在于：所述试验机下夹头(10)与所述试验机上夹头(4)均为液压夹头。

3.如权利要求1所述的跨度可调且具有定位功能的弯曲试验夹具，其特征在于：所述作动筒(2)上设置有载荷传感器(3)。

4.如权利要求1所述的跨度可调且具有定位功能的弯曲试验夹具，其特征在于：还包括卡位装置(7)，所述卡位装置(7)可拆卸连接在夹具下支点(9)上，任一夹具下支点(9)上设置有两个卡位装置(7)，两个卡位装置(7)之间形成容纳槽，所述容纳槽适配试验件。