CN103712809A - 测试方法、测试装备和控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了测试方法、测试装备和控制系统。公开的是一种用于负载释放测试物体的方法，其中，负载通过并排定位的多个液压机构施加，每个液压机构将部分负载引入测试物体，使得测试物体在靠近其固定处的区域中具有最小挠曲、而在远离固定处的区域中具有最大挠曲，其中，负载按顺序从最大挠曲减小至最小挠曲；能基于压力差而自动并且非同步地负载释放测试物体的一种测试装备；能基于延迟时间而自动并且非同步地负载释放测试物体的一种测试装备以及用于这些测试装备的控制系统。

Description

测试方法、测试装备和控制系统

技术领域

本发明涉及一种用于采用权利要求1的前序来负载释放测试物体的方法、用于对测试物体负载测试的测试装备，特别是用于这样方法的执行，以及用于测试装备的控制系统。

背景技术

在结构测试中，负载被施加到测试中的结构元件。已知的测试装备包括并排定位的多个液压机构，每个液压机构将部分负载引入结构元件，使得结构元件在其靠近夹紧装置的该结构元件固定所在的区域处具有最小挠曲，而在其远离夹紧装置的区域具有最大挠曲。在紧急关断的情形下，可以出现超过了结构元件的负载能力的负载分布。为了避免这种情况，提供了确保以相同比例同步释放液压机构的控制系统。在一个已知方法中，通过对每个液压机构的两个压力腔室进行压力平衡来实现释放，由此液压机构被相互独立地复位。在类似于前述方法的另一已知方法中，通过可调整的节流阀来复位液压机构，使得液压机构之间的负载比例保持相等。在第三种已知方法中，使用用于释放测试物体的独立的冗余装置。

发明内容

本发明的目的在于形成一种用于负载释放测试物体的方法，其能够实现快速和可靠的负载释放而不会损伤测试物体；测试设备，其用于对测试物体负载测试，能够实现快速和可靠的释放而不会损伤测试物体，特别是用于这样方法的执行；以及还有用于这样测试设备的控制系统。

借由具有根据权利要求1特征的方法、借由具有权利要求6特征的测试设备、借由具有权利要求10特征的测试设备以及借由具有权利要求12特征的控制系统来实现该目的。

在用于对测试物体负载释放的创新性方法中，其中，负载由并排定位的多个液压机构施加，每个液压机构将部分负载引入测试物体，使得测试物体在靠近其固定处的区域中具有最小挠曲而在远离靠近固定处的区域中具有最大挠曲，该负载按顺序从最大挠曲减小至最小挠曲。

该方法能够实现测试物体的自动的和非同步的快速和可靠的释放，其中，通过开始于外部测试物体区域并且结束于内部测试物体区域，分别逐步地减小负载和挠曲。由此，避免了在紧急关断情形下的过载和由此对测试物体的损伤。

在一个实施方式中，靠近夹紧装置的液压机构根据远离夹紧装置的相邻液压机构的压力差而复位。在远的液压机构的压力差落到低于初步最小压力值之前，不复位近的液压机构。由此，可以避免用于分别使液压机构失活和复位的分立的控制单元，使得该方法可由其自身可靠地操作。

根据液体动力学替换方式，用液压方式测量差压。液压测量具有的优点在于负载释放测试物体无需电流源。即使测试装备的电流源失败，也能进行可靠的负载释放。因此，该替换方式是高度防故障的。

根据液体电力学替换方式，用电力方法测量差压。该替换方式比前述的液压替换方式更廉价；然而必须提供电流源。

在进一步的替换方式中，在延迟时间之后顺序地复位液压机构。可以实验地确定延迟时间，并且覆盖的时间段使得即使远离夹紧装置的液压机构的复位耗费异常长的时间，靠近夹紧装置的相邻液压机构也不会在达到预定的最小压力值之前复位。

一种用于对测试物体负载测试的创新性测试装备，特别是用于创新性方法的执行，包括用于固定测试物体的夹紧装置以及并排定位的每一个用于将部分负载引入测试物体的多个液压机构。测试装备进一步包括至少一个控制系统，用于测量远离夹紧装置的液压机构的压力腔室之间的差压，并且用于根据该差压复位靠近夹紧装置的相邻液压机构。

这种测试装备确保可靠的负载释放，易于安装和具有成本效益。

在一个实施方式中，所述至少一个控制系统包括差压致动控制阀以及旁路阀，其用于压力平衡靠近夹紧装置的液压机构的压力腔室中的压力，与差压致动控制阀操作连接。这种控制系统自动工作并且特别是没有任何电气部件。因此，可以省略电流源。

在替换方式中，该至少一个控制阀由液压比较器机构致动。借由液压比较器，消除了差压的液压不稳定性，使得可以精确地设置最小压力值。

在另一替换方式中，该至少一个控制系统包括电子差压致动控制单元，以及旁路阀，其用于压力平衡靠近夹紧装置的液压机构的压力腔室中的压力，与电子差压致动控制单元操作连接。该替换方式比前述液压替换方式更廉价；然而必须提供电流源。

另一种用于对测试物体负载测试的创新性测试装备，特别是用于创新性方法的执行，包括用于固定测试物体的夹紧装置以及并排定位的每一个用于将部分负载引入测试物体的多个液压机构。此外，测试装备包括至少一个控制系统，用于在复位远离夹紧装置的相应相邻液压机构的延迟时间之后复位靠近夹紧装置的液压机构。

因为仅需少量技术部件，特别是仅需少量电子部件，这种测试装备易于安装，具有成本效益并且高度可靠。

优选地，控制单元包括用于压力平衡靠近夹紧装置的液压机构的时间致动旁路阀。仅需要用于传输时间信号的信号管线用于致动旁路阀。

此外，创新性的控制系统被提供，其测量远离夹紧装置的液压机构的压力腔室之间的差压，并且用于根据该差压复位靠近夹紧装置的相邻液压机构，或者用于在复位远离夹紧装置的相应相邻液压机构的延迟时间之后复位靠近夹紧装置的液压机构。

这种控制系统能够实现测试物体的快速和可靠的负载释放而不损伤测试物体。

本发明的实施方式的其他优点示例是进一步的附属权利要求的主题。

附图说明

接下来在示意图的帮助下更详细地阐述了本发明实施方式的优选示例。在此：

图1示出了创新性测试装备的第一示意性实施方式；

图2示出了创新性测试装备的第二示意性实施方式；以及

图3示出了创新性测试装备的第三示意性实施方式。

具体实施方式

在图1中，示出了测试装备1，用于将负载施加于测试物体2以及用于负载释放该测试物体，特别是在紧急情形下。测试物体2是飞行器的结构元件，诸如例如纵向硬化元件。测试物体2固定在测试装备1的夹紧装置4中并且具有与夹紧装置4相关的内部区域、中心区域和外部区域。外部区域是离夹紧装置4最远的物体区域，而内部区域是最靠近夹紧装置4的物体区域。

测试装备1在所示实施例中包括第一、第二和第三液压机构6a、6b、6c，用于沿着垂直于测试物体的纵向方向的方向施加负载至测试物体2。液压机构6a、6b、6c并排定位，其中，每个液压机构6a、6b、6c将部分负载F₁、F₂、F₃引入测试物体2。部分负载F₁、F₂、F₃施加至测试物体2使得测试物体2在其靠近夹紧装置4的内部区域具有最小挠曲，而在其远离夹紧装置4的外部区域具有最大挠曲。

每个液压机构6a、6b、6c包括活塞8a、8b、8c，活塞可移动地引导在汽缸10a、10b、10c中并且将汽缸10a、10b、10c分别划分为两个压力腔室12a、14a和12b、14b和12c、14c。每个活塞6a、6b、6c与前活塞杆16a、16b、16c相连，前活塞杆在汽缸10a、10b、10c面向测试物体2的前面侧散置在汽缸10a、10b、10c中并且可以通过加压后压力腔室12a、12b、12c而被挤压靠着测试物体2。为了向后移动活塞8a、8b、8c，加压对应的前压力腔室14a、14b、14c。为了向每个活塞8a、8b、8c提供相同尺寸的两个相反压力有效表面18、20，具有与前活塞杆16a、16b、16c相同外直径的后活塞杆22a、22b、22c从活塞8a、8b、8c延伸并且在汽缸10a、10b、10c的后面侧散置在汽缸10a、10b、10c中。

第三液压机构6a具有用于对压力腔室12c、14c压力平衡的旁路阀24。旁路阀24分别通过压力管线26c、28c与压力腔室12c、14c的一个相连。弹簧30沿着其所示关闭方向偏压旁路阀24，在关闭方向压力腔室12c、14c之间的流体连接关闭。通过将打开力施加至旁路阀24，旁路阀24克服弹簧力进入其打开位置，在该位置中所述流体连接被打开并且平衡了压力腔室12c、14c，使得活塞8a仅通过测试物体2的由于其弹性形变而产生的释放力能够向上移动。在紧急情形下手动或者自动地施加打开力。

为了使得测试物体2能快速负载释放，提供了液体动力学控制系统32a、32b。每个控制系统32a、32b分别测量外部汽缸10c和10b的各自压力腔室12c、14c和12b、14b之间的差压并且分别根据差压而复位相邻的内部汽缸10b和10a。在示出了三个液压机构6a、6b、6c的所示实施方式中，提供两个控制系统32a、32b，其中，一个控制系统32b涉及第三和第二液压机构6c、6b，而一个控制系统32a涉及第二和第一液压机构6b、6a。

每个控制系统32a、32b包括旁路阀34a、34b，控制阀36a、36b，以及液压比较器38a、38b。

旁路阀34a、34b是压力致动的。它们分别通过压力管线26a、28a和26b、28b与压力腔室12a、14a和12b、14b的一个连接。旁路阀34a、34b由弹簧35a、35b沿它们的所示关闭方向偏压，在关闭方向中压力腔室12a、14a和12b、14b之间的流体连接分别被关闭。通过施加打开力至旁路阀34a、34b，旁路阀34a、34b克服弹簧力被移动至它们的打开位置，在它们的打开位置中，流体连接打开并且压力腔室12a、14a和12b、14b分别被平衡，使得各自的活塞8a、8b仅通过测试物体2的由于测试物体2的弹性形变产生的释放力而能够向上移动。

提供控制阀36a、36b以用于施加打开力至旁路阀32。它们是具有两个端口、两个关闭位置和一个打开位置的2端口/3通阀。一个端口与压力管线40流体连接。另一端口经由信号管线42a、42b与各自的旁路阀34a、34b流体连接。每个控制阀36a、36b由弹簧44a、44b偏压处于其打开位置，在打开位置中压力管线40与信号管线42a、42b流体连接并且因此施加用于将各自的旁路阀34a、34b移动到其打开位置中的打开力。在该状态下，各自的压力腔室12a、14a、12b、14b被压力平衡。在下部的关闭位置中，后压力腔室14a、14b中的压力比前压力腔室12a、12b中的压力高。在上部的关闭位置中，后压力腔室14a、14b中的压力比前压力腔室12a、12b中的压力低。在两个关闭位置中，中断了压力管线40和信号管线42a、42b之间的流体连接。

比较器38a、38b特别是用于消除压力差不稳定性。每个比较器38a、38b产生相对于控制阀36a、36b的弹簧力的相反力。每个比较器38a、38b包括活塞45a、45b，其被可移动地引导在汽缸46a、46b中并且将汽缸46a、46b分为两个汽缸腔室48a、50a和48b、50b。每个活塞34分别具有相同外直径的两个相对活塞杆52a、54a和52b、54b，散置在汽缸46a、46b中，处于汽缸46a、46b的相对侧。汽缸腔室48a、50a、48b、50b分别通过控制管线56a、58a和56b、58b与压力腔室12a、14a和12b、14b之一流体连接。

在紧急关断的情形下，负载按顺序并且非同步地从测试物体2的最大挠曲减小至最小挠曲。因此，在负载释放的开始，复位位于外部区域的第三液压机构6c，随后复位位于中心区域的第二液压机构6b，并且最后复位位于内部区域的第一液压机构6a。

首先，手动或者自动地施加打开信号至旁路阀24，使得第三汽缸10c被压力平衡，并且其活塞8c向后移动使得部分负载F3减小至零，并且消除了测试物体2的外部区域中的最大挠曲。如果压力腔室12c、14c之间的压力差跌落至最小压力值，优选地如果压力腔室12c、14c被平衡并且压力值是零，则打开控制阀36b并且液压或者气压打开信号施加至第二汽缸10b的旁路阀34b，使得第二汽缸10b被压力平衡并且其活塞8b向后移动。因此，部分负载F₂减小至零并且消除了测试物体2的中心区域中的挠曲。如果第二液压机构6b的压力腔室12b、14b之间的压力差跌落至最小压力值，优选地如果压力腔室12c、14c被平衡并且压力值是零，则打开控制阀36a并且液压或者气压打开信号施加至第一汽缸10a的旁路阀34a，使得第一汽缸10a被压力平衡并且其活塞8a向后移动。因此，部分负载F₁减小至零并且消除了测试物体2的内部区域中的挠曲。结果，测试物体2被负载释放。

换言之，当测试物体2在远离夹紧装置4处具有其最大挠曲并且在靠近夹紧装置4处具有其最小挠曲时，通过分别平衡外部液压机构6c和6b并且随后通过平衡相应的相邻内部液压机构6b、6c来释放负载。在第一释放步骤中，外部液压机构6c是第三液压机构6c，因为它最远离夹紧装置4，而内部液压机构是第二液压机构6b，因为它与外部液压机构6b相邻。在第二释放步骤中，外部液压机构是第二液压机构6b因为它现在最远离夹紧装置4，而内部液压机构是第一液压机构6a。

在图2中，示出了创新性测试装备1的第二实施方式。

根据第二实施方式，提供了液压电气控制系统32a、32b。因此，每个控制系统32a、32b分别具有两个压力传感器60a、62a和64a、64b，用于测量液压机构6b、6c的各自压力腔室12b、14b和12c、14c中的压力。此外，它们具有电控制单元64a、64b，每一个分别基于分别由压力传感器60a、62a和60b、62b测得的压力值而计算压力腔室12b、14b和12c、14c之间的压力差并且随后形成打开力以将它们的旁路阀34a、34b从其关闭位置移动至其打开位置。

与根据图1中第一实施方式的旁路阀34a、34b相反，第二实施方式中的旁路阀34a、34b由根据压力差产生的电信号致动。

在紧急关断的情形下，负载也按顺序并且非同步地从测试物体2的最大挠曲减小至最小挠曲。因此，在负载释放的开始，复位位于外部区域中的第三液压机构6c，随后复位位于中心区域中的第二液压机构6b，并且最后复位位于内部区域中的第一液压机构6a。

首先，打开信号施加至第三液压机构6c的旁路阀24，使得第三汽缸10c被压力平衡，并且其活塞8c向后移动使得部分负载F₃减小至零并且消除了测试物体2的外部区域中的最大挠曲。如果由控制单元64b计算的第三液压机构6c的压力腔室12c、14c之间的压力差跌落为最小压力值，优选地如果压力腔室12c、14c被平衡并且压力值为零，则控制单元64b产生至第二汽缸10b的旁路阀34b的打开信号，使得第二汽缸10b压力平衡并且其活塞8b向后移动。因此，部分负载F₂减小至零并且消除了测试物体2的中心区域中的挠曲。如果由控制单元64a计算的第二液压机构6b的压力腔室12b、14b之间的压力差跌落至最小压力值，优选地如果压力腔室12b、14b平衡并且压力值为零，则控制单元64a产生至第一汽缸10a的旁路阀34a的打开信号，使得第一汽缸10a压力平衡并且其活塞8a向后移动。因此，部分负载F₁减小至零并且消除了测试物体2的内部区域中的挠曲。结果，负载释放了测试物体2。

再次地，当测试物体2在其远离夹紧装置4处具有最大挠曲而在靠近夹紧装置4处具有最小挠曲时，通过分别平衡外部液压机构6c和6b并且随后通过平衡各自相邻的内部液压机构6b、6c来释放负载。在第一释放步骤中，外部液压机构6c是第三液压机构6c，因为它最远离夹紧装置4，而内部液压机构是第二液压机构6b，因为它靠近外部液压机构6b。在第二释放步骤中，外部液压机构是第二液压机构6b，因为它现在最远离夹紧装置4，而内部液压机构是第一液压机构6a。

在图3中示出了创新性测试装备1的第三实施方式。

根据第三实施方式，提供了控制系统32，其具有一个电控制单元64和用于紧急关断液压机构6a、6b、6c的多个旁路阀34a、34b、34c。与所示出的三个液压机构6a、6b、6c相关，提供了与控制单元64信号连接的三个旁路阀34a、34b、34c。

与根据图2中第二实施方式的旁路阀34a、34b相反，第三实施方式中的旁路阀34a、34b、34c由在预定的时间段之后并且分别延迟时间t而产生的电信号所致动。因此，旁路阀34a、34b、34c是时间致动阀。它们分别通过压力管线26a、28a和26b、28b和26c、38c与压力腔室12a、14a、12b、14b、12c、14c中的一个分别连接。旁路阀34a、34b、34c通过弹簧35a、35b、35c沿它们的所示关闭方向偏压，在所述关闭方向中压力腔室12a、14a和12b、14b和12c、12c之间的流体连接分别关闭。通过施加打开力至旁路阀34a、34b、34c，它们克服弹簧力移动到它们的打开位置中，在打开位置中流体连接打开并且压力腔室12a、14a和12b、14b和12c、14c分别平衡，使得相应的活塞8a、8b、8c仅通过测试物体2的由于其弹性形变产生的释放力能够向上移动。

控制单元64包括用于在延迟时间∆t之后产生打开信号（打开力）的计时器。延迟时间t是在两个相邻液压机构6a、6b、6c的压力平衡之间的时间段。优选地，延迟时间t是常数。控制单元64经由一个信号管线42a、42b、42c与每个旁路阀34a、34b、34c电相连。可以实验确定用于产生打开信号的延迟时间。

在紧急关断的情形下，负载也可以按顺序并且非同步地从测试物体2的最大挠曲减小至最小挠曲。因此，在负载释放的开始，复位位于外部区域中的第三液压机构6c，随后复位位于中心区域中的第二液压机构6b，以及最后复位位于内部区域中的第一液压机构6a。

首先，控制单元64在延迟时间t＝0处产生施加于第三液压机构6c的旁路阀34c的打开信号，使得第三汽缸10c压力平衡并且其活塞8c向后移动，使得部分负载F₃减小至零并且消除了测试物体2的外部区域中的最大挠曲。其次，在延迟时间t＝∆之后，控制单元64产生施加至第二液压机构6b的旁路阀34b的打开信号，使得第二汽缸10b压力平衡并且其活塞8b向后移动。因此，部分负载F₂减小至零并且消除了测试物体2的中心区域中的挠曲。第三，在相同的延迟时间t＝∆之后，并且因此加倍了从第三液压机构6c测得的延迟时间t＝2∆t，控制单元64产生了施加至第一液压机构6a的旁路阀34a的打开信号，使得第一汽缸10a压力平衡并且其活塞8a向后移动。因此，部分负载F₁减小至零并且消除了测试物体2的内部区域中的挠曲。结果，负载释放了测试物体2。

此外，当测试物体2在远离夹紧装置4处具有其最大挠曲而在靠近夹紧装置4处具有其最小挠曲时，通过分别平衡外部液压机构6c和6b并且随后通过平衡各自相邻的内部液压机构6b、6c来释放负载。在第一释放步骤中，外部液压机构6c是第三液压机构6c，因为它最远离夹紧装置4，而内部液压机构是第二液压机构6b，因为它与外部液压机构6b相邻。在第二释放步骤中，外部液压机构是第二液压机构6b，因为它现在最远离夹紧装置4，而内部液压机构是第一液压机构6a。

公开了一种用于负载释放测试物体的方法，其中，通过并排定位的多个液压机构施加负载，每个液压机构将部分负载引入测试物体，使得测试物体在靠近其固定处的区域中具有最小挠曲、而在远离固定处的区域中具有最大挠曲，其中，负载按顺序从最大挠曲减小至最小挠曲，还提供了能基于压力差而自动并且非同步地负载释放测试物体的一种测试装备，能基于延迟时间而自动并且非同步地负载释放测试物体的一种测试装备以及用于这样测试装备的控制系统。

附图标记

1 测试装备

2 测试物体

4 夹紧装置

6a、6b、6c 液压机构

8a、8b、8c 活塞

10a、10b、10c 汽缸

12a、12b、12c 后压力腔室

14a、14b、14c 前压力腔室

16a、16b、16c 前活塞杆

18 有效表面

20 有效表面

22a、22b、22c 后活塞杆

24 旁路阀

26a、26b、26c 压力管线

28a、28b、28c 压力管线

30 弹簧

32、32a、32b 控制系统

34a、34b、34c 旁路阀

35a、35b、35c 弹簧

36a、36b 控制阀

38a、38b 比较器

40 压力管线

42a、42b 信号管线

44a、44b 弹簧

45a、45b 活塞

46a、46b 汽缸

48a、48b 汽缸腔室

50a、50b 汽缸腔室

52a、52b 活塞杆

54a、54b 活塞杆

56a、56b 控制线

58a、58b 控制线

60a、60b 压力传感器

62a、62b 压力传感器

64、64a、64b 控制单元

F₁、F₂、F₃ 部分负载。

Claims (12)

1.一种用于负载释放测试物体（2）的方法，其中，负载通过并排定位的多个液压机构（6a、6b、6c）施加，所述多个液压机构的每一个将部分负载（F₁、F₂、F₃）引入所述测试物体（2），使得所述测试物体（2）在靠近其固定处的区域中具有最小挠曲而在远离所述固定处的区域中具有最大挠曲，其特征在于，所述负载按顺序从所述最大挠曲减小至所述最小挠曲。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，靠近夹紧装置（4）的液压机构（6a、6b）根据远离夹紧装置（4）的相邻液压机构（6b、6c）的压力差复位。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述压力差是用液压方法测量的。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述压力差是用电子学方法测量的。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述液压机构（6a、6b、6c）按顺序在延迟时间（t）之后复位。

6.用于对测试物体（2）负载测试的测试装备（1），特别是用于执行根据前述权利要求之一所述的方法，包括用于固定所述测试物体（2）的夹紧装置（4）以及每一个均用于将部分负载（F₁、F₂、F₃）引入所述测试物体（2）的并排定位的多个液压机构（6a、6b、6c），以及包括至少一个控制系统（32a、32b），用于测量远离所述夹紧装置（4）的液压机构（6b、6c）的压力腔室（12b、14b、12c、14c）之间的压力差，并且用于根据所述压力差而复位靠近所述夹紧装置（4）的相邻液压机构（6a、6b）。

7.根据权利要求6所述的测试装备，其中，所述至少一个控制系统（32a、32b）包括差压致动控制阀（36a、36b）和用于压力平衡靠近所述夹紧装置（4）的液压机构（6a、6b）的压力腔室（12a、14a、12b、14b）中的压力的旁路阀（34a、34b），所述旁路阀与所述差压致动控制阀（32a、32b）操作连接。

8.根据权利要求7所述的测试装备，其中，所述至少一个控制阀（32a、32b）由液压比较器（38a、38b）致动。

9.根据权利要求6所述的测试装备，其中，所述至少一个控制系统（32a、32b）包括电子差压致动控制单元（64a、64b）以及用于压力平衡靠近所述夹紧装置（4）的液压机构（6a、6b）的压力腔室（12a、14b、12b、14b）中压力的旁路阀（34a、34b），所述旁路阀与所述电子压力差致动控制单元（64a、64b）操作连接。

10.一种用于对测试物体（2）负载测试的测试装备，特别是用于执行根据权利要求1至5所述的方法，包括用于固定所述测试物体（2）的夹紧装置（4）以及每一个均用于将部分负载（F₁、F₂、F₃）引入所述测试物体（2）的并排定位的多个液压机构（6a、6b、6c），以及包括至少一个控制系统（32），用于在复位远离所述夹紧装置（4）的相邻液压机构（6b、6c）的延迟时间（t）之后复位靠近所述夹紧装置（4）的液压机构（6a、6b）。

11.根据权利要求10所述的测试装备，其中，所述控制单元（64）包括用于压力平衡靠近所述夹紧装置（4）的液压机构（6a、6b、6c）的时间致动旁路阀（34a、34b、34c）。

12.用于根据权利要求6至11所述的测试装备（2）的控制系统（32、32a、32b）。

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