CN104155187A - 一种密闭容器强度验证试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于验证试验方法领域，涉及一种密闭容器的静强度验证试验方法。其特征在于，模拟密闭容器的真实受载情况，采用密闭容器内、外同时施加载荷的方式进行静强度试验。其有益效果是：将密闭容器静强度试验原内部充压方式变为内部充压和外部加载同时实施，静强度试验载荷的模拟更加真实、准确；可以解决在密闭容器密封性很差（漏气严重）或充压载荷较大情况（外部设施无法提供如此大压力），试验载荷无法施加的问题，将载荷进行分离，便于试验实施，保障试验成功。

Description

一种密闭容器强度验证试验方法

技术领域

本发明属于验证试验方法领域，涉及一种密闭容器的静强度验证试验方法。其特征在于，模拟密闭容器的真实受载情况，采用密闭容器内、外同时施加载荷的方式进行静强度试验。 

背景技术

现代飞机制造业或其他很多制造行业都会涉及到密闭容器，为了充分发挥结构的综合效能，大多采用整体式结构布局。密闭容器既是一种功能构件，装载液体或气体，满足盛装功能的需要(不漏)；同时又是结构件，具有一定的承受载荷的能力，而不致发生破坏(不坏)。能否满足上述要求，必须经过静力试验的考核。 

密闭容器外表面大多裸露在空气中，承受一定的气动载荷和内部压力，按其内盛装物又可分为气体容器和液体容器，气体容器所承受的载荷示意图见图2，液体容器所承受的载荷示意图见图3，二者差别在于液体高度产生的压强。 

前面已经介绍过，为了验证密闭容器强度能否满足要求，必须进行静力试验考核，那么如何实施静力试验呢？以往试验是将图2或图3中各种载荷进行叠加，然后以气体压力的方式，对密闭容器进行充压来实现加载。这样做的好处是便于试验实施，但其弊端也十分明显，就是试验压力为固定值，而实际密闭容器内各处压力值不尽相同，这样就不能够完全真实考核到密闭容器各处的强度储备。 

前面已经介绍过，为了验证密闭容器强度能否满足要求，必须进 行静力试验考核，那么如何实施静力试验呢？以往试验是将图2或图3中各种载荷进行叠加，然后以气体压力的方式，对密闭容器进行充压来实现加载。这样做的好处是便于试验实施，但其弊端也十分明显，就是试验压力为固定值，而实际密闭容器内各处压力值不尽相同，这样就不能够完全真实考核到密闭容器各处的强度储备。 

本文模拟密闭容器的真实受载情况，采用密闭容器内、外同时施加载荷的方式进行静强度试验。 

发明内容

在密闭容器内部施加增压值，在密闭容器外部通过粘贴在表面的胶布带加载来实现气动载荷和液体压强的施加，即内压(气压)与外载荷(胶布带载荷)联合加载进行试验。 

一种密闭容器强度验证试验方法，密闭容器内部装有气体或液体，其特征在于，包括如下步骤： 

第一，根据密闭容器实际使用状态，计算密闭容器的内部压力值P₁；根据密闭容器外部受载情况(包括其停放姿态)，计算密闭容器在所有状态下的内液体(气体无需计算)压强值和密闭容器外表面气动载荷值P₂； 

第二，将可能同时出现的情况进行组合，选取典型情况的计算值P₁和P₂，确定为试验的实施载荷； 

第三，建立密闭容器的有限元模型，按载荷组合情况分别施加第二步载荷，进行计算分析，得到应力分布和强度薄弱部位； 

第四，对密闭容器的强度薄弱部位粘贴电阻应变片，作为静力试 验过程中的测量和监控点； 

第五，对密闭容器外表面根据气动载荷分布和液体压强(气体无需计算)分布进行各点胶布带载荷计算； 

第六，在密闭容器外表面粘贴胶布带，连接胶布带加载杠杆，连接内部充压点管路； 

第七，同步施加内部充压值和外部胶布带载荷进行静强度试验，直至试验载荷最大值。加载示意图见图1。 

本发明的优点是： 

(1)将密闭容器静强度试验原内部充压方式变为内部充压和外部加载同时实施，静强度试验载荷的模拟更加真实、准确； 

(2)可以解决在密闭容器密封性很差(漏气严重)或充压载荷较大情况(外部设施无法提供如此大压力)，试验载荷无法施加的问题，将载荷进行分离，便于试验实施，保障试验成功。 

附图说明

附图1是试验加载示意图 

附图2是气体容器受载示意图 

附图3是液体容器受载示意图 

具体实施方式

下面通过具体的实施例子(燃油箱)并结合附图对本发明作进一步详细的描述。 

第一，飞机正常飞行时，燃油箱的内部增压值为飞机机动飞行时，油箱可能出现的最大内部增压值为130kPa。根据 GJB67A.2-2008《军用飞机强度和刚度规范飞行载荷》，计算时考虑1.33倍或2倍的安全系数，P₁＝ΔP×2(或1.33)，其中P₁为内部压力值； 

对于燃油浸泡区域的燃油箱，外部压力按以下公式进行计算： 

P₂＝ρn_xgh_x+ρn_ygh_y+ρn_zgh_z+P' 

其中：ρ—燃油密度； 

n_x、n_y、n_z—过载值； 

g—重力加速度，取9.80665； 

h_x、h_y、h_z—压力计算点到燃油液面的垂直高度； 

P'—壁板表面的气动吸力。 

第二，将第一步计算情况进行组合，选取典型情况的计算值，确定为试验的实施载荷，具体见表1。 

表1试验情况及施加载荷 

第三，建立燃油箱的有限元模型，按载荷组合情况分别施加表1中载荷，进行计算分析，得到应力分布和强度薄弱部位； 

第四，对燃油箱的强度薄弱部位粘贴电阻应变片，作为静力试验过程中的测量和监控点； 

第五，对燃油箱外表面根据气动载荷分布和液体压强分布进行各点胶布带载荷计算； 

第六，在燃油箱外表面粘贴胶布带，连接胶布带加载杠杆，连接 内部充压点管路； 

第七，同步施加内部充压值和外部胶布带载荷进行燃油箱静强度试验，直至试验载荷最大值。 

本技术不仅适用于单个腔体密闭容器静强度试验，同样适用于多个连通腔体的密闭容器静强度试验，但需要在载荷计算时需考虑不同使用状态下各个腔体压力的变化情况，同时在试验实施时要对各个腔体进行单独的分隔密封。 

Claims (1)

1.一种密闭容器强度验证试验方法，密闭容器内部装有气体或液体， 

其特征在于，包括如下步骤： 

第一，根据密闭容器实际使用状态，计算密闭容器的内部压力值P₁；根据密闭容器外部受载情况(包括其停放姿态)，计算密闭容器在所有状态下的内液体(气体无需计算)压强值和密闭容器外表面气动载荷值P₂； 

第二，将可能同时出现的情况进行组合，选取典型情况的计算值P₁和P₂，确定为试验的实施载荷； 

第三，建立密闭容器的有限元模型，按载荷组合情况分别施加第二步载荷，进行计算分析，得到应力分布和强度薄弱部位； 

第四，对密闭容器的强度薄弱部位粘贴电阻应变片，作为静力试验过程中的测量和监控点； 

第五，对密闭容器外表面根据气动载荷分布和液体压强(气体无需计算)分布进行各点胶布带载荷计算； 

第六，在密闭容器外表面粘贴胶布带，连接胶布带加载杠杆，连接内部充压点管路； 

第七，同步施加内部充压值和外部胶布带载荷进行静强度试验，直至试验载荷最大值。