CN104215445A - 一种加筋壁板压缩试验装置 - Google Patents

Abstract

一种加筋壁板压缩试验装置，属于结构强度试验领域。其特征在于，确定上夹持组件和下夹持组件的重心位置；将试件的端面与加载支撑板贴合，使试件的端面的形心与上夹持组件和下夹持组件的重心位置重合；安装内部固定块和外部固定块，确保将试件的筋条夹紧；安装右夹紧块和左夹紧块，并用固定螺栓与加载支撑板连接；在试件的壁板一侧安装挡板，用夹紧螺栓拧紧，并用挡板固定螺栓与加载支撑板连接，完成试件两端的安装。本发明可以真实模拟结构的载荷传递方式，使试件的壁板和加强筋条同时承载，而且不削弱试件的夹持区域，无需对试件的夹持区域进行加强，采用便于安装和拆卸的夹紧机构，大大简化了试验安装和换装的过程，并可重复使用。

Description

一种加筋壁板压缩试验装置

技术领域

本发明属于结构强度试验领域，涉及一种加筋壁板的压缩试验装置。

背景技术

加筋壁板结构为航空制造领域的常用结构，广泛应用于飞机的机身、机翼，平尾、垂尾等重要承力部件上。作为加强结构的筋条形式通常有T型,J型，I型和帽型等。因加强筋条不便于夹持固定，常用的加筋壁板压缩试验方式为通过多排铆钉(螺栓)将四个夹板分别与壁板两端连接，夹板上设有开槽，用于绕开壁板上的加强筋条，然后对夹板施加压缩载荷，载荷通过铆钉(螺栓)传递到壁板，再通过壁板传到筋条上。

因在试件上打铆钉(螺栓)会削弱试件的强度，故需对试件夹持区域进行局部加强，而多排铆钉(螺栓)传递载荷的不均匀性可能会使壁板局部受载不均而出现非预期破坏，另外，通过壁板传递载荷到加强筋条的传力方式偏于保守，通常不能反映结构的最大承载能力。

发明内容

本发明的目的：

设计一种加筋壁板端面压缩试验装置，不削弱试件的强度，无需加强试件的夹持区域，能够真实模拟结构传力方式，实现壁板和加强筋条同时受载，并简化试验安装工艺和试件制造工艺。

本发明的技术方案：

一种加筋壁板压缩试验装置，其特征在于，包括上夹持组件和下夹持组件，上夹持组件和下夹持组件结构相同，上下对称；

上夹持组件和下夹持组件均包括：加载支撑板，右夹紧块，内部固定块，外部固定块，左夹紧块和挡板；

安装步骤为：首先确定上夹持组件和下夹持组件的重心位置，并在加载支撑板上标出；其次，将试件的端面与加载支撑板贴合，并使试件的端面的形心与上夹持组件和下夹持组件的重心位置重合；然后，安装内部固定块和外部固定块，确保将试件的筋条夹紧，并用固定螺栓与加载支撑板连接；第四，安装右夹紧块和左夹紧块，并用固定螺栓与加载支撑板连接；最后，在试件的壁板一侧安装挡板，用夹紧螺栓拧紧，并用挡板固定螺栓与加载支撑板连接，由此完成试件两端的安装。

在内部固定块、外部固定块、左夹紧块和右夹紧块的边缘区域都含有与试件筋条与壁板过渡区域相对应的倒角或型面，以保证与试件完全贴合。内部固定块，外部固定块，左夹紧块和右夹紧块通过固定螺栓与加载支撑板上的螺栓孔连接，用于固定试件加强筋条的两侧并限制试件壁板的法向自由度，固定螺栓的尾部不超出加载支撑板的厚度。

加载支撑板与试件的端面接触，用于传递压缩载荷，所以应足够平滑以保证载荷传递的均匀性。内部固定块和外部固定块位于加强筋条的两侧，用于夹持筋条并与加载支撑板连接，其形状根据筋条的类型可设计成相同或不同。其中，对于J型筋条，内部固定块位于筋条的下方。对于结构对称的筋条(如T型、I型、帽型)，内部固定块和外部固定块位置可互换。挡板与试件的壁板一侧接触，用于限制试件壁板的法向自由度。夹紧螺栓用于连接挡板与左夹紧块和右夹紧块。挡板固定螺栓用于挡板与加载支撑板上的螺栓孔连接，挡板固定螺栓的尾部不超出加载支撑板的厚度。

两侧夹紧螺栓的最小间距应略大于试件的宽度。挡板固定螺栓的数量根据试件的宽度而定，位置可均布或与试件筋条之间的区域相对应以使装置对试件的支持刚度更加均匀。

加载支撑板上还含有可调节的腰型孔，用于连接加载设备或平台，可消除试验装置的自重对载荷的影响，同时增加装置的压缩稳定性，并可调节载荷施加点的位置，以使试验载荷通过试件端面的形心。

内部固定块和外部固定块的数量根据加筋壁板的加强筋条数量确定，内部固定块、外部固定块、左夹紧块、右夹紧块和挡板的高度根据试件要求的夹持区域确定。

本发明的关键点：

包括上夹持组件和下夹持组件，上夹持组件和下夹持组件结构相同，上下对称。上(下)夹持组件包括：加载支撑板、内部固定块、外部固定块、左夹紧块、右夹紧块、固定螺栓、挡板，夹紧螺栓和挡板固定螺栓；

在内部固定块、外部固定块、左夹紧块和右夹紧块的边缘区域都含有与试件筋条与壁板过渡区域相对应的倒角或型面，以保证与试件完全贴合；

内部固定块，外部固定块，左夹紧块和右夹紧块通过固定螺栓与加载支撑板上的螺栓孔连接，且固定螺栓的尾部不超出加载支撑板的厚度。

安装时，试件端面与加载支撑板贴合，壁板一侧与挡板接触，并使每根加强筋条位于内部固定块和外部固定块之间并夹紧，然后通过夹紧螺栓将挡板与左夹紧块和右夹紧块固定，再用挡板固定螺栓将挡板与加载支撑板上的螺栓孔连接，挡板固定螺栓的尾部不超出加载支撑板的厚度。

两侧夹紧螺栓的最小间距大于试件的宽度。挡板固定螺栓的位置可均布或与试件筋条之间的区域相对应以使装置对试件的支持刚度更加均匀。

内部固定块和外部固定块的数量根据加筋壁板的加强筋条数量确定，内部固定块、外部固定块、左夹紧块、右夹紧块和挡板的高度根据试件要求的夹持区域确定。

加载支撑板上含有可调节的腰型孔，用于连接加载设备或平台，可消除试验装置的自重对载荷的影响，并可调节载荷施加点的位置，以使试验载荷通过试件端面的形心。

本发明的有益效果：

本发明可以真实模拟结构的载荷传递方式，使试件的壁板和加强筋条同时承载，而且不削弱试件的夹持区域，无需对试件的夹持区域进行加强。本发明采用便于安装和拆卸的夹紧机构，大大简化了试验安装和换装的过程，并可重复使用。

附图说明

图1为该发明的一种总体安装图

图2为该发明上、下夹持组件的剖视图

图3为该发明实施例1的装配剖视图

图4为该发明实施例2的装配剖视图

图5为该发明实施例3的装配剖视图

图6为该发明实施例4的装配剖视图

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。参见图1和图2。一种加筋壁板端面压缩试验装置，包括上夹持组件1，下夹持组件2和试件3。其中，上夹持组件1和下夹持组件2结构相同，上下对称。上夹持组件1包括：第一加载支撑板1a，第一右夹紧块1b，第一内部固定块1c，第一外部固定块1d，第一固定螺栓1e，第一左夹紧块1f，第一夹紧螺栓1g，第一挡板1h，和第一挡板固定螺栓1i。安装前，先确定上夹持组件1的重心位置，并在第一加载支撑板1a上标出。安装时，将试件的端面与第一加载支撑板1a贴合，并使试件3的端面的形心与上夹持组件1的重心位置重合。之后，安装第一内部固定块1c和第一外部固定块1d，确保将试件3的筋条夹紧，并用第一固定螺栓1e与第一加载支撑板1a连接；然后，安装第一右夹紧块1b和第一左夹紧块1f，并用第一固定螺栓1e与第一加载支撑板1a连接；最后，在试件3的壁板一侧安装第一挡板1h，用第一夹紧螺栓1g拧紧，并用第一挡板固定螺栓1i与第一加载支撑板1a连接。试件3另一侧的安装步骤同上。

待试件3的两侧安装完成后，通过第一加载支撑板1a上的调节腰型孔与加载设备或平台用螺栓连接，并调整好加载点位置，确保载荷合力点通过试件3的端面形心。

本发明通过夹紧机构来限制加筋壁板的法向自由度，通过调节加载位置和固定夹持组件来增加试验的压缩稳定性，在不削弱试件强度的前提下，保证了试件壁板和筋条同时承载，并大大简化了试验安装和换装过程。

一种加筋壁板压缩试验装置，其特征在于，包括上夹持组件1和下夹持组件2，上夹持组件1和下夹持组件2结构相同，上下对称；

上夹持组件1包括：第一加载支撑板1a，第一右夹紧块1b，第一内部固定块1c，第一外部固定块1d，第一固定螺栓1e，第一左夹紧块1f，第一夹紧螺栓1g，第一挡板1h，和第一挡板固定螺栓1i；

下夹持组件2包括：第二加载支撑板2a，第二右夹紧块2b，第二内部固定块2c，第二外部固定块2d，第二固定螺栓2e，第二左夹紧块2f，第二夹紧螺栓2g，第二挡板2h，和第二挡板固定螺栓2i；

试件3为J型加筋壁板，共4根加强筋条，3个第一内部固定块1c位于J型筋条下方，并分别用2个第一固定螺栓1e与第一加载支撑板1a连接，3个第一外部固定块1d位于筋条外侧，

本加筋壁板压缩试验装置的安装步骤为：首先确定上夹持组件1的重心位置，并在第一加载支撑板1a上标出；其次，将试件3的端面与第一加载支撑板1a贴合，并使试件3的端面的形心与上夹持组件1的重心位置重合；然后，安装第一内部固定块1c和第一外部固定块1d，确保将试件3的筋条夹紧，并用第一固定螺栓1e与第一加载支撑板1a连接；第四，安装第一右夹紧块1b和第一左夹紧块1f，并用第一固定螺栓1e与第一加载支撑板1a连接；最后，在试件3的壁板一侧安装第一挡板1h，用第一夹紧螺栓1g拧紧，并用第一挡板固定螺栓1i与第一加载支撑板1a连接，由此完成试件3一端的安装；试件3另一端的安装步骤同上；

待试件3的两端安装完成后，通过第一加载支撑板1a上的调节腰型孔与加载设备或平台用螺栓连接，并调整好加载点位置，确保载荷合力点通过试件3的端面形心。

实施例1：

试件3为J型加筋壁板，共4根加强筋条，3个第一内部固定块1c位于J型筋条下方，并分别用2个第一固定螺栓1e与第一加载支撑板1a连接，3个第一外部固定块1d位于筋条外侧，并分别通过3个第一固定螺栓1e与第一加载支撑板1a连接。第一左夹紧块1f位于筋条下方，通过2个第一固定螺栓1e与第一加载支撑板1a连接，并与第一挡板1h通过第一夹紧螺栓1g连接；右夹紧块位于筋条外部，通过3个第一固定螺栓1e和第一加载支撑板1a连接，并与第一挡板1h通过第一夹紧螺栓1g连接。第一挡板1h通过3个第一挡板固定螺栓1i与第一加载支撑板1a连接。

实施例2，试件3为T型加筋壁板，共4根加强筋条，采用了3个第一内部固定块1c，3个第一外部固定块1d和3个第一挡板固定螺栓1i。

实施例3，试件3为I型加筋壁板，共4根加强筋条，采用了3个第一内部固定块1c，3个第一外部固定块1d和3个第一挡板固定螺栓1i。

实施例4，试件3为帽型加筋壁板，共4根加强筋条，采用了3个第一内部固定块1c，3个第一外部固定块1d和3个第一挡板固定螺栓1i。

Claims (7)

1.一种加筋壁板压缩试验装置，其特征在于，包括上夹持组件和下夹持组件，上夹持组件和下夹持组件结构相同，上下对称；

上夹持组件和下夹持组件均包括：加载支撑板，左夹紧块、右夹紧块，内部固定块，外部固定块和挡板；

安装步骤为：首先确定上夹持组件和下夹持组件的重心位置，并在加载支撑板上标出；其次，将试件的端面与加载支撑板贴合，并使试件的端面的形心与上夹持组件和下夹持组件的重心位置重合；然后，安装内部固定块和外部固定块，确保将试件的筋条夹紧，并用固定螺栓与加载支撑板连接；第四，安装右夹紧块和左夹紧块，并用固定螺栓与加载支撑板连接；最后，在试件的壁板一侧安装挡板，用夹紧螺栓拧紧，并用挡板固定螺栓与加载支撑板连接，由此完成试件两端的安装。

2.根据权利要求1所述的加筋壁板压缩试验装置，其特征在于，所述加载支撑板上含有可调节的腰型孔，用于连接加载设备或平台，试件两端安装完成后，加载支撑板通过腰型孔与加载设备或平台用螺栓连接，通过调整加载点位置，保证载荷合力点通过试件的端面形心。

3.根据权利要求1所述的加筋壁板压缩试验装置，其特征在于，所述在内部固定块、外部固定块、左夹紧块和右夹紧块的边缘区域都含有与试件筋条与壁板过渡区域相对应的倒角或型面，保证与试件完全贴合。

4.根据权利要求1所述的加筋壁板压缩试验装置，其特征在于，所述内部固定块，外部固定块，左夹紧块和右夹紧块通过固定螺栓与加载支撑板上的螺栓孔连接，且固定螺栓的尾部不超出加载支撑板的厚度。

5.根据权利要求1所述的加筋壁板压缩试验装置，其特征在于，所述试件端面与加载支撑板贴合，壁板一侧与挡板接触，并使每根加强筋条位于内部固定块和外部固定块之间并夹紧，然后通过夹紧螺栓将挡板与左夹紧块和右夹紧块固定，再用挡板固定螺栓将挡板与加载支撑板上的螺栓孔连接，挡板固定螺栓的尾部不超出加载支撑板的厚度。

6.根据权利要求1所述的加筋壁板压缩试验装置，其特征在于，所述两侧夹紧螺栓的最小间距大于试件的宽度。

7.根据权利要求1所述的加筋壁板压缩试验装置，其特征在于，所述挡板固定螺栓的位置均布或与试件筋条之间的区域相对应，以使装置对试件的支持刚度均匀。