CN105136659A - 一种固支边界复材框拉脱试验装置及方法 - Google Patents

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刘晶
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Abstract

本发明公开了一种固支边界复材框拉脱试验装置，涉及航空技术领域。所述固支边界复材框拉脱试验装置包含复材框(1)、安装平台(2)及压板(3)，复材框(1)与蒙皮(4)粘接固定组成试验件，蒙皮(4)的两端安装在安装平台(2)与压板(3)之间，并通过螺栓固定。试验时，在复材框(1)与安装平台(2)上施加一个对拉的力，直至复材框(1)与蒙皮(4)粘接部分拉脱，记录此时施加的外力值F。本发明的有益之处在于：结构简单，操作方便，既能实现机身平板复材框的拉脱试验，又能实现机身曲面复材框的拉脱试验。

Description

一种固支边界复材框拉脱试验装置及方法
技术领域
本发明涉及航空技术领域，具体涉及一种固支边界复材框拉脱试验装置及方法。
背景技术
金属飞机结构中，框和蒙皮一般采用铆接或螺接的连接方式，与金属结构不同的是，复合材料框和蒙皮的连接采用胶结固化的方式。由于框与蒙皮连接的重要性，飞机设计中一般都需要进行框的拉脱试验。国内外在进行该类试验时，一般忽略蒙皮曲率的影响，将机身壁板等效为平板结构进行拉脱试验。这样的做法使得试验件的设计和试验实施相对简单，但由于没有完全模拟机身结构，使得试验结果与实际有偏差。
发明内容
本发明的目的是提供一种固支边界复材框拉脱试验装置及方法，以解决背景技术中存在的至少一种问题。
本发明的技术方案是：一种固支边界复材框拉脱试验装置，包含复材框、安装平台及压板，复材框与蒙皮粘接固定组成试验件，蒙皮的两端安装在安装平台与压板之间，并通过螺栓固定。
优选地，所述复材框由两块相互垂直的第一平板及第二平板组成，复材框为一体成型。
优选地，所述第一平板的两侧面通过螺栓对称固定有两块拉板，拉板上与所述连接螺栓相对的一侧设置有第一拉力孔，第一拉力孔用于试验时施加外力。
优选地，所述安装平台设置有安装板和拉力板，安装板和拉力板之间固定连接。
优选地，所述安装板设置为平板或曲面板。
优选地，所述拉力板上设置有第二拉力孔，用于与施加外力的试验设备连接。
一种固支边界复材框拉脱试验方法，采用如上所述的固支边界复材框拉脱试验装置，包括以下步骤：
步骤一：被测件蒙皮选用碳纤维复合材料，根据安装平台的安装尺寸配作试件；
步骤二：采用环氧树脂胶将被测试件蒙皮与复材框中温固化粘接在一起，完成后放置24小时；
步骤三：将粘接好的试验件用螺栓固定在安装平台与压板之间；
步骤四：将装配好的固支边界复材框拉脱试验装置通过第二拉力孔连接到施加外力的试验设备上。
步骤五：通过第一拉力孔给复材框施加一个垂直于第二平板的外力，记录蒙皮与复材框拉脱时的力F值；
步骤六：更换被测试件，其余设置不变，再次获取F值，根据理论计算判断所述F值的有效性，并将有效值记为F'；
步骤七：被测试验件至少获取3个有效值F'，取有效值的最小F'值作为蒙皮与复材框拉脱的安全值。
本发明的有益之处在于：结构简单，操作方便，既能实现机身平板复材框的拉脱试验，又能实现机身曲面复材框的拉脱试验。
附图说明
图1是本发明一实施例的固支边界复材框拉脱试验装置的结构示意图；
图2是图1所示的固支边界复材框拉脱试验装置的安装平台的示意图；
图3是本发明第二实施例的固支边界复材框拉脱试验装置的安装平台的示意图；
图4是图3所示的安装平台的俯视图。
其中：1-复材框，2-安装平台，3-压板，4-蒙皮，5-拉板，11-第一平板，12-第二平板，21-安装板，22-拉力板。
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。
实施例1：
如图1、图2所示，一种固支边界复材框拉脱试验装置，包含有复材框1、安装平台2及压板3。
复材框1与蒙皮4粘接固定组成试验件，蒙皮4的两端安装在安装平台2与压板3之间，并通过螺栓固定；试验时，在复材框1与安装平台2上施加一个对拉的力。
复材框1由两块相互垂直第一平板11及第二平板12组成，复材框1为一体成型，并且在第一平板11的两侧通过螺栓对称固定有两块拉板5，并且在拉板5上与所述固定螺栓相对的一侧设置有第一拉力孔，第一拉力孔用于试验时施加外力。第二平板12与蒙皮4通过粘接固定连接。可以理解的是，复材框1也可以根据实际情况设定。例如，在一个备选实施例中，复材框1上没有设置拉板5，在第一平板11上设置有拉力孔，可以将拉脱试验的外力直接加载在复材框1的拉力孔上。
安装平台2设置有安装板21和拉力板22，安装板21和拉力板22之间通过焊接固定连接。安装板21设置有2件，分别焊接在拉力板22的两端，其形状设置为长方形平板，并在其表面设置有连接通孔，连接通孔用于和压板3固定连接。在拉力板22的中心设置有第二拉力孔，第二拉力孔用于拉脱试验时将所述固支边界复材框拉脱试验装置与施加外力的试验设备连接。可以理解的是，安装板21也可以根据实际情况设定。例如，在一个备选实施例中，安装板21的形状设置为正方形。
实施例2：
实施例2与所述实施例1基本相同，其不同之处在于：安装板21设置有1件，其长度与拉力板22的长度相同，并且通过焊接与拉力板22固定连接。安装板21上设置有多个连接孔，用于和压板3连接，并在压板3和安装板21之间夹紧蒙皮4。
本实施例的有益之处在于：通过调节压板3的位置，可以改变蒙皮4的固定位置，实现蒙皮4在不同刚度条件下的拉脱试验。
实施例3：
实施例3与所述实施例1基本相同，其不同之处在于：安装板21设置为曲面板，相应压板3与安装板21的配合面也设置为曲面。蒙皮4被安装在压板3和安装板21之间，同时与蒙皮4粘接固定的复材框1的面也设置为相同曲面。
本实施例的有益之处在于：通过将压板3、安装板21及复材框1与蒙皮4接触的面设置成为曲面，可以模拟机身曲面复材框的拉脱，通过实验测得蒙皮4的曲率对拉脱力的影响。
一种固支边界复材框拉脱试验方法，采用如上所述的任意一种固支边界复材框拉脱试验装置，包括以下步骤：
步骤一：被测件蒙皮4选用碳纤维复合材料，根据安装平台2的安装尺寸配作试件；蒙皮4的宽度根据与复材框1上第二平板12配合的尺寸制作，蒙皮4的长度根据安装平台2的长度制作。
步骤二：采用环氧树脂胶将被测试件蒙皮4与复材框1中温固化粘接在一起，完成后放置24小时；
步骤三：将粘接好的试验件用螺栓固定在安装平台2与压板3之间；
步骤四：将装配好的固支边界复材框拉脱试验装置通过第二拉力孔连接到施加外力的试验设备上。
步骤五：通过第一拉力孔给复材框1施加一个垂直于第二平板12的外力，记录蒙皮4与复材框1拉脱时的力F值；
步骤六：更换被测试件，其余设置不变，再次获取F值，根据理论计算判断所述F值的有效性，并将有效值记为F'；
步骤七：被测试验件至少获取3个有效值F'，取有效值的最小F'值作为蒙皮4与复材框1拉脱的安全值。
在设计飞机时，蒙皮与复材框的固定力必须大于上述最小F'的值。
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 (7)

1.一种固支边界复材框拉脱试验装置，其特征在于：包含复材框(1)、安装平台(2)及压板(3)，复材框(1)与蒙皮(4)粘接固定组成试验件，蒙皮(4)的两端安装在安装平台(2)与压板(3)之间，并通过螺栓固定。
2.根据权利要求1所述的固支边界复材框拉脱试验装置，其特征在于：所述复材框(1)由两块相互垂直的第一平板(11)及第二平板(12)组成，复材框(1)为一体成型。
3.根据权利要求2所述的固支边界复材框拉脱试验装置，其特征在于：所述第一平板(11)的两侧面通过螺栓对称固定有两块拉板(5)，拉板(5)上与所述连接螺栓相对的一侧设置有第一拉力孔，第一拉力孔用于试验时施加外力。
4.根据权利要求1所述的固支边界复材框拉脱试验装置，其特征在于：所述安装平台(2)设置有安装板(21)和拉力板(22)，安装板(21)和拉力板(22)之间固定连接。
5.根据权利要求4所述的固支边界复材框拉脱试验装置，其特征在于：所述安装板(21)设置为平板或曲面板。
6.根据权利要求4所述的固支边界复材框拉脱试验装置，其特征在于：所述拉力板(22)上设置有第二拉力孔，用于与施加外力的试验设备连接。
7.一种固支边界复材框拉脱试验方法，采用权利要求1至6中任意一项所述的固支边界复材框拉脱试验装置，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：被测件蒙皮(4)选用碳纤维复合材料，根据安装平台(2)的安装尺寸配作试件；
步骤二：采用环氧树脂胶将被测试件蒙皮(4)与复材框(1)中温固化粘接在一起，完成后放置24小时；
步骤三：将粘接好的试验件用螺栓固定在安装平台(2)与压板(3)之间；
步骤四：将装配好的固支边界复材框拉脱试验装置通过第二拉力孔连接到施加外力的试验设备上。
步骤五：通过第一拉力孔给复材框(1)施加一个垂直于第二平板(12)的外力，记录蒙皮(4)与复材框(1)拉脱时的力F值；
步骤六：更换被测试件，其余设置不变，再次获取F值，根据理论计算判断所述F值的有效性，并将有效值记为F'；
步骤七：被测试验件至少获取3个有效值F'，取有效值的最小F'值作为蒙皮(4)与复材框(1)拉脱的安全值。
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