CN105203342B - 空间输送管系静力试验位移载荷实现装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于结构静力试验技术领域，具体涉及一种空间输送管系静力试验位移载荷实现装置。龙门架a、龙门架b固定在承载地轨上，空间管系的加载端面在加载平面的投影坐标在承载地轨、龙门架a、龙门架b上进行标记，自动作动器b、自动作动器c、自动作动器d的固定端分别固定在龙门架a、龙门架b相对应的坐标位置处，并限制3个自动作动器除加载方向外的其他方向自由度。本发明已成功应用空间输送管系静力试验。成功模拟了试验件的位移载荷情况，试验件在最大载荷下未发生失稳、破坏，结构强度满足要求；试验数据准确可靠，真实反映了试验件在受力状态下的变形情况，与理论计算结果基本相符，试验圆满成功。

Description

空间输送管系静力试验位移载荷实现装置

技术领域

本发明属于结构静力试验技术领域，具体涉及一种空间输送管系静力试验位移载荷实现装置。

背景技术

由于管路系统的主要功用是在火箭飞行中输送流体介质，因此管路所承受的载荷主要是介质载荷、飞行环境载荷以及装配变形载荷等。而在本项目中主要考虑装配变形载荷，主要包含：管路自身的制造变形，壳段、箱体的轴压变形，箱体内压变形，箱底下沉变形量，发动机工作后机架缩短量。综合各段变形和制造偏差，便可得出各段的轴向、径向及角度的变形值。

对于管路系统：各个连接环节的变形量可以通过上述描述的变形量综合给出。但对于单独的管路，仅仅知道变形量是远远不够的，还要获得在该变形量的情况下，对管路自身的刚度、稳定性、强度以及支反力载荷。而有些导管是异形结构，并非直线或平面形状，计算时常需作多方面的简化假设，因此管路地面静力试验便是验证设计正确性的必要手段。

本项目的研究对象为空间输送管系，其包含了多个空间位置的加载端面，如何合理协调空间布局实现整体协调加载方案是本课题继续解决的难点之一。

传统的加载方法大多都是通过力载荷来进行施加，即作用在试件上的力载荷是已知量。而对于本课题：项目要求通过位移载荷来实现对试件的载荷施加，并要求获得相应位移载荷下的力载荷反馈值。如何实现位移载荷施加以及获得相应位移载荷下的力载荷反馈值是本课题亟需解决的难点之二。

由于空间输送管系的每个加载端面既要求位移正向加载又要求负向加载，因此所有环节的连接必须保证除加载方向的自由度外，其它方向自由度必须加以限制，如何在多个连接环节中限制其它方向自由度是本课题继续解决的难点之三。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空间输送管系静力试验位移载荷实现装置，以解决上述问题。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种空间输送管系静力试验位移载荷实现装置，龙门架a、龙门架b固定在承载地轨上，空间管系的加载端面在加载平面的投影坐标在承载地轨、龙门架a、龙门架b上进行标记，自动作动器b、自动作动器c、自动作动器d的固定端分别固定在龙门架a、龙门架b相对应的坐标位置处，并限制3个自动作动器除加载方向外的其他方向自由度；自动作动器b的连接端依次连接测力计b、限位双耳b、限位单耳b、密封法兰b，使之成为刚性连接；自动作动器c的连接端依次连接测力计c、限位双耳c、限位单耳c、密封法兰c，自动作动器c的连接端依次连接测力计c、限位双耳c、限位单耳c、密封法兰c，使之成为刚性连接；自动作动器d的连接端依次连接测力计d、限位双耳d、限位单耳d、密封法兰d，使之成为刚性连接；自动作动器a、自动作动器e、自动作动器f的一端分别固定在承载地轨相对应的坐标位置处，并限制3个自动作动器除加载方向外的其他方向自由度；自动作动器a的连接端依次连接测力计a、限位双耳a、限位单耳a、密封法兰a，使之成为刚性连接；自动作动器e的连接端依次连接测力计e、限位双耳e、限位单耳e、密封法兰e，使之成为刚性连接；自动作动器f的连接端依次连接测力计f、限位双耳f、限位单耳f、密封法兰f，使之成为刚性连接；通过空间管系的6个加载端面的法兰与相对应的密封法兰连接；通过控制自动作动器a、自动作动器b、自动作动器c、自动作动器d、自动作动器e、自动作动器f的活塞杆伸出量来实现对空间管系的位移载荷施加，通过测力计a、测力计b、测力计c、测力计d、测力计e、测力计f获得相对应的力载荷反馈。

所述自动作动器b、自动作动器c、自动作动器d的固定端通过螺栓分别固定在龙门架a、龙门架b相对应的坐标位置处。

所述测力计b与自动作动器b以及限位双耳b之间通过螺纹连接。

所述限位单耳b与密封法兰b之间通过螺纹连接。

通过两个螺栓将限位单耳b与限位双耳b进行连接。

所述自动作动器a、自动作动器e、自动作动器f的一端通过螺栓分别固定在承载地轨相对应的坐标位置处。

本发明所取得的有益效果为：

本发明已成功应用空间输送管系静力试验。成功模拟了试验件的位移载荷情况，试验件在最大载荷下未发生失稳、破坏，结构强度满足要求；试验数据准确可靠，真实反映了试验件在受力状态下的变形情况，与理论计算结果基本相符，试验圆满成功。

本发明通过将空间管系的空间坐标转换为加载设备上的平面坐标，解决了空间布局问题。通过控制自动作动器活塞杆伸出量来实现位移载荷施加以及通过串联在自动作动器上的测力计来测量相应位移载荷下的力载荷反馈值。使自动作动器、测力计、限位双耳、限位单耳、密封法兰之间的所有连接为刚性连接，达到限制除加载方向外的其它方向自由度的方式来实现正负向位移载荷的施加。

本发明对试验的圆满成功起到了至关重要的作用，形成了一套空间管系类试验载荷技术方法，在保证空间输送管系静力试验任务顺利完成的同时，也为其它空间管系类静力试验提供了参考依据和技术支撑。

附图说明

图1为本发明所述空间输送管系静力试验位移载荷实现装置结构图；

图中：1-自动作动器a；2-测力计a；3-限位双耳a；4-限位单耳a；5-密封法兰a；6-自动作动器b；7-测力计b；8-限位双耳b；9-限位单耳b；10-密封法兰b；11-自动作动器c；12-测力计c；13-限位双耳c；14-限位单耳c；15-密封法兰c；16-自动作动器d；17-测力计d；18-限位双耳d；19-限位单耳d；20-密封法兰d；21-自动作动器e；22-测力计e；23-限位双耳e；24-限位单耳e；25-密封法兰e；26-自动作动器f；27-测力计f；28-限位双耳f；29-限位单耳f；30-密封法兰f；31-龙门架a；32-龙门架b；33-空间管系；34-承载地轨。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

如图1所示，利用空间投影原理，将龙门架a31、龙门架b32固定在承载地轨34上，将空间管系33的加载端面在加载平面的投影坐标在承载地轨34、龙门架a31、龙门架b32上进行标记。将自动作动器b6、c11、d16的固定端利用螺栓分别固定在龙门架a31、龙门架b32相对应的坐标位置处，并限制3个作动器除加载方向外的其他方向自由度。在自动作动器b6的连接端依次连接测力计b7、限位双耳b8、限位单耳b9、密封法兰b10，其中测力计b7与自动作动器b6以及限位双耳b8之间通过螺纹连接，使之成为刚性连接，限位单耳b9与密封法兰b10之间通过螺纹连接，也使之成为刚性连接，利用两个螺栓将限位单耳b9与限位双耳b8进行连接，两个螺栓连接的作用是便于安装以及限制限位单耳b9与限位双耳b8之间的自由度使之成为刚性连接。所有连接环节连接完成后，就组成了单端面刚性加载系统，既可实现正负向加载。

在自动作动器c11的连接端依次连接测力计c12、限位双耳c13、限位单耳c14、密封法兰c15，在自动作动器c11的连接端依次连接测力计c12、限位双耳c13、限位单耳c14、密封法兰c15，其中测力计c12与自动作动器c11以及限位双耳c13之间通过螺纹连接，使之成为刚性连接，限位单耳c14与密封法兰c15之间通过螺纹连接，也使之成为刚性连接，利用两个螺栓将限位单耳c14与限位双耳c13进行连接。在自动作动器d16的连接端依次连接测力计d17、限位双耳d18、限位单耳d19、密封法兰d20，相互连接方式同上所述。将自动作动器a1、e21、f26的一端利用螺栓分别固定在承载地轨34相对应的坐标位置处，并限制3个作动器除加载方向外的其他方向自由度。在自动作动器a1的连接端依次连接测力计a2、限位双耳a3、限位单耳a4、密封法兰a5，相互连接方式同上所述。在自动作动器e21的连接端依次连接测力计e22、限位双耳e23、限位单耳e24、密封法兰e25，相互连接方式同上所述。在自动作动器f26的连接端依次连接测力计f27、限位双耳f28、限位单耳f29、密封法兰f30，相互连接方式同上所述。这样6个单端面加载系统搭建完成。利用空间管系6的6个加载端面的法兰与相对应的密封法兰连接，这样整个加载方向的位移加载平台搭建完成。通过控制自动作动器a1、b6、c11、d16、e21、f26的活塞杆伸出量来实现对空间管系6的位移载荷施加。通过测力计a2、b7、c12、d16、e22、f27获得相对应的力载荷反馈。

Claims (6)

1.一种空间输送管系静力试验位移载荷实现装置，其特征在于：龙门架a(31)、龙门架b(32)固定在承载地轨(34)上，空间管系(33)的加载端面在加载平面的投影坐标在承载地轨(34)、龙门架a(31)、龙门架b(32)上进行标记，自动作动器b(6)、自动作动器c(11)、自动作动器d(16)的固定端分别固定在龙门架a(31)、龙门架b(32)相对应的坐标位置处，并限制3个自动作动器除加载方向外的其他方向自由度；自动作动器b(6)的连接端依次连接测力计b(7)、限位双耳b(8)、限位单耳b(9)、密封法兰b(10)，使之成为刚性连接；自动作动器c(11)的连接端依次连接测力计c(12)、限位双耳c(13)、限位单耳c(14)、密封法兰c(15)，使之成为刚性连接；自动作动器d(16)的连接端依次连接测力计d(17)、限位双耳d(18)、限位单耳d(19)、密封法兰d(20)，使之成为刚性连接；自动作动器a(1)、自动作动器e(21)、自动作动器f(26)的一端分别固定在承载地轨(34)相对应的坐标位置处，并限制3个自动作动器除加载方向外的其他方向自由度；自动作动器a(1)的连接端依次连接测力计a(2)、限位双耳a(3)、限位单耳a(4)、密封法兰a(5)，使之成为刚性连接；自动作动器e(21)的连接端依次连接测力计e(22)、限位双耳e(23)、限位单耳e(24)、密封法兰e(25)，使之成为刚性连接；自动作动器f(26)的连接端依次连接测力计f(27)、限位双耳f(28)、限位单耳f(29)、密封法兰f(30)，使之成为刚性连接；通过空间管系(33)的6个加载端面的法兰与相对应的密封法兰连接；通过控制自动作动器a(1)、自动作动器b(6)、自动作动器c(11)、自动作动器d(16)、自动作动器e(21)、自动作动器f(26)的活塞杆伸出量来实现对空间管系(33)的位移载荷施加，通过测力计a(2)、测力计b(7)、测力计c(12)、测力计d(16)、测力计e(22)、测力计f(27)获得相对应的力载荷反馈。

2.根据权利要求1所述的空间输送管系静力试验位移载荷实现装置，其特征在于：所述自动作动器b(6)、自动作动器c(11)、自动作动器d(16)的固定端通过螺栓分别固定在龙门架a(31)、龙门架b(32)相对应的坐标位置处。

3.根据权利要求1所述的空间输送管系静力试验位移载荷实现装置，其特征在于：所述测力计b(7)与自动作动器b(6)以及限位双耳b(8)之间通过螺纹连接。

4.根据权利要求1所述的空间输送管系静力试验位移载荷实现装置，其特征在于：所述限位单耳b(9)与密封法兰b(10)之间通过螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的空间输送管系静力试验位移载荷实现装置，其特征在于：通过两个螺栓将限位单耳b(9)与限位双耳b(8)进行连接。

6.根据权利要求1所述的空间输送管系静力试验位移载荷实现装置，其特征在于：所述自动作动器a(1)、自动作动器e(21)、自动作动器f(26)的一端通过螺栓分别固定在承载地轨(34)相对应的坐标位置处。