CN105253323A - 一种复合材料加筋板带横向支撑的压缩试验工装 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合材料加筋板带横向支撑的压缩试验工装，属于飞机结构试验技术领域。具体包括对称的上下两部分，中间夹载复合材料加筋板；每部分均包括端部支撑模块和横向支撑模块；端部支撑模块包括基座平台、基座立边和槽型梁；横向支撑模块包括连续第一刀口、第二刀口以及螺杆；第一刀口和第二刀口的尖端均为圆弧结构，通过刀口端对齐，将复合材料加筋板夹紧；通过调整螺杆的拧紧力矩，进行横向支撑刚度的调整。本发明通过基座平台上下运动带动试验件的夹紧与放松，通过控制刀口的夹紧提供横向支撑；充分考虑了翼肋对加筋板的支撑作用，使实验结果更接近真实情况。
Description
技术领域
本发明属于飞机结构试验技术领域，具体涉及一种复合材料加筋板带横向支撑的压缩试验工装。
背景技术
复合材料加筋板在飞机机身和机翼结构上得到了大量应用，对复合材料加筋板的承载能力进行试验是验证飞机设计是否成功以及飞机结构是否安全可靠的必须手段。
随着复合材料加筋板在飞机结构的大量应用，以及人们对复合材料结构设计水平和安全性的重视程度越来越高，越来越多的学者和科研机构开始研究各种复合材料加筋板结构的压缩测试方法及工装。
目前复合材料加筋板结构压缩试验分为两种：一种是不考虑翼肋支撑影响的压缩，另一种是考虑翼肋支撑影响的压缩，其工装也分为两种：不带模拟翼肋支撑的压缩工装和带模拟翼肋支撑的压缩工装。
传统的不考虑翼肋支撑影响的复合材料加筋板压缩工装，没有考虑加筋板结构在飞机上的实际应用情况，因此其测试边界条件与真实情况不符合，测试结果也很难反映加筋板结构的真实性能。传统的带翼肋支撑的复合材料加筋板压缩工装，其模拟翼肋支撑的横向支撑模块与端部支撑模块是分离的，一方面其制造成本高，使用不够便利，另一方面其对于加筋板前后的支撑平衡控制不方便，在施加横向支撑时非常容易引起加筋板的面外弯曲。
发明内容
本发明针对传统复合材料加筋板压缩测试工装的不足，提出了一种复合材料加筋板带横向支撑的压缩试验工装，在满足复合材料加筋板结构端部压缩测试的同时，还能提供模拟翼肋支撑的横向支撑。
一种复合材料加筋板带横向支撑的压缩试验工装，分为对称的上下两部分，且上下两部分相对放置，两对称部分中间夹载复合材料加筋板；每部分均由端部支撑模块和横向支撑模块组成。
端部支撑模块包括基座平台、基座立边和槽型梁；基座平台水平放置，2条基座立边沿基座平台中心线设置，与基座平台垂直安放；且2条基座立边分别位于基座平台的中心线两侧，基座立边上分别开有不同的孔，用于减轻压缩试验工装的重量。
2条基座立边与基座平台间设置槽型梁加固结构；槽型梁包括3-5组，每组槽型梁包含2个，且对称放置；槽型梁一端位于基座立边的顶端，另一端与基座平台的水平边缘固定；基座平台，基座立边和槽型梁形成固定三角形浇铸为一体。
横向支撑模块包括第一刀口、第二刀口以及螺杆；
第一刀口为连续圆弧形支撑刀口，沿基座平台中心线设置，整体固定在一条基座立边上，接触并支撑加筋板不含筋条的蒙皮侧；而第二刀口为多个分离式支撑刀口，均可独立拆卸，沿基座平台中心线间隔设置；每一个第二刀口通过螺杆与另一条基座立边固连，与第一刀口对齐，接触并支撑加筋板筋条一侧的蒙皮。第一刀口和第二刀口的尖端均为圆弧结构，通过两个刀口的尖端对齐，将复合材料加筋板夹紧，且尖端与加筋板蒙皮为线接触；通过调整螺杆的拧紧力矩，进行横向支撑刚度的调整。
第一刀口和第二刀口在基座立边上的高度位置根据翼肋间距确定。第二刀口的数量为加筋板上的加筋条的个数加1；
基座平台上下运动带动试验件的拉紧与放松，通过控制第一刀口和第二刀口的夹紧提供横向支撑，且通过调整上下两对刀口之间的距离来改变支撑力的间距，模拟不同的肋间距。
本发明的优点在于：
(1)本发明一种复合材料加筋板带横向支撑的压缩试验工装，能够模拟翼肋支撑，使测试条件更真实，测试结果更可靠。
(2)本发明一种复合材料加筋板带横向支撑的压缩试验工装，端部支撑模块和横向支撑模块为一体化设计，能实现横向支撑刚度的调整。
(3)本发明一种复合材料加筋板带横向支撑的压缩试验工装，工装具有安装方便和便于操作的特点。
附图说明
图1是本发明一种复合材料加筋板带横向支撑的压缩试验工装的结构图；
图2是本发明一种复合材料加筋板带横向支撑的压缩试验工装的左视图；
图3是本发明一种复合材料加筋板带横向支撑的压缩试验工装的正等轴侧视图；
图4是本发明一种复合材料加筋板带横向支撑的压缩试验工装的俯视图；
图5是本发明压缩试验工装和试验件装配正面正等轴测图；
图6是本发明压缩试验工装和试验件装配反面正等轴测图；
其中，101-槽形梁，102-基座平台，103基座立边；201-第一刀口；202-第二刀口；203-螺杆。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。
在复合材料加筋板压缩性能测试中，需要考虑实际结构中翼肋支撑对边界条件的影响，因此在复合材料加筋板压缩试验中需要设计带横向支撑的压缩试验工装，使得试验结果更加准确、真实。
本发明一种复合材料加筋板带横向支撑的压缩试验工装，适用的试验件加筋板长度为70～80cm，厚度为2～3mm。
压缩试验工装，如图1所示，分为对称的上下两部分，且上下两部分相对放置，分别夹持试验件的顶端和底端；每部分均由端部支撑模块和横向支撑模块组成。
如图2所示，所述的端部支撑模块，包括槽形梁101、基座平台102和基座立边103。
基座平台102底面水平设置，2条基座立边103沿基座平台102中心线设置，与基座平台102垂直安放，且2条基座立边103分别位于基座平台102的中心线两侧，基座立边102上分别开有不同的孔，如图3所示，用于减轻压缩试验工装的重量。
测试时基座平台102底面和外置等强梁接触，试验机施加载荷于等强梁上，等强梁将载荷均匀分布基座平台102，基座平台102再将载荷传递给试验件的端部。
2条基座立边103与基座平台102间设置槽型梁101加固结构；槽型梁101一端位于基座立边103的顶端，另一端与基座平台102的水平边缘固定；槽型梁101、基座立边103和基座平台102围成一个三角形加强结构，为横向支撑模块提供支撑。槽型梁101包括3-5组，每组槽型梁101由对称放置的2个形成。基座平台102，基座立边103和槽型梁101浇铸为一体。
如图2所示，横向支撑模块包括第一刀口201、第二刀口202和螺杆203。
第一刀口201为连续圆弧形支撑刀口，整体固定在一条基座立边103上，接触并支撑加筋板不含筋条蒙皮侧；而第二刀口202为多个分段结构的分离式支撑刀口，均可以独立拆卸，每一个第二刀口202通过螺杆203与另一条基座立边103固连，并可调整位置，与第一刀口201对齐，接触并支撑加筋板筋条一侧的蒙皮。螺杆203固定在槽型梁101与基座立边103的相交处。
如图4所示，第一刀口201和第二刀口202两对刀口的尖端均为圆弧结构，通过两个刀口的尖端对齐，将复合材料加筋板夹紧，尖端与加筋板蒙皮为线接触，用于模拟在实际结构中翼肋对加筋板的近似简支支撑；通过调整螺杆203的拧紧力矩，可以进行横向支撑刚度的调整。
第一刀口201和第二刀口202在基座立边103上的高度位置由翼肋间距确定，两个刀口分别固定在加筋板的两侧，第二刀口202的数量为加筋板上的加筋条的个数加1。
压缩试验工装与试验件装配好后的正反面效果如图5和图6所示，从图中可以看出，试验件两端能很好的安装在试验工装里面，并且方便施加不同的横向支撑刚度。
本发明提供的复合材料加筋板带横向支撑的压缩试验工装具有如下特征：端部支撑模块和横向支撑模块的第一刀口为一体化设计，通过端部支撑模块对试验件进行压缩加载，通过横向支撑模块对试验件进行翼肋支撑的模拟，并通过调整螺杆拧紧力矩来模拟不同的翼肋支撑刚度。调整载荷通过基座平台施加，充分考虑了加筋板压缩时翼肋的支撑作用，使实验结果更接近真实情况。
以往的加筋板压缩试验都是直接放在实验台上，用压盘进行加载，由于加载不垂直而容易失稳，同时没有考虑到翼肋对蒙皮的简支作用。而本发明压缩试验工装是将加筋板固定在基座内，通过基座平台进行加载，能更好的固定加筋板试验件，使加载更精确，不容易导致失稳使实验失败，同时支撑刀口又可以模拟翼肋对蒙皮的支撑作用，使实验更贴近真实情况。通过做不同长度的分离型支撑刀口，还可以适应腹板间距不同的加筋板，使得本发明有更广泛的应用。
Claims (6)
1.一种复合材料加筋板带横向支撑的压缩试验工装，其特征在于，分为对称且相对放置的上下两部分，每部分均由端部支撑模块和横向支撑模块组成；上下两部分间用来夹载复合材料加筋板；
所述端部支撑模块包括基座平台、基座立边和槽型梁；基座平台水平放置，两条基座立边沿基座平台中心线设置，与基座平台垂直安放；两条基座立边与基座平台间设置槽型梁加固结构；
横向支撑模块包括第一刀口、第二刀口以及螺杆；
第一刀口为连续圆弧形支撑刀口，沿基座平台中心线设置，固定在一条基座立边上，第二刀口为独立拆卸的分离式支撑刀口，沿基座平台中心线间隔设置；每一个第二刀口通过螺杆与另一条基座立边固连；通过第一刀口与第二刀口尖端配合支撑加筋板；
通过端部支撑模块对复合材料加筋板进行载荷传递，通过横向支撑模块对复合材料加筋板进行翼肋支撑的模拟，横向支撑模块通过调整螺栓拧紧力矩模拟不同的翼肋支撑刚度。
2.根据权利要求1所述的一种复合材料加筋板带横向支撑的压缩试验工装，其特征在于：所述的端部支撑模块和横向支撑模块中的第一刀口为一体化设计。
3.根据权利要求1所述的一种复合材料加筋板带横向支撑的压缩试验工装，其特征在于：所述两条基座立边分别位于基座平台的中心线两侧，且与中心线距离相等。
4.根据权利要求1所述的一种复合材料加筋板带横向支撑的压缩试验工装，其特征在于：所述槽形梁沿基座平台中心线间隔设置，一端位于基座立边的顶端，另一端与基座平台的水平边缘固定，使基座平台，基座立边和槽型梁形成三角形结构。
5.根据权利要求1所述的一种复合材料加筋板带横向支撑的压缩试验工装，其特征在于：所述的第一刀口和第二刀口在基座立边上的高度位置根据翼肋间距确定；第二刀口的数量为加筋板上的加筋条的个数加1，使第一刀口接触加筋板不含筋条的蒙皮侧，第二刀口接触接触加筋板筋条一侧的蒙皮。
6.根据权利要求1所述的一种复合材料加筋板带横向支撑的压缩试验工装，其特征在于：所述的第一刀口和第二刀口的尖端均为圆弧结构，且尖端与加筋板蒙皮为线接触。
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