CN106802247A - 一种复合材料尾段疲劳及缺陷容限试验装置 - Google Patents

一种复合材料尾段疲劳及缺陷容限试验装置 Download PDF

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Abstract

提供一种复合材料尾段疲劳及缺陷容限试验装置，用于复合材料尾段疲劳及缺陷容限试验，采用本发明装置进行复合材料尾段缺陷容限试验能够充分验证其性能并获得缺陷容限寿命，能克服背景技术采用计算方法确定机体安全寿命，只能给出偏保守的安全寿命，不能给出缺陷容陷寿命，不能充分发挥结构的性能等不足。

Description

一种复合材料尾段疲劳及缺陷容限试验装置
技术领域
本发明属于直升机机体结构疲劳试验技术，涉及一种复合材料尾段疲劳及缺陷容限试验装置。
背景技术
尾段是直升机机体结构中的复杂关键部件，主要载荷有质量力、尾桨推力以及平尾、垂尾的气动力，其疲劳应力水平明显高于中机身和机头的疲劳应力水平，机体的疲劳寿命一般由尾段的寿命代替。由于结构形状复杂、承受的载荷严重，而重量又要求尽量轻，因此，提供精确的疲劳试验考核环境，进行试验考核获得疲劳寿命和薄弱部位至关重要。
背景技术采用计算方法确定机体安全寿命，计算时需确保计算寿命明显高于设计寿命，并需经过飞行实测验证，只能给出偏保守的安全寿命，不能给出缺陷容陷寿命，不能充分发挥结构的性能。
本发明装置结合复合材料尾段结构和载荷特点，进行试验边界连接条件、平尾载荷加载、尾桨载荷加载、尾梁载荷加载设计，采用本发明装置进行复合材料尾段缺陷容限试验能够充分验证其性能并获得缺陷容限寿命。
发明内容
本发明要解决的技术问题：提供一种复合材料尾段疲劳及缺陷容限试验装置，用于复合材料尾段疲劳及缺陷容限试验，采用本发明装置进行复合材料尾段缺陷容限试验能够充分验证其性能并获得缺陷容限寿命，能克服背景技术采用计算方法确定机体安全寿命，只能给出偏保守的安全寿命，不能给出缺陷容陷寿命，不能充分发挥结构的性能等不足。
本发明的技术方案：一种复合材料尾段疲劳及缺陷容限试验装置，包括刚性承力架、连接板、过渡段假件、尾梁载荷加载夹具、尾桨假件、尾桨载荷加载夹具、平尾载荷加载夹具。过渡段假件采用飞机真实结构，一端与连接板通过螺栓连接，另一端按装机状态与尾段(试验件)连接，采用过渡段假件连接能更真实模拟试验的边界条件和传递载荷。尾桨载荷加载夹具包括尾桨假件、尾桨水平载荷加载杆、尾桨竖直载荷加载杆。尾桨假件底部与试验件连接部分接口设计与装机状态一致，按装机状态与尾段(试验件)连接。
刚性承力架由对称设置的底部竖梁、底部横梁、侧部斜撑梁、后部斜撑梁、竖直立梁和顶部横梁组成，试验时通过试验件传递所有载荷，刚性承力架的设计应根据试验载荷确定，应保证载荷加载时为刚性支撑。
连接板用于连接刚性承力架和过渡段假件，连接板设有与过渡段假件适配的孔，孔一般为两圈共100个左右，通过螺栓连接在一起。连接板外部两侧设有与刚性承力架环形槽适配的孔，通过大螺栓固定在刚性承力架上。
尾梁载荷加载夹具4包括右侧夹持梁、上部夹持梁、左侧夹持梁、下部夹持梁、加载接头、右侧夹持木块、上部夹持木块、左侧夹持木块、下部夹持木块。右侧夹持梁、上部夹持梁、左侧夹持梁、下部夹持梁采用槽钢与板焊接而成的梁式结构，四个梁的内侧分别设有与右侧夹持木块、上部夹持木块、左侧夹持木块、下部夹持木块外廓长方体形尺寸适配的凹槽，右侧夹持木块、上部夹持木块、左侧夹持木块、下部夹持木块内廓曲面尺寸与试验件连接部位曲面外形适配。四个方向的夹持梁相配合的面分别设有适配的孔，通过螺栓连接固定在一起。左侧夹持梁、下部夹持梁上通过螺栓各装配有一件加载接头，用于尾梁水平载荷和竖直载荷的加载。
尾桨假件上部水平载荷和竖直载荷加载部位分别设有与尾桨水平载荷加载杆、尾桨竖直载荷加载杆单耳片适配的“U”形双叉耳，用于尾桨水平载荷和竖直载荷的加载。
平尾载荷加载夹具包括上夹持木块、上夹持板、连接长螺栓、下夹持木块、下夹持板、平尾载荷加载支座、平尾载荷加载杆。上夹持板、下夹持板内侧分别设有与上夹持木块、下夹持木块外廓长方体形尺寸适配的凹槽，上夹持板、下夹持板内廓曲面尺寸与试验件连接部位曲面外形适配。上夹持木块、上夹持板、下夹持木块、下夹持板两侧相应位置设有贯穿的孔，通过连接长螺栓连接固定在一起。下夹持板上通过螺栓装配有加载支座，加载支座设有与平尾载荷加载杆单耳片适配的“U”形双叉耳，用于平尾载荷的加载。
本发明测试时，能准确地模拟试验件边界条件，试验台稳定，试验环境好，载荷波动量小，通过采用本发明装置进行试验，试验总误差可以控制在3％以内，采用本发明装置获得的试验数据进行寿命分析，能够充分验证其性能并获得缺陷容限寿命。
附图说明
图1为本发明的总体结构示意图。
图2-4为本发明的局部视图。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。
如图1、图2、图3、图4所示，本发明为一种复合材料尾段疲劳及缺陷容限试验装置，其特征在于，包括刚性承力架1、连接板2、过渡段假件3、尾梁载荷加载夹具4、尾桨假件5-1、尾桨载荷加载夹具5、平尾载荷加载夹具6。过渡段假件3采用飞机真实结构，一端与连接板2通过螺栓连接，另一端按装机状态与尾段(试验件)连接，采用过渡段假件3连接能更真实模拟试验的边界条件和传递载荷。尾桨载荷加载夹具5包括尾桨假件5-1、尾桨水平载荷加载杆5-2、尾桨竖直载荷加载杆5-3。尾桨假件5-1底部与试验件连接部分接口设计与装机状态一致，按装机状态与尾段(试验件)连接。
刚性承力架1由对称设置的底部竖梁1-1、底部横梁1-2、侧部斜撑梁1-3、后部斜撑梁1-4、竖直立梁1-5和顶部横梁1-6组成，试验时通过试验件传递所有载荷，刚性承力架1的设计应根据试验载荷确定，应保证载荷加载时为刚性支撑。
连接板2用于连接刚性承力架1和过渡段假件3，连接板2设有与过渡段假件3适配的孔，孔一般为两圈共100个左右，通过螺栓连接在一起。连接板2外部两侧设有与刚性承力架1环形槽适配的孔，通过大螺栓固定在刚性承力架1上。
尾梁载荷加载夹具4包括右侧夹持梁4-1、上部夹持梁4-2、左侧夹持梁4-3、下部夹持梁4-4、加载接头4-5、右侧夹持木块4-6、上部夹持木块4-7、左侧夹持木块4-8、下部夹持木块4-9。右侧夹持梁4-1、上部夹持梁4-2、左侧夹持梁4-3、下部夹持梁4-4采用槽钢与板焊接而成的梁式结构，四个梁的内侧分别设有与右侧夹持木块4-6、上部夹持木块4-7、左侧夹持木块4-8、下部夹持木块4-9外廓长方体形尺寸适配的凹槽，右侧夹持木块4-6、上部夹持木块4-7、左侧夹持木块4-8、下部夹持木块4-9内廓曲面尺寸与试验件连接部位曲面外形适配。四个方向的夹持梁相配合的面分别设有适配的孔，通过螺栓连接固定在一起。左侧夹持梁4-3、下部夹持梁4-4上通过螺栓各装配有一件加载接头4-5，用于尾梁水平载荷和竖直载荷的加载。
尾桨假件5-1上部水平载荷和竖直载荷加载部位分别设有与尾桨水平载荷加载杆5-2、尾桨竖直载荷加载杆5-3单耳片适配的“U”形双叉耳，用于尾桨水平载荷和竖直载荷的加载。
平尾载荷加载夹具6包括上夹持木块6-1、上夹持板6-2、连接长螺栓6-3、下夹持木块6-4、下夹持板6-5、平尾载荷加载支座6-6、平尾载荷加载杆6-7。上夹持板6-2、下夹持板6-5内侧分别设有与上夹持木块6-1、下夹持木块6-4外廓长方体形尺寸适配的凹槽，上夹持板6-2、下夹持板6-5内廓曲面尺寸与试验件连接部位曲面外形适配。上夹持木块6-1、上夹持板6-2、下夹持木块6-4、下夹持板6-5两侧相应位置设有贯穿的孔，通过连接长螺栓6-3连接固定在一起。下夹持板6-5上通过螺栓装配有加载支座6-6，加载支座6-6设有与平尾载荷加载杆6-7单耳片适配的“U”形双叉耳，用于平尾载荷的加载。
本发明测试时，能准确地模拟试验件边界条件，试验台稳定，试验环境好，载荷波动量小，通过采用本发明装置进行试验，试验总误差可以控制在3％以内，采用本发明装置获得的试验数据进行寿命分析，能够充分验证其性能并获得缺陷容限寿命。

Claims (6)

1.一种复合材料尾段疲劳及缺陷容限试验装置，其特征在于：所述装置包括刚性承力架(1)、连接板(2)、过渡段假件(3)、尾梁载荷加载夹具(4)、尾桨载荷加载夹具(5)和平尾载荷加载夹具(6)；过渡段假件(3)采用飞机真实结构，一端与连接板(2)通过螺栓连接，另一端按装机状态与尾段连接，采用过渡段假件(3)连接能更真实模拟试验的边界条件和传递载荷；尾桨载荷加载夹具(5)包括尾桨假件(5-1)、尾桨水平载荷加载杆(5-2)、尾桨竖直载荷加载杆(5-3)，尾桨假件(5-1)底部与试验件连接部分接口设计与装机状态一致，按装机状态与尾段连接。
2.根据权利要求1所述的复合材料尾段疲劳及缺陷容限试验装置，其特征在于:刚性承力架(1)由对称设置的底部竖梁(1-1)、底部横梁(1-2)、侧部斜撑梁(1-3)、后部斜撑梁(1-4)、竖直立梁(1-5)和顶部横梁(1-6)组成，试验时通过试验件传递所有载荷，刚性承力架(1)的设计根据试验载荷确定，保证载荷加载时为刚性支撑。
3.根据权利要求1所述的复合材料尾段疲劳及缺陷容限试验装置，其特征在于:连接板(2)用于连接刚性承力架(1)和过渡段假件(3)，连接板(2)设有与过渡段假件(3)适配的孔，孔为两圈共100个左右，通过螺栓连接在一起，连接板(2)外部两侧设有与刚性承力架(1)环形槽适配的孔，通过大螺栓固定在刚性承力架(1)上。
4.根据权利要求1所述的复合材料尾段疲劳及缺陷容限试验装置，其特征在于，尾梁载荷加载夹具(4)包括右侧夹持梁(4-1)、上部夹持梁(4-2)、左侧夹持梁(4-3)、下部夹持梁(4-4)、加载接头(4-5)、右侧夹持木块(4-6)、上部夹持木块(4-7)、左侧夹持木块(4-8)和下部夹持木块(4-9)，右侧夹持梁(4-1)、上部夹持梁(4-2)、左侧夹持梁(4-3)、下部夹持梁(4-4)采用槽钢与板焊接而成的梁式结构，四个夹持梁的内侧分别设有与右侧夹持木块(4-6)、上部夹持木块(4-7)、左侧夹持木块(4-8)、下部夹持木块(4-9)外廓长方体形尺寸适配的凹槽，右侧夹持木块(4-6)、上部夹持木块(4-7)、左侧夹持木块(4-8)和下部夹持木块(4-9)内廓曲面尺寸与尾段连接部位曲面外形适配，四个方向的夹持梁相配合的面分别设有适配的孔，通过螺栓连接固定在一起，左侧夹持梁(4-3)、下部夹持梁(4-4)上通过螺栓各装配有一件加载接头(4-5)，用于尾梁水平载荷和竖直载荷的加载。
5.根据权利要求1所述的复合材料尾段疲劳及缺陷容限试验装置，其特征在于：尾桨假件(5-1)上部水平载荷和竖直载荷加载部位分别设有与尾桨水平载荷加载杆(5-2)、尾桨竖直载荷加载杆(5-3)单耳片适配的“U”形双叉耳，用于尾桨水平载荷和竖直载荷的加载。
6.根据权利要求1所述的复合材料尾段疲劳及缺陷容限试验装置，其特征在于：平尾载荷加载夹具(6)包括上夹持木块(6-1)、上夹持板(6-2)、连接长螺栓(6-3)、下夹持木块(6-4)、下夹持板(6-5)、平尾载荷加载支座(6-6)和平尾载荷加载杆(6-7)，上夹持板(6-2)、下夹持板(6-5)内侧分别设有与上夹持木块(6-1)、下夹持木块(6-4)外廓长方体形尺寸适配的凹槽，上夹持板(6-2)、下夹持板(6-5)内廓曲面尺寸与试验件连接部位曲面外形适配，上夹持木块(6-1)、上夹持板(6-2)、下夹持木块(6-4)、下夹持板(6-5)两侧相应位置设有贯穿的孔，通过连接长螺栓(6-3)连接固定在一起，下夹持板(6-5)上通过螺栓装配有加载支座(6-6)，加载支座(6-6)设有与平尾载荷加载杆(6-7)单耳片适配的“U”形双叉耳，用于平尾载荷的加载。
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