CN107132123A - 一种飞机粘接薄膜结构的强度试验系统及强度试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种飞机粘接薄膜结构的强度试验系统及强度试验方法，涉及飞机结构设计技术领域。所述飞机粘接薄膜结构的强度试验系统包含：加载系统，用于对粘接薄膜结构试验件进行吹风加载；测量系统，用于测量试验件在加载状态下的应力应变值及位移值；数据处理系统，用于向所述加载系统发出指令，并接收处理所述测量系统的测量数据。所述飞机粘接薄膜结构的强度试验方法利用对粘接薄膜结构试验件进行吹风加载，并记载粘接薄膜结构试验件的应力应变、位移和相应的风速。本发明的优点在于：通过风力加载将力均匀施加在粘接薄膜结构上，能够准确的反应出结构的受力状态，为飞机的结构设计提供有效的数据支撑。

Description

一种飞机粘接薄膜结构的强度试验系统及强度试验方法
技术领域
本发明涉及飞机结构设计技术领域，具体涉及一种飞机粘接薄膜结构的强度试验系统及强度试验方法。
背景技术
对于太阳能飞机或一些超轻质飞机，翼面或机身表面通常采用薄膜，薄膜通常采用胶粘接的方式固定在其内部的支撑结构上，用以维持表面形状并传递薄膜上的气动载荷，由于其特殊的结构形式，薄膜及结构的承载能力非常低，传统的胶布带加载或集中加载的方式在薄膜上无法实施，无法验证实际结构承载强度。
发明内容
本发明的目的是提供一种飞机粘接薄膜结构的强度试验系统及强度试验方法，以解决或至少减轻背景技术中所存在的至少一处的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种飞机粘接薄膜结构的强度试验系统，包含：
加载系统，所述加载系统用于对粘接薄膜结构试验件进行吹风加载；
测量系统，所述测量系统包含风速测量仪、应力应变测量仪及位移测量仪，所述风速测量仪安装在粘接薄膜结构试验件的迎风面上，所述应力应变测量仪包含设置在粘接薄膜结构试验件内部的多个应变片；所述位移测量仪安装在粘接薄膜结构试验件的支撑夹具上，用于检测粘接薄膜结构试验件的位移；
数据处理系统，所述数据处理系统用于向所述加载系统发出指令，并接收处理所述测量系统的测量数据。
优选的，所述加载系统采用风洞加载或平直管道加载或车载系统加载。
优选的，所述位移测量仪采用激光测距仪。
本发明还提供了一种飞机粘接薄膜结构的强度试验方法，采用如上所述的飞机粘接薄膜结构的强度试验系统，利用对粘接薄膜结构试验件进行吹风加载，并记载粘接薄膜结构试验件的应力应变、位移和相应的风速，从试验风速为0增加至标准速度或者直至粘接薄膜结构出现损坏。
在上述飞机粘接薄膜结构的强度试验方法中，优选的，利用加载系统进行吹风加载时，风力从0m/s缓慢加速，当风速增加至粘接薄膜结构试验件标准风速的40％时，记录粘接薄膜结构试验件此时的应力应变和位移，并维持该风速一定时间，如果粘接薄膜结构试验件没有出现损坏，则继续加载至粘接薄膜结构试验件标准风速的80％，记录粘接薄膜结构试验件此时的应力应变和位移，并维持该风速一定时间，如果试验件没有出现损坏，则继续加载至粘接薄膜结构试验件标准风速，记录粘接薄膜结构试验件此时的应力应变和位移，并维持该风速一定时间，如果粘接薄膜结构试验件没有出现损坏，则继续加载至粘接薄膜结构试验件标准风速的130％，结束试验。
在上述飞机粘接薄膜结构的强度试验方法中，优选的，加载至粘接薄膜结构试验件标准风速的130％时，如果粘接薄膜结构试验件没有出现损坏，则继续加载至粘接薄膜结构试验件损坏。
在上述飞机粘接薄膜结构的强度试验方法中，优选的，加载系统在增加风力时，风度从0m/s增加至40％标准风速的用时大于风速从40％标准风速增加至80％标准风速的用时；风速从80％标准风速增加至标准风速的用时大于风速从标准风速增加至130％标准风速的用时。
在上述飞机粘接薄膜结构的强度试验方法中，优选的，当所述加载系统采用车载系统加载时，将粘接薄膜结构试验件通过试验台架安装在车顶，控制车辆沿风向行驶或者逆风跑直线。
在上述飞机粘接薄膜结构的强度试验方法中，优选的，所述车辆进一步包含转弯行驶，以验证粘接薄膜结构试验件同时承受惯性力与风力时的强度。
在上述飞机粘接薄膜结构的强度试验方法中，优选的，所述车辆进一步包含沿与自然风向成45度夹角的方向行驶，以验证粘接薄膜结构试验件在承受侧向风力时的强度。
本发明的有益效果在于：
本发明的飞机粘接薄膜结构的强度试验系统及试验方法采用风力加载，避免了传统的胶布带加载或集中加载无法实施的情况，通过风力加载将力均匀施加在粘接薄膜结构上，能够准确的反应出结构的受力状态，为飞机的结构设计提供有效的数据支撑。
附图说明
图1是本发明一实施例的飞机粘接薄膜结构的强度试验系统的示意图。
其中，1-加载系统，2-测量系统，21-测量系统，22-应力应变测量仪，23-位移测量仪，3-数据处理系统。
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。
如图1所示，一种飞机粘接薄膜结构的强度试验系统，包含加载系统1、测量系统2及数据处理系统3。
加载系统1用于对粘接薄膜结构试验件进行吹风加载；在本实施例中，加载系统1采用车载系统加载，将粘接薄膜结构试验件固定在试验台架上，然后将试验台架安装在车上，控制车的速度和方向即可实现粘接薄膜结构试验件的加载。操作简单，易于实现。
可以理解的是，加载系统1还可以采用其它形式。例如，在一个备选实施例中，加载系统采用风洞加载，即将粘接薄膜结构试验件放入风洞内，利用风洞吹风实现加载；在另一备选实施例中，加载系统采用平直管道吹风。
测量系统2包含风速测量仪21、应力应变测量仪22及位移测量仪23，风速测量仪21安装在粘接薄膜结构试验件的迎风面上，用于测量粘接薄膜结构试验件所承受的实际风力。应力应变测量仪22包含设置在粘接薄膜结构试验件内部的多个应变片，多个应变片分别设置在试验件迎风面的不同位置，用于测量试验件多个位置的应变；位移测量仪23安装在粘接薄膜结构试验件的支撑夹具上，用于检测粘接薄膜结构试验件的位移。
数据处理系统3用于向加载系统1发出指令，并接收处理测量系统2的测量数据。可以理解的是，所述测量数据主要是指在不同风力下，粘接薄膜结构试验件所承受的应力应变及变形位移值。
在本实施例中，位移测量仪23采用激光测距仪。其优点在于测量准确，不会受风力的影响。
在本实施例中，粘接薄膜结构试验件为一个翼面，将翼面的根部固定在一个试验台架上，试验台架固定安装在一部车辆上，使翼面高出车辆顶部。激光测距仪安装在试验台架上，通过控制车辆的行驶速度及行驶方向即可控制试验件的受力大小及受力方向。
本发明还提供了一种飞机粘接薄膜结构的强度试验方法，采用如上所述的飞机粘接薄膜结构的强度试验系统，利用对粘接薄膜结构试验件进行吹风加载，并记载粘接薄膜结构试验件的应力应变、位移和相应的风速，从试验风速为0增加至标准速度或者直至粘接薄膜结构出现损坏。
在本实施例中，利用加载系统1进行吹风加载时，风力从0m/s缓慢加速，当风速增加至粘接薄膜结构试验件标准风速的40％时，记录粘接薄膜结构试验件此时的应力应变和位移，并维持该风速一定时间，如果粘接薄膜结构试验件没有出现损坏，则继续加载至粘接薄膜结构试验件标准风速的80％，记录粘接薄膜结构试验件此时的应力应变和位移，并维持该风速一定时间，如果试验件没有出现损坏，则继续加载至粘接薄膜结构试验件标准风速，记录粘接薄膜结构试验件此时的应力应变和位移，并维持该风速一定时间，如果粘接薄膜结构试验件没有出现损坏，则继续加载至粘接薄膜结构试验件标准风速的130％，结束试验。
可以理解的是，在利用风速对粘接薄膜结构试验件进行分级加载时，具体分级竖直可以更具实际情况设定。例如，在一个备选实施例中，利用加载系统1进行吹风加载时，风力从0m/s缓慢加速，当风速增加至粘接薄膜结构试验件标准风速的50％时，记录粘接薄膜结构试验件此时的应力应变和位移，并维持该风速一定时间，如果粘接薄膜结构试验件没有出现损坏，则继续加载至粘接薄膜结构试验件标准风速的85％，记录粘接薄膜结构试验件此时的应力应变和位移，并维持该风速一定时间，如果试验件没有出现损坏，则继续加载至粘接薄膜结构试验件标准风速，记录粘接薄膜结构试验件此时的应力应变和位移，并维持该风速一定时间，如果粘接薄膜结构试验件没有出现损坏，则继续加载至粘接薄膜结构试验件标准风速的150％，结束试验。
当试验风力增加值试验件标准风力的40％、50％、80％、85％时，维持该风速的时间可以根据实际情况设定。例如，维持该风速两分钟后，发现试验件在该风速下的应力应变值恒定，在可以继续加载；如果在维持一定风速的过程中，试验件在该风速下的应力应变值在发生变化，则需要继续维持该风速一定时间，直至试验件的应力应变值稳定。
当加载至粘接薄膜结构试验件标准风速的130％时，如果粘接薄膜结构试验件没有出现损坏，则继续加载至粘接薄膜结构试验件损坏。有利于试验出试验件所能承受的最大应力值。
在本实施例中，加载系统1在增加风力时，风度从0m/s增加至40％标准风速的用时大于风速从40％标准风速增加至80％标准风速的用时；风速从80％标准风速增加至标准风速的用时大于风速从标准风速增加至130％标准风速的用时。其优点在于，刚开始利用风速加载时，由于试验件受力较小，为了提高试验效率，可以增加加载速度；当风力加载到一定程度后，应放慢加载速度，仔细观察试验件的变化，以得出真实可靠的试验结果。
在本实施例中，所述加载系统1采用车载系统加载，将粘接薄膜结构试验件通过试验台架安装在车顶，控制车辆沿风向行驶或者逆风跑直线。以观察试验件在正面迎风状态下的受力变形情况。
在本实施例中，所述车辆进一步包含转弯行驶，以验证粘接薄膜结构试验件同时承受惯性力与风力时的强度；所述车辆进一步包含沿与自然风向成45度夹角的方向行驶，以验证粘接薄膜结构试验件在承受侧向风力时的强度。
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 (10)

1.一种飞机粘接薄膜结构的强度试验系统，其特征在于，包含：
加载系统(1)，所述加载系统(1)用于对粘接薄膜结构试验件进行吹风加载；
测量系统(2)，所述测量系统(2)包含风速测量仪(21)、应力应变测量仪(22)及位移测量仪(23)，所述风速测量仪(21)安装在粘接薄膜结构试验件的迎风面上，所述应力应变测量仪(22)包含设置在粘接薄膜结构试验件内部的多个应变片；所述位移测量仪(23)安装在粘接薄膜结构试验件的支撑夹具上，用于检测粘接薄膜结构试验件的位移；
数据处理系统(3)，所述数据处理系统(3)用于向所述加载系统(1)发出指令，并接收处理所述测量系统(2)的测量数据。
2.如权利要求1所述的飞机粘接薄膜结构的强度试验系统，其特征在于，所述加载系统(1)采用风洞加载或平直管道加载或车载系统加载。
3.如权利要求1所述的飞机粘接薄膜结构的强度试验系统，其特征在于，所述位移测量仪(23)采用激光测距仪。
4.一种飞机粘接薄膜结构的强度试验方法，其特征在于，采用如权利要求1至3任一项所述的飞机粘接薄膜结构的强度试验系统，利用对粘接薄膜结构试验件进行吹风加载，并记载粘接薄膜结构试验件的应力应变、位移和相应的风速，从试验风速为0增加至标准速度或者直至粘接薄膜结构出现损坏。
5.如权利要求4所述的粘接薄膜结构试验件的强度试验方法，其特征在于，利用加载系统(1)进行吹风加载时，风力从0m/s缓慢加速，当风速增加至粘接薄膜结构试验件标准风速的40％时，记录粘接薄膜结构试验件此时的应力应变和位移，并维持该风速一定时间，如果粘接薄膜结构试验件没有出现损坏，则继续加载至粘接薄膜结构试验件标准风速的80％，记录粘接薄膜结构试验件此时的应力应变和位移，并维持该风速一定时间，如果试验件没有出现损坏，则继续加载至粘接薄膜结构试验件标准风速，记录粘接薄膜结构试验件此时的应力应变和位移，并维持该风速一定时间，如果粘接薄膜结构试验件没有出现损坏，则继续加载至粘接薄膜结构试验件标准风速的130％，结束试验。
6.如权利要求5所述的粘接薄膜结构试验件的强度试验方法，其特征在于，加载至粘接薄膜结构试验件标准风速的130％时，如果粘接薄膜结构试验件没有出现损坏，则继续加载至粘接薄膜结构试验件损坏。
7.如权利要求6所述的粘接薄膜结构试验件的强度试验方法，其特征在于，加载系统(1)在增加风力时，风度从0m/s增加至40％标准风速的用时大于风速从40％标准风速增加至80％标准风速的用时；风速从80％标准风速增加至标准风速的用时大于风速从标准风速增加至130％标准风速的用时。
8.如权利要求5至7任一项所述的粘接薄膜结构试验件的强度试验方法，其特征在于，当所述加载系统(1)采用车载系统加载时，将粘接薄膜结构试验件通过试验台架安装在车顶，控制车辆沿风向行驶或者逆风跑直线。
9.如权利要求8所述的粘接薄膜结构试验件的强度试验方法，其特征在于，所述车辆进一步包含转弯行驶，以验证粘接薄膜结构试验件同时承受惯性力与风力时的强度。
10.如权利要求9所述的粘接薄膜结构试验件的强度试验方法，其特征在于，所述车辆进一步包含沿与自然风向成45度夹角的方向行驶，以验证粘接薄膜结构试验件在承受侧向风力时的强度。
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