CN109520860B - 一种翼梁对接试验件设计方法 - Google Patents

一种翼梁对接试验件设计方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109520860B
CN109520860B CN201811477190.0A CN201811477190A CN109520860B CN 109520860 B CN109520860 B CN 109520860B CN 201811477190 A CN201811477190 A CN 201811477190A CN 109520860 B CN109520860 B CN 109520860B
Authority
CN
China
Prior art keywords
test piece
section
butt joint
loading
joint
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811477190.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109520860A (zh
Inventor
曹效昂
张丽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Aircraft Design and Research Institute of AVIC
Original Assignee
Xian Aircraft Design and Research Institute of AVIC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Aircraft Design and Research Institute of AVIC filed Critical Xian Aircraft Design and Research Institute of AVIC
Priority to CN201811477190.0A priority Critical patent/CN109520860B/zh
Publication of CN109520860A publication Critical patent/CN109520860A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109520860B publication Critical patent/CN109520860B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/20—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady bending forces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/24—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady shearing forces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0014—Type of force applied
    • G01N2203/0023—Bending
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0014—Type of force applied
    • G01N2203/0025—Shearing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/026—Specifications of the specimen
    • G01N2203/0262—Shape of the specimen
    • G01N2203/0264—Beam
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/026—Specifications of the specimen
    • G01N2203/0298—Manufacturing or preparing specimens

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

本发明属于飞机结构强度试验领域，具体涉及一种翼梁对接试验件设计方法。将试验件设计为为夹持段、考核段、加载段三段；三段剖面均设计为“工”字形；由于实际梁腹板对接结构两侧不完全对称，在试验中仍存在扭转变形，试验中仍需设置防扭装置；在试验件夹持段位置，试验件连接参数需要加强设计，保证试验过程中不发生优先破坏；考核段为真实翼梁对接结构，梁缘条和梁腹板对接形式和对接参数与真实飞机机翼翼梁对接结构一致；试验件加载段将梁腹板、梁缘条和上下壁板蒙皮适当延长以便连接加载夹具；加载段设计两个加载点，通过调整两个加载点的载荷来保证梁对接处的弯矩和剪力与结构真实受力一致，实现梁缘条对接和梁腹板对接的双重考核。

Description

一种翼梁对接试验件设计方法
技术领域
本发明属于飞机结构强度试验领域，具体涉及一种翼梁对接试验件设计方法。
背景技术
在复合材料结构设计中，结构的整体性始终是减轻结构重量，提高结构效率的主要手段之一。但由于设计和工艺等方面的需要或限制，在一些特定位置需要设计和工艺分离面等，由此产生的零件需要通过紧固件连接形成部段，所以机械连接设计成为复合材料结构设计的关键问题之一。
复合材料梁的对接结构设计是飞机设计的重要环节之一，不同的对接方式其传力方式不同，对飞机的使用寿命、装配工艺都会产生重大影响。复合材料梁对接处由于弯剪耦合效应以及复材破坏机理复杂，很难准确预测其结构承载能力，目前对梁结构的准确受力试验验证多采用盒段试验件，耗资巨大。
发明内容
发明目的：本发明通过设计一种复合材料梁对接试验件实现梁缘条对接和梁腹板对接的双重考核。该试验件整个截面设计为“工”形，以尽量消除试验加载偏心引起的扭矩，大大降低了试验难度和试验成本；试验加载段设计有两个加载点，通过调整两个加载点的载荷来保证梁缘条和梁腹板对接处的弯矩和剪力与结构真实受力一致。
技术方案：一种翼梁对接试验设计方法，包括以下步骤：
第一步；将试验件设计为三个部分，分别为夹持段、考核段、加载段；三段剖面均设计为“工”字形；由于实际梁腹板对接结构两侧不完全对称，在试验中仍存在扭转变形，试验中仍需设置防扭装置；
第二步；在试验件夹持段位置，试验件连接参数需要加强设计，保证试验过程中不发生优先破坏；
第三步，考核段为真实翼梁对接结构，梁缘条和梁腹板对接形式和对接参数与真实飞机机翼翼梁对接结构一致；
第四步；试验件加载段将梁腹板、梁缘条和上下壁板蒙皮适当延长以便连接加载夹具；加载段设计两个加载点，通过调整两个加载点的载荷来保证梁对接处的弯矩和剪力与结构真实受力一致，实现梁缘条对接和梁腹板对接的双重考核。
进一步的，防扭装置为双夹板结构或其他防止扭转变形的结构。
进一步的，两个加载点的位置确定方法是根据实际梁对接处所受的弯矩和剪力确定的。公式：
Figure BDA0001890677080000021
F为考核截面的剪力，M为考核截面的弯矩。
进一步的，试验件含上下复材壁板蒙皮，上下蒙皮与上下梁缘条连接一侧采用真实厚度，将蒙皮向另一侧延伸并加厚，以设计整个试验件剖面为“工”字形。
有益技术效果：本发明通过设计一种复合材料梁对接试验件实现梁缘条对接和梁腹板对接的双重考核。该试验件整个截面设计为“工”形，以尽量消除试验加载偏心引起的扭矩，大大降低了试验难度和试验成本；试验加载段设计有两个加载点，通过调整两个加载点的载荷来保证梁缘条和梁腹板对接处的弯矩和剪力与结构真实受力一致。
附图说明
图1复材梁对接试验件示意图，
图2复材梁对接试验实施示意图，
图3考核区受力示意图。
编号说明：1、上支持角盒；2、下支持角盒；3、前后支持角盒；4、对接区考核段；5、1#加载点；6、加载角盒；7、2#加载点；8、A剖面；9、2#加载配重；10、2#扣重装置；11、2#作动筒；12、试验固定夹具；13、2#力传感器；14、立柱；15、试验件；16、防扭装置；17、1#力传感器；18、1#作动筒；19、1#扣重装置；20、1#加载配重。
具体实施方式
一种翼梁对接试验设计方法，包括以下步骤：
第一步；将试验件设计为三个部分，分别为夹持段、考核段、加载段；三段剖面均设计为“工”字形；由于实际梁腹板对接结构两侧不完全对称，在试验中仍存在扭转变形，试验中仍需设置防扭装置；
第二步；在试验件夹持段位置，试验件连接参数需要加强设计，保证试验过程中不发生优先破坏；
第三步，考核段为真实翼梁对接结构，梁缘条和梁腹板对接形式和对接参数与真实飞机机翼翼梁对接结构一致；
第四步；试验件加载段将梁腹板、梁缘条和上下壁板蒙皮适当延长以便连接加载夹具；加载段设计两个加载点，通过调整两个加载点的载荷来保证梁对接处的弯矩和剪力与结构真实受力一致，实现梁缘条对接和梁腹板对接的双重考核。
本方法已在实际复材梁对接试验中的应用，有效的解决了实际工程难题。
试验支持和加载均由一试验台架实现。试验台架由以下几部分组成：
a)试验夹具：用于支持试验件和进行试验加载；
b)试验加载点：对试验件指定点施加力载荷；
c)防扭装置：用于消除偏心梁产生的扭矩；
d)扣重装置：用于扣除加载点自重。
试验件垂直安装在试验台架的试验固定夹具上，试验夹具与试验件支持段的上角盒、下角盒、前角盒和后角盒通过高强度螺栓连接。
试验载荷通过1#加载点和2#加载点施加，为确保加载力线尽可能通过试验件刚心，减少偏心产生的扭矩，将加载点设计成可沿侧向移动。
试验中产生的偏心扭矩无法通过调整加载点位置来完全消除，通过防扭装置可阻止试验件扭转，确保传载正确。防扭装置固定在立柱上，采用4根顶杆顶住加载接头加载板的外表面防止试验件扭转。顶杆前端安装了滚轮，和加载板外表面接触，不限制试验件加载方向的变形。
F1+F2＝F
F1×a+F2×(a+b)＝M
F为考核截面的剪力，M为考核截面的弯矩。

Claims (4)

1.一种翼梁对接试验件设计方法，包括以下步骤：
第一步，将试验件设计为三段，分别为夹持段、考核段、加载段；三段剖面均设计为工字形；由于实际梁腹板对接结构两侧不完全对称，在试验中仍存在扭转变形，试验中仍需设置防扭装置；
第二步，在试验件夹持段位置，试验件连接参数需要加强设计，保证试验过程中不发生优先破坏；
第三步，考核段为真实翼梁对接结构，梁缘条和梁腹板对接形式和对接参数与真实飞机机翼翼梁对接结构一致；
第四步，试验件加载段将梁腹板、梁缘条和上下壁板蒙皮适当延长以便连接加载夹具；加载段设计两个加载点，通过调整两个加载点的载荷来保证梁对接处的弯矩和剪力与结构真实受力一致，实现梁缘条对接和梁腹板对接的双重考核。
2.根据权利要求1所述的一种翼梁对接试验件设计方法，其特征在于：防扭装置为双夹板结构或其他防止扭转变形的结构。
3.根据权利要求1所述的一种翼梁对接试验件设计方法，其特征在于：两个加载点的位置确定方法是根据实际梁对接处所受的弯矩和剪力确定的；
公式：
Figure FDA0002953729890000011
其中，F为考核截面的剪力，M为考核截面的弯矩；F1为1#加载点的施加力，F2为2#加载点的施加力，a为1#加载点到对接区考核截面之间的距离，b为1#加载点到2#加载点之间的距离。
4.根据权利要求1所述的一种翼梁对接试验件设计方法，其特征在于：试验件含上下复材壁板蒙皮，上下蒙皮与上下梁缘条连接一侧采用真实厚度，将蒙皮向另一侧延伸并加厚，以设计整个试验件剖面为工字形。
CN201811477190.0A 2018-12-04 2018-12-04 一种翼梁对接试验件设计方法 Active CN109520860B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811477190.0A CN109520860B (zh) 2018-12-04 2018-12-04 一种翼梁对接试验件设计方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811477190.0A CN109520860B (zh) 2018-12-04 2018-12-04 一种翼梁对接试验件设计方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109520860A CN109520860A (zh) 2019-03-26
CN109520860B true CN109520860B (zh) 2021-07-16

Family

ID=65794419

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811477190.0A Active CN109520860B (zh) 2018-12-04 2018-12-04 一种翼梁对接试验件设计方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109520860B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110174316A (zh) * 2019-06-21 2019-08-27 中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心 一种复合材料c型梁弯曲和剪切耦合加载装置
CN110672405B (zh) * 2019-11-19 2022-06-10 中国飞机强度研究所 一种梁腹板试验件防扭转装置
CN112326453B (zh) * 2020-10-27 2022-08-02 哈尔滨工程大学 一种可随试验件长度调整的板条梁弯矩试验装置
CN112798408A (zh) * 2020-12-29 2021-05-14 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种翼梁大开口疲劳试验夹具
CN112763347B (zh) * 2020-12-29 2023-10-20 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种飞机机翼垮肋大开口加筋壁板剪切试验设备及方法
CN113514024B (zh) * 2021-04-14 2023-07-18 中电科芜湖通用航空产业技术研究院有限公司 一种机翼试验件及其加工方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005003682A1 (en) * 2003-07-08 2005-01-13 Heon Jeong Apparatus for detecting adhered portion or edge of sheet
KR20060115047A (ko) * 2005-05-04 2006-11-08 우종용 하중재하점을 3개소로 하는 프리플렉스형 하중재하장치
CN101561365A (zh) * 2009-06-04 2009-10-21 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 飞机整体翼梁损伤容限试验方法
CN105539812A (zh) * 2014-10-28 2016-05-04 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种机翼翼梁对接接头
CN205633010U (zh) * 2016-05-16 2016-10-12 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种机翼加筋盒段试验件
CN106769543A (zh) * 2017-04-06 2017-05-31 中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心 一种复合材料翼梁对接结构剪切性能测试装置及其方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005003682A1 (en) * 2003-07-08 2005-01-13 Heon Jeong Apparatus for detecting adhered portion or edge of sheet
KR20060115047A (ko) * 2005-05-04 2006-11-08 우종용 하중재하점을 3개소로 하는 프리플렉스형 하중재하장치
CN101561365A (zh) * 2009-06-04 2009-10-21 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 飞机整体翼梁损伤容限试验方法
CN105539812A (zh) * 2014-10-28 2016-05-04 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种机翼翼梁对接接头
CN205633010U (zh) * 2016-05-16 2016-10-12 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种机翼加筋盒段试验件
CN106769543A (zh) * 2017-04-06 2017-05-31 中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心 一种复合材料翼梁对接结构剪切性能测试装置及其方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109520860A (zh) 2019-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109520860B (zh) 一种翼梁对接试验件设计方法
Li et al. Experimental investigation of beam-to-tubular column moment connections under column removal scenario
Sharbatdar et al. Cyclic performance of retrofitted reinforced concrete beam–column joints using steel prop
Georgieva et al. Experimental investigation of built-up double-Z members in bending and compression
CN111044358A (zh) 侧边自由的长桁截止端试验测试装置及测试方法
Siahaan et al. Lateral distortional buckling of rivet fastened rectangular hollow flange channel beams
Serrano-López et al. An experimental study of I beam-RHS column demountable joints with welded studs
Stone et al. Field and laboratory performance of FRP bridge panels
Gil et al. Initial stiffness and strength characterization of minor axis T-stub under out-of-plane bending
Zhou et al. Effects of bolted connections on behaviour of timber frames under combined vertical and lateral loads
RU2653774C1 (ru) Устройство для испытания панелей
Yu et al. Seismic performance and working mechanism of innovate bottom-flange-bolted type through-diaphragm connections
CN106240840B (zh) 一种弯扭受载形式的机翼盒段试验装置
CN113340711B (zh) 一种加筋壁板静力疲劳载荷施加试验装置
RU196657U1 (ru) Панель крыла летательного аппарата
CN104729767A (zh) 一种箱梁截面上剪应力分布测试的装置和方法
Cao et al. Testing and analysis of a 6-m steel truss/composite skin hybrid ship hull model
Li et al. Residual stress/strain in three-row, countersunk, riveted lap joints
CN108331040A (zh) 一种可以快速组装的叠合钢梁
CN103926085A (zh) 一种h型大梁框架弯曲扭转力学性能测试方法及装置
Xue et al. Seismic performance of steel joints between double beams and column in Chinese traditional style buildings
CN110712763A (zh) 一种单翼梁裂纹扩展试验装置及试验方法
Zhang et al. Experimental investigations on bonded sleeve connection joining GFRP beams and columns
de Sousa Cardoso et al. Shear Strengthening of Slender Steel Beams Using Cold‐formed Stiffeners and Adhesives
Zheng et al. Test on seismic behaviors of stainless steel bolted extended end-plate beam-column joints

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant