CN109752155B - 结构件静力试验固定边界自由度释放系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种结构件静力试验中固定边界自由度释放系统，包括轨道平台体(1)、承载小坦克(2)、转接装置(3)，轨道平台体(1)通过承载小坦克(2)活动连接转接装置(3)，转接装置(3)用于安装试件。所述轨道平台体(1)包括平台(4)、轨道(5)、固定接口(6)；所述承载小坦克(2)包括连接台面(7)、台面连接孔(8)、滚动轴承(9)、轴承销(10)、轴承销孔(11)、轴承定圈(12)；所述滚动轴承(9)为金属滚动轴承，能够在轨道平台体(1)的轨道(5)内滚动，用于释放固定边界自由度。本发明能够有效使结构件在静力试验沿着特定方向自由滑动，达到固定边界自由度释放的目的。

Description

结构件静力试验固定边界自由度释放系统

技术领域

本发明属于结构件强度试验方法领域，具体涉及一种结构件静力试验固定边界自由度释放系统。

背景技术

大型结构件如航天结构件在研制过程中需要进行地面验证试验，通过模拟其真实的使用环境，达到对结构件强度、刚度等性能的考核目的。结构件静力试验过程中，试验件安装边界对试验结果有着决定性的影响。大部分结构件静力试验固定边界为固支，即限制了所有方向上的自由度。但特定环境下产品使用过程中在特定方向上边界是自由的，为了更加真实地模拟结构件使用环境，需要在特定方向上释放固定边界的自由度，即在试验加载过程中，使试验件在特定方向上能够自由移动。因此，需要发明一种结构件静力试验固定边界自由度释放系统，达到对真实使用边界和环境的模拟，保障结构件使用过程中安全可靠。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种结构件静力试验固定边界自由度释放系统。

根据本发明提供的一种结构件静力试验中固定边界自由度释放系统，包括轨道平台体、承载小坦克、转接装置，轨道平台体通过承载小坦克活动连接转接装置，转接装置用于安装试件。

优选地，所述轨道平台体包括平台、轨道、固定接口；轨道位于两平台之间，平台上设置固定接口；所述平台为平面钢板，所述轨道用于限制试件加载过程中的移动方向，轨道方向即为所释放自由度的方向，所述固定接口用于将平台固定于地面。

优选地，所述承载小坦克包括连接台面、台面连接孔、滚动轴承、轴承销、轴承销孔、轴承定圈；台面连接孔设置在连接台面的顶端平面上，台面连接孔连接转接装置或试件，轴承销孔设置在连接台面的两侧面上，滚动轴承通过轴承销、轴承销孔、轴承定圈滚动安装在连接台面顶端平面和两侧面限定的空间内。

优选地，所述滚动轴承为金属滚动轴承，能够在轨道平台体的轨道内滚动，用于释放固定边界自由度。

优选地，所述轴承销与两端轴承定圈之间通过过盈配合达到紧固连接，轴承销两端与轴承销孔通过螺纹连接。

优选地，所述转接装置的下端面设置有与承载小坦克上台面连接孔相连接的安装孔，能够通过螺栓固定；所述转接装置的上端面设置有与试件连接的安装孔。

优选地，所述转接装置的形状与试件的形状适配。

优选地，所述平台的尺寸根据实际试验工况设计；所述轨道密度、深度、长度、宽度根据实际情况进行设计，以符合试件承载要求和滑动要求。

优选地，所述台面连接孔数量及大小根据试验工况载荷确定。

优选地，轴承销孔与轴承销之间为过渡配合。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是本发明能够有效使结构件在静力试验沿着特定方向自由滑动，达到固定边界自由度释放的目的，从而达到对真实使用边界和环境的模拟，保障结构件使用过程中安全可靠。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的总体结构示意图。

图2为本发明的轨道平台体的结构示意图。

图3为本发明的承载小坦克的结构示意图。

图4为本发明的转接装置的结构示意图。

图5为本发明的试验过程的安装示意图。

图中示出：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“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申请和简化描述，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申请的限制。

本发明包括：轨道平台体1，有平台4、轨道5、固定接口6，其中，所述平台4为平面度要求较高的钢板，用于去除因试验室场地高低不平而影响试验结果的不利因素；所述轨道5用于限制试件加载过程中的移动方向，轨道方向即为所释放自由度的方向；所述固定接口6用于将平台固定于试验室地面的地轨，可用地脚螺栓等装置实现平台的固定。承载小坦克2，有连接台面7、台面连接孔8、滚动轴承9、轴承销10、轴承销孔11，其中，所述连接台面7为试验件与承载小坦克2的连接台面，同时也是固定滚动轴承9的台面；所述台面连接孔8用于将试件或转接装置3与承载小坦克2连接的接口，达到承载小坦克2与试件或转接装置3之间固定的作用；所述滚动轴承9为承载要求较高的金属滚动轴承，轴承可在轨道5内滚动，用于释放固定边界自由度；所述轴承销10为连接台面7与滚动轴承8之间的销子，轴承销10与滚动轴承定圈12之间过盈配合，达到与轴承定圈12紧固的目的，轴承销10两端可配合螺纹达到与连接台面7紧固的效果；所述轴承销孔11为轴承销10与连接台面7之间的连接接口。转接装置3，所述转接装置用于试件和承载小坦克2之间的连接，下端面通过螺栓孔与承载小坦克2固定，上端面根据试件的接口形式配打孔，达到与试件连接的目的。本发明能够有效使结构件在静力试验沿着特定方向自由滑动，达到固定边界自由度释放的目的。

根据本发明提供的一种结构件静力试验中固定边界自由度释放系统，如图1所示，包括轨道平台体1、承载小坦克2、转接装置3，轨道平台体1通过承载小坦克2活动连接转接装置3，转接装置3用于安装试件。

如图2所示，所述轨道平台体1包括平台4、轨道5、固定接口6；轨道5位于两平台4之间，平台4上设置固定接口6；所述平台4为平面钢板，所述轨道5用于限制试件加载过程中的移动方向，轨道方向即为所释放自由度的方向，所述固定接口6用于将平台4固定于地面。所述平台4的尺寸根据实际试验工况设计；所述轨道5密度、深度、长度、宽度根据实际情况进行设计，以符合试件承载要求和滑动要求。所述平台4为高平面度的钢板，用于去除因试验室场地高低不平而影响试验结果的不利因素。所述平台4采用钢材制作，可提供较强的刚度，进而形成一个平面度较高的试验平台。所述固定接口6用于将平台固定于试验室地面的地轨，可用地脚螺栓等装置实现平台4的固定。所述固定接口6大小根据与之配套使用的地脚螺栓确定，固定接口6数量根据试验载荷和试验室地轨实际情况确定。

如图3所示，所述承载小坦克2包括连接台面7、台面连接孔8、滚动轴承9、轴承销10、轴承销孔11、轴承定圈12；台面连接孔8设置在连接台面7的顶端平面上，台面连接孔8连接转接装置3或试件，轴承销孔11设置在连接台面7的两侧面上，滚动轴承9通过轴承销10、轴承销孔11、轴承定圈12滚动安装在连接台面7顶端平面和两侧面限定的空间内。所述台面连接孔8用于将试件或转接装置3与承载小坦克2连接的接口，达到承载小坦克2与试件或转接装置3之间固定的作用。所述滚动轴承9为金属滚动轴承，能够在轨道平台体1的轨道5内滚动，用于释放固定边界自由度。所述轴承销10与两端轴承定圈12之间通过过盈配合达到紧固连接，轴承销10两端与轴承销孔11通过螺纹连接。所述台面连接孔8数量及大小根据试验工况载荷确定。轴承销孔11与轴承销10之间为过渡配合。

优选地，所述连接台面7根据选用的滚动轴承9的大小和轨道5的深度确定，同时，为了使用提高承载能力，一般使用钢材制作。所述台面连接孔8数量及大小根据试验工况载荷确定，为了防止承载小坦克2安装过程中自由转动，台面连接孔8数量不得少于两个。所述滚动轴承9的选取较为重要，应根据试验载荷大小确定，选型时应考虑两倍以上安全裕度，一般为钢制轴承。所述轴承销10的长度匹配于连接台面7的宽度，即所述轴承销10的长度选取应略大于连接台面7的宽度，并在外露在连接台面7部分上车有合适长度的螺纹，配套以螺栓用于轴承销10与连接台面7的固定。

如图4所示，所述转接装置3的下端面设置有与承载小坦克2上台面连接孔8相连接的安装孔，能够通过螺栓固定；所述转接装置3的上端面设置有与试件连接的安装孔。所述转接装置3的形状与试件的形状适配。所述转接装置3用于试件和承载小坦克2之间的连接，下端面通过螺栓孔与承载小坦克2固定，上端面根据试件的接口形式配打孔，达到与试件连接的目的。转接装置3中有与承载小坦克2连接的两个为一组的一圈螺纹孔，具体数量可根据试验工况载荷大小及轨道密度确定。

如图5所示，试验时，对火箭舱体16进行轴压载荷和侧向载荷的施加，试验系统搭建有龙门架13用于安装轴向载荷伺服油缸18，侧向固定铸块14用于固定侧向载荷伺服油缸15，轴向载荷加力帽17用于将轴向载荷伺服油缸的载荷传递至试验件上。根据火箭舱体16下端面连接螺栓孔在转接装置3上预先配打相应的连接孔，火箭舱体16通过一圈螺栓孔和螺栓连接转接装置3，从而连接结构件静力试验固定边界自由度释放系统。利用本发明可实现火箭舱体16沿轨道5方向的自由度释放，从而更加真实地模拟了火箭发射过程中的载荷情况。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (8)

1.一种结构件静力试验中固定边界自由度释放系统，其特征在于，包括轨道平台体(1)、承载小坦克(2)、转接装置(3)，轨道平台体(1)通过承载小坦克(2)活动连接转接装置(3)，转接装置(3)用于安装试件；

所述轨道平台体(1)包括平台(4)、轨道(5)、固定接口(6)；轨道(5)位于两平台(4)之间，平台(4)上设置固定接口(6)；所述平台(4)为平面钢板，所述轨道(5)用于限制试件加载过程中的移动方向，轨道方向即为所释放自由度的方向，所述固定接口(6)用于将平台(4)固定于地面；所述轨道平台体(1)上设置多个轨道(5)，所述转接装置(3)或试件通过多个承载小坦克(2)连接轨道平台体(1)的轨道(5)；

所述承载小坦克(2)包括连接台面(7)、台面连接孔(8)、滚动轴承(9)、轴承销(10)、轴承销孔(11)、轴承定圈(12)；台面连接孔(8)设置在连接台面(7)的顶端平面上，台面连接孔(8)连接转接装置(3)或试件，轴承销孔(11)设置在连接台面(7)的两侧面上，滚动轴承(9)通过轴承销(10)、轴承销孔(11)、轴承定圈(12)滚动安装在连接台面(7)顶端平面和两侧面限定的空间内，所述滚动轴承(9)能够在轨道(5)内滚动，用于释放固定边界自由度。

2.根据权利要求1所述的结构件静力试验中固定边界自由度释放系统，其特征在于，所述滚动轴承(9)为金属滚动轴承。

3.根据权利要求1所述的结构件静力试验中固定边界自由度释放系统，其特征在于，所述轴承销(10)与两端轴承定圈(12)之间通过过盈配合达到紧固连接，轴承销(10)两端与轴承销孔(11)通过螺纹连接。

4.根据权利要求1所述的结构件静力试验中固定边界自由度释放系统，其特征在于，所述转接装置(3)的下端面设置有与承载小坦克(2)上台面连接孔(8)相连接的安装孔，能够通过螺栓固定；所述转接装置(3)的上端面设置有与试件连接的安装孔。

5.根据权利要求1所述的结构件静力试验中固定边界自由度释放系统，其特征在于，所述转接装置(3)的形状与试件的形状适配。

6.根据权利要求1所述的结构件静力试验中固定边界自由度释放系统，其特征在于，所述平台(4)的尺寸根据实际试验工况设计；所述轨道(5)密度、深度、长度、宽度根据实际情况进行设计，以符合试件承载要求和滑动要求。

7.根据权利要求1所述的结构件静力试验中固定边界自由度释放系统，其特征在于，所述台面连接孔(8)数量及大小根据试验工况载荷确定。

8.根据权利要求1所述的结构件静力试验中固定边界自由度释放系统，其特征在于，轴承销孔(11)与轴承销(10)之间为过渡配合。

Images