CN110470460A - 一种四点弯曲梁及其试验装置、试验方法 - Google Patents

一种四点弯曲梁及其试验装置、试验方法 Download PDF

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Abstract

本申请一方面提供一种四点弯曲梁，包括：两条缘条，相对设置，其上开设有连接孔，连接孔中安装有紧固件，以模拟承力结构的连接状态；其中，一条缘条为第一缘条，另一条缘条为第二缘条；腹板，在两条缘条之间设置，其一侧与第一缘条连接，另一侧与第二缘条连接；四根筋条，排列设置在两条缘条之间，依次为第一筋条、第二筋条、第三筋条、第四筋条；每根筋条与腹板连接，其一端与第一缘条连接，另一端与第二缘条连接；其中，四点弯曲梁位于第二筋条与第三筋条之间的对称截面与承力结构的典型截面相一致。另一方面提供一种与上述四点弯曲梁配合使用的试验装置，以及提供一种基于上述四点弯曲梁、试验装置的试验方法。

Description

一种四点弯曲梁及其试验装置、试验方法
技术领域
本申请属于承力结构的力学试验研究技术领域，具体涉及一种四点弯曲梁及其试验装置、试验方法。
背景技术
当前在飞机设计技术领域中，对于加承力结构的典型截面进行力学试验研究，多参照加承力结构的真实结构，模拟加强框、梁在飞机上的安装、固定方式进行试验研究，该种技术方案需要使用大量的连接夹具，制造安装过程极为繁琐，试验周期长，耗费大量人力物力。
鉴于现有技术的上述缺陷提出本申请。
发明内容
本申请的目的是提供一种四点弯曲梁及其试验装置、试验方法，以于克服或减轻现有技术至少一方面的缺陷。
本申请的技术方案是：
一方面提供一种四点弯曲梁，包括：
两条缘条，相对设置，其上开设有连接孔，连接孔中安装有紧固件，以模拟承力结构的连接状态；其中，一条缘条为第一缘条，另一条缘条为第二缘条；
腹板，在两条缘条之间设置，其一侧与第一缘条连接，另一侧与第二缘条连接；
四根筋条，排列设置在两条缘条之间，依次为第一筋条、第二筋条、第三筋条、第四筋条；每根筋条与腹板连接，其一端与第一缘条连接，另一端与第二缘条连接；其中，
四点弯曲梁位于第二筋条与第三筋条之间的对称截面与承力结构的典型截面相一致。
根据本申请的至少一个实施例，两条缘条、腹板、四根筋条的材质与承力结构的材质相一致。
根据本申请的至少一个实施例，四点弯曲梁的制造工艺与承力结构的制造工艺相一致。
根据本申请的至少一个实施例，紧固件为铆钉。
另一方面提供一种四点弯曲梁的试验装置，包括：
支座，用以在第一简支点、第二简支点处支撑任一上述的四点弯曲梁试验件，其中，第一简支点位于第一缘条外侧，处于第一筋条所处的截面上；第二简支点位于第一缘条外侧，处于第四筋条所处的截面上；
加载油缸，用以向四点弯曲梁试验件第一加载点、第二加载处等量施加载荷；其中，第一加载点位于第二缘条外侧，处于第二筋条所处的截面上；第二加载点位于第二缘条外侧，处于第三筋条所处的截面上。
根据本申请的至少一个实施例，支座对于四点弯曲梁试验件在第一简支点处固定铰支，在第二简支点处可动铰支。
再一方面提供一种四点弯曲梁的试验方法，包括以下步骤：
步骤一、选取承力结构的典型截面；
步骤二、制作多个任一上述的四点弯曲梁，该四点弯曲梁位于第二筋条与第三筋条之间的对称截面与承力结构的典型截面相一致；制作任一上述的试验装置，已与四点弯曲梁配合使用；
步骤三、对部分四点弯曲梁的第一加载点、第二加载点处施加加载载荷，进行静力破坏试验；
步骤四、根据静力破坏试验的结果，确定四点弯曲梁的疲劳试验载荷谱，对其余部分四点弯曲梁进行疲劳试验。
根据本申请的至少一个实施例，步骤三中还包括对其中的四点弯曲梁的第二缘条进行稳定性校核。
根据本申请的至少一个实施例，加载载荷P＝kWσb/L；其中，
k为四点弯曲梁对称截面的塑性修正系数；
W为四点弯曲梁对称截面的抗弯截面系数；
σb为四点弯曲梁的强度极限；
L为四点弯曲梁第二筋条、第三筋条之间的距离。
根据本申请的至少一个实施例，承力结构为加强框，该加强框由钛合金整体锻件制造，用以承受飞机起落架着陆载荷；
典型截面为位于加强框的下位锁梁轴线与长桁轴线之间的截面；
k＝1.07，W＝34559.08mm3，σb＝1130MPa，L＝150mm。
附图说明
图1是本申请实施例提供的四点弯曲梁的结构示意图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是本申请实施例提供的四点弯曲梁的试验装置与四点弯曲梁配合的的结构示意图；
图4是本申请实施例提供的四点弯曲梁承受加载载荷的示意图；
图5是本申请实施例提供的四点弯曲梁的弯矩图示意图；
图6是本申请实施例提供的四点弯曲梁的疲劳试验载荷谱；
其中：
1-缘条；2-连接孔；3-腹板；4-筋条；5-支座；6-加载油缸。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，还需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面结合附图1至图6对本申请做进一步详细说明。
一方面提供一种四点弯曲梁，包括：
两条缘条1，相对设置，其上开设有连接孔2，连接孔2中安装有紧固件，以模拟承力结构的连接状态；其中，一条缘条1为第一缘条，另一条缘条为第二缘条；
腹板3，在两条缘条1之间设置，其一侧与第一缘条连接，另一侧与第二缘条连接；
四根筋条4，排列设置在两条缘条1之间，依次为第一筋条、第二筋条、第三筋条、第四筋条；每根筋条4与腹板3连接，其一端与第一缘条连接，另一端与第二缘条连接；其中，
四点弯曲梁位于第二筋条与第三筋条之间的对称截面与承力结构的典型截面相一致。
对于上述实施例提供的四点弯曲梁，本领域技术员容易理解的是，其根据承力结构典型截面设计得到，能够承力结构典型截面的受力情况，两条缘条1上开设连接孔2并安装紧固件，能够相应的反映该处的应力集中情况，用其进行试验研究，可通过简易的四点弯曲梁试验夹具在普通的试验机上进行力学试验，以此能够明显缩小试验的规模，缩短试验的周期并降低研制成本，此外，由于该种四点弯曲梁试验规模较小，便于进行承力结构的不同材料或工艺的对比试验研究。
在一些可选的实施例中，两条缘条1、腹板3、四根筋条4的材质与承力结构的材质相一致。
在一些可选的实施例中，四点弯曲梁的制造工艺与承力结构的制造工艺相一致。
在一些可选的实施例中，紧固件为铆钉。
另一方面提供一种四点弯曲梁的试验装置，包括：
支座5，用以在第一简支点、第二简支点处支撑任一上述的四点弯曲梁试验件，其中，第一简支点位于第一缘条外侧，处于第一筋条所处的截面上；第二简支点位于第一缘条外侧，处于第四筋条所处的截面上；
加载油缸6，用以向四点弯曲梁试验件第一加载点、第二加载处等量施加载荷；其中，第一加载点位于第二缘条外侧，处于第二筋条所处的截面上；第二加载点位于第二缘条外侧，处于第三筋条所处的截面上。
在一些可选的实施例中，支座5对于四点弯曲梁试验件在第一简支点处固定铰支，在第二简支点处可动铰支。
再一方面提供一种四点弯曲梁的试验方法，包括以下步骤：
步骤一、选取承力结构的典型截面；
步骤二、制作多个任一上述的四点弯曲梁，该四点弯曲梁位于第二筋条与第三筋条之间的对称截面与承力结构的典型截面相一致；制作任一上述的试验装置，已与四点弯曲梁配合使用；
步骤三、对部分四点弯曲梁的第一加载点、第二加载点处施加加载载荷，进行静力破坏试验；
步骤四、根据静力破坏试验的结果，确定四点弯曲梁的疲劳试验载荷谱，对其余部分四点弯曲梁进行疲劳试验。
在一些可选的实施例中，步骤三中还包括对其中的四点弯曲梁的第二缘条进行稳定性校核，以确保试验可顺利进行
在一些可选的实施例中，加载载荷P＝kWσb/L；其中，
k为四点弯曲梁对称截面的塑性修正系数；
W为四点弯曲梁对称截面的抗弯截面系数；
σb为四点弯曲梁的强度极限；
L为四点弯曲梁第二筋条、第三筋条之间的距离。
对于上述实施例公开的四点弯曲梁的试验方法，本领域技术人员容易理解的是，四点弯曲梁位于第二筋条与第三筋条之间的区域是弯矩相等的纯弯曲段，为试验考核段，其弯矩图如图5所示。
在一些可选的实施例中，承力结构为加强框，该加强框由钛合金整体锻件制造，用以承受飞机起落架着陆载荷；
典型截面为位于加强框的下位锁梁轴线与长桁轴线之间的截面；
k＝1.07，W＝34559.08mm3，σb＝1130MPa，L＝150mm。
对于上述实施例公开的四点弯曲梁的试验方法，本领域技术人员容易理解的是，加强框的下位锁梁轴线与长桁轴线之间的截面受力最严重，选取该截面为典型截面，作为试验研究的对象，其的静力/疲劳性能可以涵盖其它截面；其静力破坏试验的结果如下表所示：
上述四点弯曲梁静力破坏试验的结果与理论计算的设计载荷相接近。
按照图6的疲劳试验载荷谱对其余部分四点弯曲梁进行疲劳试验，其中，Pm表示上述静力试验破坏载荷的平均值，疲劳试验结构如下表所示：
上述四点弯曲梁在试验中完成了约7万次的疲劳试验，以此可判断加强框的疲劳寿命。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种四点弯曲梁，其特征在于，包括：
两条缘条(1)，相对设置，其上开设有连接孔(2)，所述连接孔(2)中安装有紧固件，以模拟承力结构的连接状态；其中，一条所述缘条(1)为第一缘条，另一条所述缘条为第二缘条；
腹板(3)，在两条所述缘条(1)之间设置，其一侧与所述第一缘条连接，另一侧与所述第二缘条连接；
四根筋条(4)，排列设置在两条所述缘条(1)之间，依次为第一筋条、第二筋条、第三筋条、第四筋条；每根所述筋条(4)与所述腹板(3)连接，其一端与所述第一缘条连接，另一端与所述第二缘条连接；其中，
所述四点弯曲梁位于所述第二筋条与第三筋条之间的对称截面与所述承力结构的典型截面相一致。
2.根据权利要求1所述的四点弯曲梁，其特征在于，
两条所述缘条(1)、所述腹板(3)、四根所述筋条(4)的材质与所述承力结构的材质相一致。
3.根据权利要求2所述的四点弯曲梁，其特征在于，
所述四点弯曲梁的制造工艺与所述承力结构的制造工艺相一致。
4.根据权利要求1所述的四点弯曲梁，其特征在于，
所述紧固件为铆钉。
5.一种四点弯曲梁的试验装置，其特征在于，包括：
支座(5)，用以在第一简支点、第二简支点处支撑如权利要求1-3任一所述的四点弯曲梁试验件，其中，第一简支点位于所述第一缘条外侧，处于所述第一筋条所处的截面上；第二简支点位于所述第一缘条外侧，处于所述第四筋条所处的截面上；
加载油缸(6)，用以向所述四点弯曲梁试验件第一加载点、第二加载处等量施加载荷；其中，所述第一加载点位于所述第二缘条外侧，处于所述第二筋条所处的截面上；第二加载点位于所述第二缘条外侧，处于所述第三筋条所处的截面上。
6.根据权利要求5所述的试验装置，其特征在于，
所述支座(5)对于所述四点弯曲梁试验件在所述第一简支点处固定铰支，在所述第二简支点处可动铰支。
7.一种四点弯曲梁的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、选取承力结构的典型截面；
步骤二、制作多个如权利要1-4任一所述的四点弯曲梁，该四点弯曲梁位于所述第二筋条与第三筋条之间的对称截面与所述承力结构的典型截面相一致；制作如权利要求5-6任一所述的试验装置，已与所述四点弯曲梁配合使用；
步骤三、对部分所述四点弯曲梁的第一加载点、第二加载点处施加加载载荷，进行静力破坏试验；
步骤四、根据所述静力破坏试验的结果，确定所述四点弯曲梁的疲劳试验载荷谱，对其余部分所述四点弯曲梁进行疲劳试验。
8.根据权利要求7所述的四点弯曲梁的试验方法，其特征在于，
所述步骤三中还包括对其中的所述四点弯曲梁的第二缘条进行稳定性校核。
9.根据权利要求8所述的四点弯曲梁的试验方法，其特征在于，
所述加载载荷P＝kWσb/L；其中，
k为所述四点弯曲梁对称截面的塑性修正系数；
W为所述四点弯曲梁对称截面的抗弯截面系数；
σb为所述四点弯曲梁的强度极限；
L为所述四点弯曲梁第二筋条、第三筋条之间的距离。
10.根据权利要求9所述的四点弯曲梁的试验方法，其特征在于，
所述承力结构为加强框，该加强框由钛合金整体锻件制造，用以承受飞机起落架着陆载荷；
所述典型截面为位于所述加强框的下位锁梁轴线与长桁轴线之间的截面；
k＝1.07，W＝34559.08mm3，σb＝1130MPa，L＝150mm。
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