CN110646345A - 一套长桁与蒙皮脱粘强度测试装置 - Google Patents

一套长桁与蒙皮脱粘强度测试装置 Download PDF

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Abstract

一套长桁与蒙皮脱粘强度测试装置，属于航空、民用船舶中加筋壁板力学试验领域。该装置采用点加载方式在对筋条两侧的蒙皮上方施加载荷，并通过中间支柱在长桁与蒙皮粘结处的下方施加点支撑，促使加筋板长桁凸缘和蒙皮间产生剥离载荷；在试验件的四个方位个施加一个点支撑以维持试验件的平衡，将中间支柱安装在铰支座上，使得载荷在加载过程中可以自动平衡调整。装置中采用了滑板部件并在装置中采用开槽的方式，实现了两加载点间距离和支撑点间距离连续可调。本装置可应用与复合材料或焊接加筋壁板结构的脱粘强度，可应用于不同尺寸和载荷下的界面强度试验，保证了夹具的重复利用。

Description

一套长桁与蒙皮脱粘强度测试装置
技术领域
本发明涉及一套长桁与蒙皮脱粘强度测试装置，属于航空、民用船舶中加筋壁板力学试验领域。
背景技术
为了减小复材加筋壁板结构的重量、提高飞机的承载能力，现代飞机设计时通常允许复材壁板在极限载荷前屈曲，而为了进一步挖掘复材飞机的潜力，允许复材壁板在限制载荷前屈曲已经进入人们的视野。壁板在后屈曲状态下，长桁或蒙皮的局部变形使得长桁/蒙皮界面上产生较大的“剥离应力”，引起长桁与蒙皮间脱粘。因此，对长桁/蒙皮脱粘问题的研究成为复材加筋壁板后屈曲设计所必须攻克的难题。
但由于蒙皮与长桁连接区域相较于整个试验件面积很小，使得长桁/蒙皮脱粘强度使用传统方法难以测量。此外，目前存在的一些测量长桁/蒙皮脱粘强度的装置存在着仅适用于尺寸较为固定的试验件，使得装置重复利用率低，适用性差，造成了资源浪费。而且由于测量长桁/蒙皮脱粘强度的过程中支撑点和加载点间距对试验成功率影响非常大：间距太大可能导致长桁/蒙皮不能发生脱粘，导致试验失败；间距太小可能导致蒙皮长桁/蒙皮脱粘之前发生破坏，也会导致试验失败。因此，设计一种适用性强、能保证试验成功率的测量长桁/蒙皮脱粘强度的装置是非常急需和必要的。
发明内容
为了克服上述试验存在的问题，本发明提供了一种间距连续可调的八点弯曲试验装置来测量长桁/蒙皮脱粘强度。为了保证四角支柱间距的连续可调，在固定底板和滑板上开有方向互相垂直的滑槽；为了保证中间支柱间距的连续可调，在平衡铰支座上开有滑槽；为了保证加载支柱间距的连续可调，在加载头上开有滑槽。同时为了保证长桁两侧粘结区域受力均衡，采用了可旋转的铰支座保证加载过程中载荷自动调整。
本发明采用的技术方案是：一套长桁与蒙皮脱粘强度测试装置，它包括固定底板、中间支柱区、四角支柱区和加载区，所述固定底板上设置X向滑槽；所述中间支柱区采用铰支座固定螺栓将固定铰支座固定在固定底板上，铰支座销子将平衡铰支座的支座支脚与固定铰支座进行铰接；中间支柱穿过贯穿槽后由中间支柱固定螺帽固定；所述四角支柱区采用滑板上设置Y向滑槽，四角支柱的四角支柱滑块作用在Y向滑槽内；滑板上设置滑板螺栓，滑板螺栓上端通过滑板固定螺帽进行固定，滑板螺栓下端设置滑板滑块；滑板滑块作用在固定底板的X向滑槽内；所述加载区采用加载头上设置加载滑槽，加载支柱的加载滑块作用在加载滑槽内。
四个四角支柱、两个中间支柱和两个加载支柱上均加工有用于固定位置的螺纹。22个滑块上为中间开有螺纹孔，用于和滑板固定螺栓和螺帽中的螺栓、四个四角支柱或两个加载支柱连接。需要注意的是，滑板固定螺栓和螺帽中的螺栓，为全是螺纹的杆（即不包含头部）。
固定底板上开有X方向的滑槽，两块滑板上各开有8个孔，通过16个滑板固定螺栓/螺帽和16个滑块将滑板固定，两滑板间距连续可调；两块滑板上还开有Y方向的滑槽，通过所述四个四角支柱上加工的螺纹和4个滑块将四角支柱固定，四角支柱在滑槽内可任意滑动，保证了四角支柱的间距连续可调；固定铰支座通过2个铰支座固定螺栓固定在固定底板上，并通过铰支座销子将固定铰支座和平衡铰支座连接，保证了平衡铰支座可任意旋转，使得加载过程中载荷均匀分布在长桁两侧的界面区域；平衡铰支座上开有两个贯穿槽，通过两个中间支柱上的螺纹和2个中间支柱固定螺帽将中间支柱固定，并保证了中间支柱间距的连续可调；加载头上也开有滑槽，通过两个加载支柱上的螺纹和2个滑块将加载支柱固定，保证了加载支柱间距的连续可调。
加载支柱与中间支柱位置上错开了一定距离，使得在加载过程中在长桁/蒙皮界面上产生“剥离应力”，引起长桁与蒙皮间脱粘。四角支柱保证了试验件在加载过程中具有较好的稳定性。
本发明的有益效果是：此长桁与蒙皮脱粘强度测试装置通过加载支柱施加载荷，并通过中间支柱支撑来在长桁/蒙皮界面局部变形，使得长桁/蒙皮界面上产生较大的“剥离应力”，引起长桁与蒙皮间脱粘，从而测得长桁与蒙皮脱粘强度。装置中同时采用四角支柱来为试验件提供支撑，保持其在试验过程中的稳定性。通过在固定底板、滑板上加工滑槽来保证四角支柱间距在整个平面内连续可调；、在平衡铰支座和加载头上加工滑槽，保证了中间支柱间距或加载支柱间距的连续可调；以上两点保证了试验的成功率，并大大提高了装置的适用性和可重复利用率，避免了资源浪费。此外，通过平衡铰支座，来自动调节施加在长桁/蒙皮界面区域的载荷，提高了试验的准确性。
该装置采用点加载方式在对筋条两侧的蒙皮上方施加载荷，并通过中间支柱在长桁与蒙皮粘结处的下方施加点支撑，促使加筋板长桁凸缘和蒙皮间产生剥离载荷(主要是剪力和弯矩)；然后为了维持试验件的平衡，在试验件的四个方位个施加一个点支撑，此外，为了避免两加载点处施加载荷不一致，将中间支柱安装在铰支座上，使得载荷在加载过程中可以自动平衡调整。为了保证夹具的强适用性，并保证试验的成功率，装置中采用了滑板部件并在装置中采用开槽的方式，实现了两加载点间距离和支撑点间距离连续可调。本装置可应用与复合材料或焊接加筋壁板结构的脱粘强度，可应用于不同尺寸和载荷下的界面强度试验，保证了夹具的重复利用；加载点和支撑点间距离的连续可调，避免了设计间距过大界面不能发生破坏或设计间距过小破坏首先发生于蒙皮加载点处的常见问题。
附图说明
图1是一套长桁与蒙皮脱粘强度测试装置的示意图。
图2是固定底板与铰支座连接的装配图。
图3是固定底板与铰支座连接的分解图。
图4是固定底板与滑板连接的装配图。
图5是固定底板与滑板连接的分解图。
图6是加载头和加载支柱的分解图。
图中：1、固定底板，2、滑板，3、四角支柱，4、中间支柱，5、加载支柱，6、加载头，7、固定铰支座，8、平衡铰支座，9、四角支柱滑块，10、滑板固定螺帽，11、铰支座固定螺栓，12、铰支座销子，13、中间支柱固定螺帽，14、X向滑槽，15、Y向滑槽，16、滑板螺栓，17、滑板滑块，18、加载滑块，19、加载滑槽，20、贯穿槽，21、支座支脚。
具体实施方式
以下参考附图对本发明专利的系统做进一步描述，在附图中，自始至终相同的标号表示相同的元件。需要理解的是，术语“上方”、“下方”、“左”、“右”、“竖直”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，而不是指示所指的元件必须有特定的方位和构造。
图1到图6示出了一套长桁与蒙皮脱粘强度测试装置。它包括固定底板1、滑板2、四角支柱3、中间支柱4、加载支柱5、加载头6、固定铰支座7、平衡铰支座8、滑块9、滑板固定螺栓和螺帽10、铰支座固定螺栓11、铰支座销子12、中间支柱固定螺帽13。
固定底板1上设置X向滑槽14；中间支柱区采用铰支座固定螺栓11将固定铰支座7固定在固定底板1上，铰支座销子12将平衡铰支座8的支座支脚21与固定铰支座7进行铰接；中间支柱4穿过贯穿槽20后由中间支柱固定螺帽13固定；四角支柱区采用滑板2上设置Y向滑槽15，四角支柱3的四角支柱滑块9作用在Y向滑槽15内；滑板2上设置滑板螺栓16，滑板螺栓16上端通过滑板固定螺帽10进行固定，滑板螺栓16下端设置滑板滑块17；滑板滑块17作用在固定底板1的X向滑槽14内；加载区采用加载头6上设置加载滑槽19，加载支柱5的加载滑块18作用在加载滑槽19内。
四个四角支柱3、两个中间支柱4和两个加载支柱5上均加工有用于固定位置的螺纹。
它包括固定底板1、两个滑板2、四个四角支柱3、两个中间支柱4、两个加载支柱5、加载头6、固定铰支座7、平衡铰支座8、22个滑块、16个滑板固定螺栓和螺帽、2个铰支座固定螺栓11、铰支座销子12、2个中间支柱固定螺帽13。固定底板1上开有X向滑槽14，两块滑板2上各开有8个孔，通过16个滑板螺栓16和滑板固定螺帽10和16个滑板滑块17将调整好满足试验要求间距的滑板固定；此外，两块滑板2上还开有与X方向垂直，即Y向滑槽15，通过四个四角支柱3上加工的螺纹和4个四角支柱滑块9将调整好满足试验要求间距的四角支柱固定；固定铰支座7通过2个铰支座固定螺栓11固定在固定底板1上，并通过铰支座销子12将固定铰支座7和平衡铰支座8连接；平衡铰支座8上开有两个贯穿槽20，通过两个中间支柱4上的螺纹和2个中间支柱固定螺帽13将调整好满足试验要求间距的中间支柱固定；加载头6上开有滑槽，通过两个加载支柱5上的螺纹和2个加载滑块18将调整好满足试验要求间距的加载支柱固定。
四个四角支柱3、两个中间支柱4和两个加载支柱5上均加工有螺纹，用于固定位置。
所有滑块均为中间开有螺纹孔，用于和滑板螺栓16、四个四角支柱3或两个加载支柱5连接。需要注意的是，滑板螺栓为全是螺纹的杆即不包含头部。
该装置采用通过加载支柱和中间支柱位置上的错开使得在蒙皮/长桁上产生“剥离应力”来测量长桁与蒙皮脱粘强度，并通过四角支柱维持试验件在试验过程中的稳定性。采用平衡铰支座自动调整载荷在长桁两侧的分布，提高了试验的准确性。并通过在固定底板、滑板、平衡铰支座和加载头上开滑槽的方式，保证了各支柱间距的连续可调，保证了试验的成功率，增加了装置的适用性和可重复利用率，避免了资源浪费。

Claims (2)

1.一套长桁与蒙皮脱粘强度测试装置，它包括固定底板（1）、中间支柱区、四角支柱区和加载区，其特征在于：所述固定底板（1）上设置X向滑槽（14）；所述中间支柱区采用铰支座固定螺栓（11）将固定铰支座（7）固定在固定底板（1）上，铰支座销子（12）将平衡铰支座（8）的支座支脚（21）与固定铰支座（7）进行铰接；中间支柱（4）穿过贯穿槽（20）后由中间支柱固定螺帽（13）固定；所述四角支柱区采用滑板（2）上设置Y向滑槽（15），四角支柱（3）的四角支柱滑块（9）作用在Y向滑槽（15）内；滑板（2）上设置滑板螺栓（16），滑板螺栓（16）上端通过滑板固定螺帽（10）进行固定，滑板螺栓（16）下端设置滑板滑块（17）；滑板滑块（17）作用在固定底板（1）的X向滑槽（14）内；所述加载区采用加载头（6）上设置加载滑槽（19），加载支柱（5）的加载滑块（18）作用在加载滑槽（19）内。
2.根据权利要求1所述的一套长桁与蒙皮脱粘强度测试装置，其特征在于：四个四角支柱（3）、两个中间支柱（4）和两个加载支柱（5）上均加工有用于固定位置的螺纹。
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