CN111537331B - 一种机械连接结构载荷传递装置及测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机械连接结构载荷传递测试领域，尤其涉及一种机械连接结构载荷传递装置及测试方法。该装置包括：主连接板、载荷传递板、补偿板、三组应变片。本发明可用于静态或动态载荷传递测试，该结构简单，测试方法成熟，成本低，效率高，便于连接结构载荷传递的测试、分析和评估，具有广阔的应用前景。

Description

一种机械连接结构载荷传递装置及测试方法
技术领域
本发明涉及一种机械连接结构载荷传递测试领域，尤其涉及一种机械连接结构载荷传递装置及测试方法。
背景技术
连接是飞机装配过程中必不可少的步骤，飞机结构连接的主要方式有铆钉和高锁螺栓连接。飞机结构在滑跑、起飞、爬升、巡航、降落过程中，既承受各种恒定的静载荷，也会遭受诸如鸟撞、冰雹撞击、坠撞等动载荷，这些载荷在飞机中的框、梁、长桁等结构中通过各种连接件传递。但连接结构界面十分复杂，连接性能受被连接的材料、尺寸、厚度、螺栓预紧力、表面摩擦力等影响，很难准确测得连接件传递的载荷。因此，需要设计一种机械连接结构载荷传递测量装置。
目前，大部分研究人员将注意力集中在连接结构在各种载荷下的力学性能和失效坏模式上，还很少有人关注连接结构中载荷的传递形式，也缺乏相应的测试方法。
发明内容
本发明提供一种机械连接结构载荷传递装置及测试方法，为飞机结构中载荷传递进行分析。
第一方面，本发明实施例提供了一种机械连接结构载荷传递装置，包括：主连接板、载荷传递板、补偿板、三组应变片；
其中，主连接板为对称长平板；主连接板包括与载荷传递板紧固的第一段，固定补偿板的第二段和补偿板与载荷传递板之间缝隙对应的缝隙对应段；第一段与载荷传递板大小形状完全相同；第二段与补偿板大小形状完全相同；用于测量主连接板的剩余载荷的第一组和用于测量主连接板的总载荷的第二组主应变片设置在主连接板的外表面上，两者沿主连接板宽度方向对称轴对称；用于测量载荷传递板的载荷的第三组应变片设置在载荷传递板的位置与第一组应变片设置在主连接板的位置相对。
进一步的，载荷传递板的长度大于主连接板的1/2长度，补偿板的长度小于主连接板的1/2长度，且两者总长小于主连接板的长度。
进一步的，还包括紧固件；紧固件将主连接板中心与载荷传递板紧固。
进一步的，补偿板粘在第二段，第一段与载荷传递板的总厚度等于第二段与补偿板的总厚度。
进一步的，紧固件为：螺栓和螺母；主连接板中心设置有第一通孔，载荷传递板的对应位置设置有第二通孔，螺栓穿过第一通孔和第二通孔与螺母固紧，使得载荷传递板和主连接板紧固。
进一步的，主连接板为狗骨状。
进一步的，还包括：与应变片连接应变仪记录。
进一步的，载荷传递板的长度等于主连接板的2/3长度,补偿板的长度小于主连接板的2/3长度。
进一步的，载荷传递测试装置安装于通用材料试验机或高速液压伺服材料试验机中，通过作动缸对该装置进行加载。
第二方面，本发明实施例提供了一种机械连接结构载荷传递测试方法，包括：
获取应变仪记录三组应变片测量到的载荷；
根据第一公式计算连接结构的载荷传递效率；第一公式为：
Figure BDA0002476061150000031
其中，LTR为载荷传递效率；Strain2为剩余载荷；Strain1为总载荷。
本发明的有益效果：本发明可用于静态或动态载荷传递测试，该结构简单，测试方法成熟，成本低，效率高，便于连接结构载荷传递的测试、分析和评估，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例提供的机械连接结构载荷传递测试装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的机械连接结构载荷传递测试装置的后视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明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本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
本发明提供一种机械连接结构载荷传递测试装置，如图1-2，包括：主连接板1、载荷传递板2、补偿板3、高锁螺栓4和螺母5，主连接板1为对称狗骨状平板结构，中间设置有圆形连接孔；载荷传递板2外形与主连接板1保持一致，但长度方向只有主连接板1的2/3左右，在与主连接板1连接孔对应位置设置同样尺寸的连接孔；补偿板3外形与主连接板1保持一致，但长度方向小于主连接板的1/3左右；补偿板3与载荷传递板2不接触；高锁螺栓4穿过主连接板1和载荷传递板2的连接孔，并与所述高锁螺母5连接。
载荷传递测试装置中设置有三组应变片6，示例的，每组应变片只有一个应变片，第一应变片61和第二应变片62分别设置于主连接板轴线上并关于连接孔对称，第三应变片63设置于载荷传递板2上并与主连接板1上的位置一致。
载荷传递测试装置中设置应变片6主要用于测量加载时主连接板1的总载荷(应变603)、主连接板1的剩余载荷(应变片601)和载荷传递板2的载荷(应变片602)。
机械连接结构载荷传递测试方法是将载荷传递测试装置安装到通用材料试验机或高速液压伺服材料试验机中，通过作动缸对该装置加载，采用应变仪记录三个应变片测量信号，采用公式(1)计算连接结构载荷传递效率。
Figure BDA0002476061150000041
其中，LTR为载荷传递效率；Strain2为剩余载荷；Strain1为总载荷。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种机械连接结构载荷传递装置，其特征在于，包括：主连接板、载荷传递板、补偿板、三组应变片；
其中，紧固件将主连接板中心与载荷传递板紧固；主连接板为对称长平板；主连接板包括与载荷传递板紧固的第一段，固定补偿板的第二段和补偿板与载荷传递板之间缝隙对应的缝隙对应段；第一段与载荷传递板大小形状完全相同；第二段与补偿板大小形状完全相同；用于测量主连接板的剩余载荷的第一组和用于测量主连接板的总载荷的第二组主应变片设置在主连接板的外表面上，两者沿主连接板宽度方向对称轴对称；用于测量载荷传递板的载荷的第三组应变片设置在载荷传递板的位置与第一组应变片设置在主连接板的位置相对。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，载荷传递板的长度大于主连接板的1/2长度，补偿板的长度小于主连接板的1/2长度，且两者总长小于主连接板的长度。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，补偿板粘在第二段，第一段与载荷传递板的总厚度等于第二段与补偿板的总厚度。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，紧固件为：螺栓和螺母；主连接板中心设置有第一通孔，载荷传递板的对应位置设置有第二通孔，螺栓穿过第一通孔和第二通孔与螺母固紧，使得载荷传递板和主连接板紧固。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，主连接板为狗骨状。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：与应变片连接的应变仪。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，载荷传递板的长度等于主连接板的2/3长度, 补偿板的长度小于主连接板的1/3长度。
8.根据权利要求1-7任一项所述的装置，其特征在于，机械连接结构载荷传递装置安装于通用材料试验机或高速液压伺服材料试验机中，通过作动缸对该装置进行加载。
9.一种机械连接结构载荷传递测试方法，其特征在于，应用于权利要求1-8任一项所述的一种机械连接结构载荷传递装置，该方法包括：
获取应变仪记录三组应变片测量到的载荷；
根据第一公式计算连接结构的载荷传递效率；第一公式为：
Figure DEST_PATH_FDA0003918301540000021
；
其中，LTR为载荷传递效率；Strain2为剩余载荷；Strain1为总载荷。
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