CN112504869B - 一种柔性材料的加载装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于疲劳试验技术领域，公开了一种柔性材料的加载装置。包括：柔性材料试验件、加持单元、左端固定单元、右端固定单元、加载端固定单元延长轴、固定端固定单元延长轴、左端离心力施加单元和右端离心力施加单元；所述柔性材料试验件通过加持单元固定在地面上；所述柔性材料试验件左右两端分别通过左端固定单元和右端固定单元一端固定连接；所述左端固定单元另一端与加载端固定单元延长轴右端连接，加载端固定单元延长轴左端与左端离心力施加单元连接；所述右端固定单元另一端通过固定端固定单元延长轴与右端离心力施加单元连接；所述左/右端离心力施加单元用于对柔性材料试验件施加离心力。

Description

一种柔性材料的加载装置
技术领域
本发明属于疲劳试验技术领域，特别涉及一种柔性材料的加载装置。
背景技术
柔性材料是直升机行业必须采用的关键材料，在主桨叶、尾桨叶等旋翼系统中广泛应用。在实际飞行过程中，主桨叶为直升机机体提供升力，尾桨叶不仅平衡直升机主桨叶旋转的反扭矩，且为机体转向提供动力。在疲劳试验加载中，柔性材料的加载与实际工况的模拟是技术难点，如何更好的模拟实际边界条件，准确地为寿命评估提供更准确的试验数据属于行业内亟待解决的技术难题。本发明涉及一种加载装置，很好的解决了柔性梁实际工作工况的模拟与加载难题。
发明内容
本发明要解决的技术问题：
一种柔性材料的加载装置，解决在柔性材料在离心力状态下施加扭矩的技术难题，满足了真实模拟柔性材料在离心力状态下施加扭矩加载疲劳试验的要求。
一种柔性材料的加载装置，包括：柔性材料试验件、加持单元、左端固定单元、右端固定单元、加载端固定单元延长轴、固定端固定单元延长轴、左端离心力施加单元和右端离心力施加单元；
所述柔性材料试验件通过加持单元固定在地面上；所述柔性材料试验件左右两端分别通过左端固定单元和右端固定单元一端固定连接；
所述左端固定单元另一端与加载端固定单元延长轴右端连接，加载端固定单元延长轴左端与左端离心力施加单元连接；
所述右端固定单元另一端通过固定端固定单元延长轴与右端离心力施加单元连接；所述左/右端离心力施加单元用于对柔性材料试验件施加离心力。
进一步，所述加持单元包括：上加持单元和下加持单元；所述柔性材料试验件中部上下方分别由上加持单元和下加持单元固定。
进一步，所述装置还包括：滑动固定单元；所述滑动固定单元固定在下加持单元下方；所述滑动固定单元可随柔性材料试验件左右滑动或固定在地轨上。
进一步，所述装置还包括：两个第一滑动副，所述两个第一滑动副固定在地面上，所述加载端固定单元延长轴穿过所述两个第一滑动副并可在两个第一滑动副内沿水平轴线方向滑动。
进一步，所述装置还包括：扭矩施加延长轴与扭矩施加单元；所述扭矩施加延长轴一端与加载端固定单元延长轴固定，另一端与扭矩施加单元固定。
进一步，所述装置还包括：推力转动单元和离心力施加过度接头；所述加载端固定单元延长轴左端与推力转动单元右端连接；所述推力转动单元左端通过离心力施加过度接头与左端离心力施加单元连接；所述推力转动单元用于防止扭矩施加单元施加的扭矩传递到左端离心力施加单元。
进一步，所述扭矩施加延长轴一端固定在两个滑动副之间。
进一步，所述装置还包括第二滑动副，所述第二滑动副固定在地面上，所述固定端加载单元延长轴穿过第二滑动副。
本发明的有益效果：
本发明结构简单，实现在离心力情况下施加扭矩，对试验件不产生附加力与弯矩，解决轴向力加载和扭矩施加的干涉问题，加载稳定、加载精度高、频率快，满足了柔性材料加载疲劳试验的要求。
附图说明
图1是柔性材料的加载装置示意图；
图2是加载端试验装置实例示意图；
图中：1夹持装置，1a1上加持装置，1a2下加持装置，2试验件，3a1加载端固定装置，3a2加载端固定装置延长轴，3b1固定端固定装置，3b2固定端固定装置延长轴，4a1滑动副，4a2滑动副，4a3滑动副，5a扭矩施加延长轴，5b扭矩施加装置相，6a1离心力施加装置,6a2离心力施加装置，6b1离心力施加过渡接头，7推力转动装置。
具体实施方式
一种柔性材料的加载装置，如图1所示，加载装置从两端对柔性材料试验件2实施离心力加载，加扭装置从一端施加载荷。加持装置1a1,1a2从中间上下方向固定试验件2，加持装置中1a2与滑动固定装置1b可与地轨或固定装置生根，在离心力施加装置6a1,6a2施加载荷时，滑动固定装置1b在水平方向产生有一定的随动位移，也可在施加在离心力施加装置6a1,6a2施加载荷到预定载荷时，固定于地轨或其他固定装置生根；两端固定装置3a1,3b1从柔性材料试验件2两端(加载端和固定端)固定住试验件2。加载端固定装置3a1与加载端固定装置延长轴3a2固定，加载端固定装置延长轴3a2另一端与推力转动装置7固定，在加载端固定装置延长轴3a2穿过两个滑动副4a1，4a2，两个滑动副允许加载端固定装置延长轴3a2在水平轴线方向滑动；扭矩施加延长轴5a一端在两个滑动副4a1，4a2中间位置与加载端固定装置延长轴3a2固定，一端与扭矩施加装置5b相连，用于对试验件沿轴线方向施加扭矩；推力转动装置7一端与加载端固定装置延长轴3a2连接，另一端与离心力施加过渡接头6b1相连，离心力施加过渡接头6b1另一端与离心力施加装置6a1相连用于施加离心力；固定端固定装置3b1与固定端固定装置延长轴3b2固定，固定端固定装置延长轴3b2穿过滑动副4a3，另一端直接与离心力施加装置6a2用于施加离心力。
工作原理
参见附图2，加持装置1从中间上下方向固定试验件2，加持装置1不仅能够固定试验件2，还可在两端施加离心力的情况下，允许柔性材料试验件2在应变下沿轴线方向发生形变后，再将加持装置1固定于地轨，固定于地轨后，夹持装置1作为一个固定支撑点，可作为传扭装置(将施加在试验件2的扭矩传于地轨)；试验件2加载端首先通过螺栓与加载端固定装置3a1相连，加载端固定装置3a1通过螺栓或者销轴与加载端固定装置延长轴3a2固定；加载端固定装置延长轴3a2穿过滑动副4a1，滑动副4a2，图例中滑动副4a1，滑动副4a2为两个滑动轴承座与滑动轴承组成，也可是其他滑动副，加载端固定装置延长轴3a2另一端与推力转动装置7固定，图例中推力转动装置7由推力球轴承和推力球轴承套组成，推力球轴承套从推力球轴承两端通过螺栓夹持住推力球轴承，推力球轴承套一端与加载端固定装置延长轴3a2固定，另一端与离心力施加过渡接头6b1固定，两端施加的离心力通过推力球轴承传至试验件2上，加载端固定装置延长轴3a2可在传导离心力的工况下相对离心力施加过渡接头6b1自由转动；加载端固定装置延长轴3a2在两个滑动副4a1，4a2，与扭矩施加延长轴5a一端固定，扭矩施加延长轴5a另一端与扭矩施加装置5b相连，用于对试验件沿轴线方向施加扭矩，图例中5b为扭转加载用作动器，5c框梁用于支撑扭转加载用作动器的装置；扭矩施加装置5b通过往复的运动施加力载荷在扭矩施加延长轴5a上，转化为扭矩施加在加载端固定装置延长轴3a2上，进而再传递与试验件2上实现对试验件的加载；两个滑动副4a1，4a2，用于克服扭矩施加装置5b通过往复产生的附加力。
本发明涉及的柔性材料加载装置，不仅能从试验件两端施加力载荷，且可实现在离心力情况下施加扭矩；本装置可实现试验件在受力情况的产生轴线方向的应变情况，精准的施加扭矩；本装置的推力转动装置7用于解决轴向力加载和扭矩施加的干涉问题，保证施加扭矩准确；两滑动副布置于扭矩施加装置两侧，保证扭矩施加对试验件不产生附加力与弯矩。

Claims (3)

1.一种柔性材料的加载装置，其特征在于：所述装置包括：柔性材料试验件、加持单元、左端固定单元、右端固定单元、加载端固定单元延长轴、固定端固定单元延长轴、左端离心力施加单元和右端离心力施加单元、两个第一滑动副、扭矩施加延长轴与扭矩施加单元、推力转动单元和离心力施加过渡接头；
所述柔性材料试验件通过加持单元固定在地面上；所述柔性材料试验件左右两端分别与左端固定单元和右端固定单元的一端固定连接；
所述左端固定单元另一端与加载端固定单元延长轴右端连接，加载端固定单元延长轴左端与左端离心力施加单元连接；
所述右端固定单元另一端通过固定端固定单元延长轴与右端离心力施加单元连接；所述左端离心力施加单元和右端离心力施加单元用于对柔性材料试验件施加离心力；所述装置还包括第二滑动副，所述第二滑动副固定在地面上，固定端固定单元延长轴穿过第二滑动副；
所述两个第一滑动副固定在地面上，所述加载端固定单元延长轴穿过所述两个第一滑动副并可在两个第一滑动副内沿水平轴线方向滑动；
所述扭矩施加延长轴一端与加载端固定单元延长轴固定，所述扭矩施加延长轴一端固定在两个第一滑动副之间，另一端与扭矩施加单元固定，扭矩施加单元用于对试验件沿轴线方向施加扭矩；所述加载端固定单元延长轴左端与推力转动单元右端连接；所述推力转动单元左端通过离心力施加过渡接头与左端离心力施加单元连接；所述推力转动单元用于防止扭矩施加单元施加的扭矩传递到左端离心力施加单元。
2.根据权利要求1所述的一种柔性材料的加载装置，其特征在于：
所述加持单元包括：上加持单元和下加持单元；所述柔性材料试验件中部上下方分别由上加持单元和下加持单元固定。
3.根据权利要求2所述的一种柔性材料的加载装置，其特征在于：
所述装置还包括：滑动固定单元；所述滑动固定单元固定在下加持单元下方；所述滑动固定单元可随柔性材料试验件左右滑动或固定在地轨上。
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