CN112857762A - 一种半椭球结构强度试验的过渡段 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种半椭球结构强度试验的过渡段，包括：前端框、后端框、壁板组件以及连接角盒，其中：所述前端框为椭圆形框架结构，后端框为与前端框尺寸相同的椭圆状板框，所述壁板组件位于前端框、后端框之间，壁板组件位于前端框、后端框之间，壁板组件包括对称设置的两部分，每一部分包括多个并行布置的加强肋，在所有加强肋的外部包裹有壁板；所述连接角盒位于壁板组件的两部分之间，并分别与前端框、后端框以及壁板固定连接。本发明过渡段设计传力清晰，充分利用了盒装结构传递弯、剪、扭载荷，制造简单，安装方便，很好的模拟了试验边界问题，避免了设计完整椭球假件，极大的节约了试验成本。

Description

一种半椭球结构强度试验的过渡段
技术领域
本发明属于飞机强度试验领域，具体涉及一种半椭球结构强度试验的过渡段。
背景技术
椭球式结构是特种飞机很常见的一种结构形式，例如空警2000顶部的椭球；椭球的载荷通过椭球中心的轴传递给飞机机身结构。为了验证椭球结构的刚度、强度，需要进行强度试验验证，选取半椭球作为试验考核段能大大的节约试验成本，但半椭球强度试验中如果将考核段直接支持在承力墙上，将严重改变椭球刚度特性，试验加载后将极大地改变各部位的应力分布，使得试验失去意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种半椭球结构强度试验的过渡段，使得试验考核部位实现与承力墙的柔性过度与对接，足够长度的过渡段可使考核部位满足圣维南原理，确保试验与真实的传力路线一致。
为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：
一种半椭球结构强度试验的过渡段，包括：前端框、后端框、壁板组件以及连接角盒，其中：
所述前端框为椭圆形框架结构，后端框为与前端框尺寸相同的椭圆状板框，所述壁板组件位于前端框、后端框之间，壁板组件位于前端框、后端框之间，壁板组件包括对称设置的两部分，每一部分包括多个并行布置的加强肋，在所有加强肋的外部包裹有壁板；所述连接角盒位于壁板组件的两部分之间，并分别与前端框、后端框以及壁板固定连接。
进一步地，所述结构强度试验采用的试验件为半椭球，在试验件开口一侧的边缘设置有一圈连接边；
所述前端框的外形面与所述试验件下端内形面相适配，装配时将前端框部分插入试验件底部，然后将螺栓穿过连接边、前端框实现连接。
进一步地，所述后端框包括腹板以及设置在其周圈的缘条；后端框分为对称的两部分，后端框的两端对称加工为平面端；后端框上沿椭圆长轴方向分布有工艺孔；前端框、后端框之间的间距不小于试验件半径的1/5。
进一步地，所述的壁板组件中，每一部分的加强肋沿由内至外的方向加强肋高度依次减小，加强肋通过其端部的缘条与壁板内侧连接；所述前端框、后端框的边缘通过连接条与壁板的边缘共连；壁板上间隔分布有长桁。
进一步地，所述连接角盒包括一对对称设置的角边，一对所述角边之间设置有一对并行的支撑框，支撑框的外部包括有一圈连接板；所述连接板包括顶边、底边以及一对侧边所围成的矩形结构，其中，连接边的两个侧边的底端、底边的两端分别与所述角边的内侧面固定连接。
进一步地，所述一对支撑框的前端、后端之间分布有连接横条，并在前端、后端之间均设置有框板，一对支撑框的的底部之间设置有底板，底板上加工有工艺孔。
进一步地，连接角盒在安装时，支撑框上的连接板的顶边两侧与所述前端框中部侧面预留的连接口固定连接，连接板底边则与所述后端框的对称的两部分分别固定连接；而壁板组件中每一部分包裹的壁板两端分别与连接角盒上连接板的侧边搭接固定。
进一步地，过渡段在使用时，首先将试验件安装在过渡段上，然后将过渡段通过连接角盒底部分布的一圈螺栓固定于承力墙上。在强度试验过程中，向试验件上粘贴胶布带，然后在胶布带上安装杠杆并连接作动筒，通过作动筒向试验件施加垂向、航向、侧向的载荷；
试验件受到载荷后，载荷通过前端框及加强肋传递给连接角盒；载荷产生的力矩通过过渡段的壁板以及前端框、后端框组成的盒状结构进行平衡，最终扩散至承力墙上。
与现有技术相比，本发明具有以下技术特点：
本发明设计的过渡段设计传力清晰，充分利用了盒装结构传递弯、剪、扭载荷，制造简单，安装方便，很好的模拟了试验边界问题，避免了设计完整椭球假件，极大的节约了试验成本。
附图说明
图1为本发明过渡段的整体结构示意图；
图2为前端框、后端框和连接角盒的结构示意图；
图3为壁板组件的结构示意图；
图4为壁板组件与连接角盒的底部结构示意图；
图5为壁板组件与连接角盒的立体结构示意图；
图中标号说明：1试验件，11连接边，2前端框，3后端框，31平面端，4 壁板组件，41壁板，42加强肋，43长桁，5连接角盒，51角边，52支撑框， 53连接板，54加强板，55框板，56连接横条，57底板。
具体实施方式
在进行椭球结构的试验验证过程中，如果直接将半椭球与承力墙刚性连接，在对半椭球施加载荷时，由于半椭球与承力墙呈椭圆形刚性接触，那么局部载荷将通过最短的路径直接传递至承力墙，与实际载荷传递情况差异很大；而真实情况下，椭球体一般是通过大轴和机身连接的；如要模拟真实情况，则在半椭球被施加载荷时，载荷不能直接传递给承力墙。
本发明的思路是，设计一个过渡段，在对半椭球施加载荷时，载荷将通过过渡段传递给连接角盒，连接角盒类似于真实情况下的大轴，将连接角盒与承力墙连接对试验件支持，再进行载荷施加时，载荷传递情况将与真实情况相同，在有效降低成本的前提下，也实现了精准的模拟。过渡段在设计时，要求试验件在装上过渡段之后，试验件加载时的应力水平，应与试验件在整体圆盘状态下的应力水平相当。本发明的技术方案如下：
参见图1，一种半椭球结构强度试验的过渡段，所述结构强度试验采用的试验件1为半椭球，在试验件1开口一侧的边缘设置有一圈连接边11；
所述的过渡段包括前端框2、后端框3、壁板组件4以及连接角盒5，其中：
前端框2为椭圆形框架结构，前端框2的外形面与所述试验件1下端内形面相适配，装配时将前端框2部分插入试验件1底部，然后将螺栓穿过连接边 11、前端框2实现连接。
后端框3为与前端框2尺寸相同的椭圆状板框，包括腹板以及设置在其周圈的缘条；后端框3分为对称的两部分，后端框3的两端对称加工为平面端31，即后端框3的两端比前端框2各少一块椭圆端部结构；后端框3上沿椭圆长轴方向分布有工艺孔；前端框2、后端框3之间的间距应尽量大，不小于试验件1 半径的1/5。
所述壁板组件4位于前端框2、后端框3之间，壁板组件4包括对称设置的两部分，每一部分包括多个并行布置的加强肋42，且沿由内至外的方向加强肋42高度依次减小；在所有加强肋42的外部包裹有壁板41，加强肋42通过其端部的缘条与壁板41内侧连接；在前端框2、后端框3的边缘，通过连接条将壁板41与前端框2、后端框3的边缘共连；壁板41上间隔分布有长桁43。
连接角盒5位于前端框2、后端框3以及壁板组件4的两部分之间，参见图4和图5，所述连接角盒5包括一对对称设置的角边51，一对所述角边51 之间设置有一对并行的支撑框52，支撑框52的外部包括有一圈连接板53；所述连接板53包括顶边、底边以及一对侧边所围成的矩形结构，其中，连接边 11的两个侧边的底端、底边的两端分别与所述角边51的内侧面固定连接。
所述一对支撑框52的前端、后端之间分布有连接横条56，并在前端、后端之间均设置有框板55，一对支撑框52的的底部之间设置有底板57，底板57 上加工有工艺孔。所述角边51的外侧设置有加强板54。
连接角盒5在安装时，支撑框52上的连接板53的顶边两侧与所述前端框 2中部侧面预留的连接口固定连接，连接板53底边则与所述后端框3的对称的两部分分别固定连接；而壁板组件4中每一部分包裹的壁板41两端分别与连接角盒5上连接板53的侧边搭接固定。
由于越靠近连接角盒5处应力水平越高，因此在本方案中，特别的，在整个过渡段中，沿从两端至中部方向，壁板41厚度、加强肋42的厚度、前端框 2、后端框3缘条的厚度、后端框3上板的厚度均逐渐增大，避免过渡段提前失效。
本发明的过渡段在使用时，首先将试验件1安装在过渡段上，然后将过渡段通过连接角盒5底部分布的一圈螺栓固定于承力墙上。在强度试验过程中，向试验件1上粘贴胶布带，然后在胶布带上安装杠杆并连接作动筒，通过作动筒向试验件1施加垂向、航向、侧向的载荷。
试验件1受到载荷后，载荷通过前端框2及加强肋42传递给连接角盒5；载荷产生的力矩通过过渡段的壁板41以及前端框2、后端框3组成的盒状结构进行平衡，最终扩散至承力墙上。过渡段使得试验件1与承力墙实现柔性过渡与对接，过渡段可使考核部位满足圣维南原理，测试部位应力真实可行。
以上实施例仅用于说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种半椭球结构强度试验的过渡段，其特征在于，包括：前端框(2)、后端框(3)、壁板组件(4)以及连接角盒(5)，其中：
所述前端框(2)为椭圆形框架结构，后端框(3)为与前端框(2)尺寸相同的椭圆状板框，所述壁板组件(4)位于前端框(2)、后端框(3)之间，壁板组件(4)位于前端框(2)、后端框(3)之间，壁板组件(4)包括对称设置的两部分，每一部分包括多个并行布置的加强肋(42)，在所有加强肋(42)的外部包裹有壁板(41)；所述连接角盒(5)位于壁板组件(4)的两部分之间，并分别与前端框(2)、后端框(3)以及壁板(41)固定连接。
2.根据权利要求1所述的半椭球结构强度试验的过渡段，其特征在于，所述结构强度试验采用的试验件(1)为半椭球，在试验件(1)开口一侧的边缘设置有一圈连接边(11)；
所述前端框(2)的外形面与所述试验件(1)下端内形面相适配，装配时将前端框(2)部分插入试验件(1)底部，然后将螺栓穿过连接边(11)、前端框(2)实现连接。
3.根据权利要求1所述的半椭球结构强度试验的过渡段，其特征在于，所述后端框(3)包括腹板以及设置在其周圈的缘条；后端框(3)分为对称的两部分，后端框(3)的两端对称加工为平面端(31)；后端框(3)上沿椭圆长轴方向分布有工艺孔；前端框(2)、后端框(3)之间的间距不小于试验件(1)半径的1/5。
4.根据权利要求1所述的半椭球结构强度试验的过渡段，其特征在于，所述的壁板组件(4)中，每一部分的加强肋(42)沿由内至外的方向加强肋(42)高度依次减小，加强肋(42)通过其端部的缘条与壁板(41)内侧连接；所述前端框(2)、后端框(3)的边缘通过连接条与壁板(41)的边缘共连；壁板(41)上间隔分布有长桁(43)。
5.根据权利要求1所述的半椭球结构强度试验的过渡段，其特征在于，所述连接角盒(5)包括一对对称设置的角边(51)，一对所述角边(51)之间设置有一对并行的支撑框(52)，支撑框(52)的外部包括有一圈连接板(53)；所述连接板(53)包括顶边、底边以及一对侧边所围成的矩形结构，其中，连接边(11)的两个侧边的底端、底边的两端分别与所述角边(51)的内侧面固定连接。
6.根据权利要求5所述的半椭球结构强度试验的过渡段，其特征在于，所述一对支撑框(52)的前端、后端之间分布有连接横条(56)，并在前端、后端之间均设置有框板(55)，一对支撑框(52)的的底部之间设置有底板(57)，底板(57)上加工有工艺孔。
7.根据权利要求5所述的半椭球结构强度试验的过渡段，其特征在于，连接角盒(5)在安装时，支撑框(52)上的连接板(53)的顶边两侧与所述前端框(2)中部侧面预留的连接口固定连接，连接板(53)底边则与所述后端框(3)的对称的两部分分别固定连接；而壁板组件(4)中每一部分包裹的壁板(41)两端分别与连接角盒(5)上连接板(53)的侧边搭接固定。
8.根据权利要求1所述的半椭球结构强度试验的过渡段，其特征在于，过渡段在使用时，首先将试验件(1)安装在过渡段上，然后将过渡段通过连接角盒(5)底部分布的一圈螺栓固定于承力墙上。在强度试验过程中，向试验件(1)上粘贴胶布带，然后在胶布带上安装杠杆并连接作动筒，通过作动筒向试验件(1)施加垂向、航向、侧向的载荷；
试验件(1)受到载荷后，载荷通过前端框(2)及加强肋(42)传递给连接角盒(5)；载荷产生的力矩通过过渡段的壁板(41)以及前端框(2)、后端框(3)组成的盒状结构进行平衡，最终扩散至承力墙上。
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