CN113155593B - 一种施加双向剪切载荷的试验装置 - Google Patents

一种施加双向剪切载荷的试验装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种施加双向剪切载荷的试验装置，包括调节手轮组件、横梁组件、推拉作动筒组件、立柱组件、平衡手轮组件、试验件组件；所述立柱组件安装在横梁组件上的一侧，调节手轮组件、平衡手轮组件位于横梁组件两端，试验件组件安装于所述立柱组件的侧面，并通过推拉作动筒组件与所述横梁组件连接；所述调节手轮组件、横梁组件、立柱组件、平衡手轮组件形成一个自平衡装置；试验安装时根据试验件组件中试验件的尺寸确定所述作动筒固定双耳、上固定双耳分别在横向滑轨和纵向滑轨上的位置后，将所述推拉作动筒组件通过连接双耳连接试验件组件上与上固定双耳连接位置的对角处，试验时，通过驱动推拉作动筒组件的伸缩向试验件传递载荷。

Description

一种施加双向剪切载荷的试验装置
技术领域
本发明涉及飞机强度试验技术领域，具体涉及一种施加双向剪切载荷的试验装置。
背景技术
平直壁板或加筋壁板是飞行器和水面舰艇等结构中典型的受力构件，其中有部分结构处于剪切状态，这类结构件剪切载荷下的稳定性、强度以及疲劳是结构力学中非常重要的研究课题，特别对于现代飞行器大多采用的加筋薄壁结构，在剪切载荷下的稳定性、强度以及疲劳问题的研究尤为重要，因此有必要在实验室中实现这种双向剪切载荷的施加，以便对设计的结构件的稳定性、强度以及疲劳性能进行验证，也可以为结构优化和改进提供依据。
目前国外比较常用的方法是采用对角拉伸的加载方法对结构施加剪切载荷，该方法的缺点是通常只能对试验件进行单向拉伸加载，不能不经过夹具换装就能实现双向剪切载荷(正剪和负剪)的加载。
国外对双向剪切疲劳试验装置未见报道，国内现阶段暂未进行过这类结构件的双向剪切疲劳试验或类似试验。
发明内容
本发明的目的是提供一种施加双向剪切载荷的试验装置，用以在对平直壁板和加筋壁板的剪切稳定性、强度及疲劳寿命进行试验研究的过程中进行双向剪切载荷的施加。
为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：
一种施加双向剪切载荷的试验装置，包括调节手轮组件、横梁组件、推拉作动筒组件、立柱组件、平衡手轮组件、试验件组件，其中：
所述立柱组件安装在横梁组件上的一侧，调节手轮组件、平衡手轮组件位于横梁组件两端，试验件组件安装于所述立柱组件的侧面，并通过推拉作动筒组件与所述横梁组件连接；所述调节手轮组件、横梁组件、立柱组件、平衡手轮组件形成一个自平衡装置；
所述横梁组件上设置有横向滑轨，横向滑轨上可调式连接有作动筒固定双耳；所述立柱组件上设置有纵向滑轨，纵向滑轨上可调式连接有上固定双耳，滑轨下方设置有下固定双耳；所述试验件组件通过上固定双耳、下固定双耳固定在所述立柱组件的侧面；
试验安装时根据试验件组件中试验件的尺寸确定所述作动筒固定双耳、上固定双耳分别在横向滑轨和纵向滑轨上的位置后，将所述推拉作动筒组件通过连接双耳连接试验件组件上与上固定双耳连接位置的对角处，试验时，通过驱动推拉作动筒组件的伸缩向试验件传递载荷。
进一步地，所述调节调节手轮组件设置于横梁组件的一端，包括底座、轮杆以及调节手轮，所述轮杆底部为圆球状结构并卡在形成于所述底座上的球形槽中，所述轮杆的上端穿过所述横梁组件，并与横梁组件之间螺纹配合；所述调节手轮位于轮杆的顶部，与轮杆通过键连接。
进一步地，所述横梁组件包括横梁以及所述横向滑轨，横向滑轨固定于横梁的上表面，作动筒固定双耳通过螺纹配合的方式调节在横向滑轨上的安装位置，所述轮杆穿过横梁上的螺纹孔，通过转动调节手轮带动轮杆调节横梁的端部高低。
进一步地，所述推拉作动筒组件包括推拉作动筒以及所述连接双耳，连接双耳通过轴销连接在推拉作动筒上端，所述作动筒固定双耳通过轴销连接推拉作动筒下端；推拉作动筒施加拉/压载荷时，位于试验件四周的拉板将剪流传递给试验件。
进一步地，通过分别调节所述作动筒固定双耳、上固定双耳在横向滑轨和纵向滑轨上的位置，使得试验件组件的底边与水平面平行、推拉作动筒位于试验件组件右侧边正下方后再进行试验。
进一步地，所述立柱组件包括立柱、纵向滑轨、上固定双耳、下固定双耳，其中纵向滑轨沿竖直方向固定于立柱上，上固定双耳通过螺栓固定的方式调节在纵向滑轨上的安装位置，下固定双耳固定于上固定双耳正下方的立柱上；试验时将试验件组件的一个侧边上端、下端分别通过轴销与上固定双耳、下固定双耳连接。
进一步地，所述平衡手轮组件设置于横梁组件的另一端，包括方钢以及对称设置的两个平衡手轮，其中方钢与横梁组件中的横梁通过螺栓连接，平衡手轮的轮杆与方钢通过螺纹配合方式连接，平衡手轮的轮杆底部的球状结构通过底板卡在底座的球形槽内，试验前通过两个平衡手轮和一个调节手轮组件调节装置纵向和横向的水平度。
进一步地，所述试验件组件包括试验件，试验件四周有拉板，所述拉板包括第一拉板和第二拉板，其中：
所述试验件的左右两侧、上下两侧分别设置一对第一拉板和一对第二拉板，第一拉板和第二拉板端部之间通过轴销可动式连接，在试验件左上角、右下角处的轴销上设置有螺栓连接件，分别用于和上固定双耳、连接双耳连接；左下角处的轴销与下固定双耳连接。
与现有技术相比，本发明具有以下技术特点：
1.本发明可以进行结构件级试验件的双向剪切载荷疲劳试验；填补了国内外缺少双向剪切疲劳试验设备的空白。
2.本发明可以对结构件在剪切载荷下的稳定性、强度及疲劳寿命问题的研究提供试验依据；本发明结构简单，性能可靠，能有效地提升试验效率。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2的(a)、(b)为调节手轮的结构示意图和轴向剖视图；
图3为横梁组件的结构示意图；
图4为立柱组件的结构示意图；
图5为推拉作动筒组件的结构示意图；
图6的(a)、(b)为从侧面、端面观察平衡手轮组件和调节手轮组件的示意图；
图7为试验件组件的结构示意图。
图中标号说明：1调节手轮组件，2横梁组件，3推拉作动筒组件，4立柱组件，5平衡手轮组件，6试验件组件，101底座，102底板，103轮杆，104调节手轮，201横梁，202横向滑轨，203作动筒固定双耳，301推拉作动筒，302连接双耳，401立柱，402下固定双耳，403纵向滑轨，404上固定双耳，501方钢，502平衡手轮，601螺栓连接件，602试验件，603第一拉板，604第二拉板。
具体实施方式
参见图1，本发明公开了一种施加双向剪切载荷的试验装置，包括调节手轮组件1、横梁组件2、推拉作动筒组件3、立柱组件4、平衡手轮组件5、试验件组件6，其中：
所述立柱组件4安装在横梁组件2上的一侧，调节手轮组件1、平衡手轮组件5位于横梁组件2两端，试验件组件6安装于所述立柱组件4的侧面，并通过推拉作动筒组件3与所述横梁组件2连接；所述调节手轮组件1、横梁组件2、立柱组件4、平衡手轮组件5形成一个自平衡装置；
所述横梁组件2上设置有横向滑轨202，横向滑轨202上可调式连接有作动筒固定双耳203；所述立柱组件4上设置有纵向滑轨403，纵向滑轨403上可调式连接有上固定双耳404，滑轨下方设置有下固定双耳402；所述试验件组件6通过上固定双耳404、下固定双耳402固定在所述立柱组件4的侧面；
试验安装时根据试验件组件6中试验件602的尺寸确定所述作动筒固定双耳203、上固定双耳404分别在横向滑轨202和纵向滑轨403上的位置后，将所述推拉作动筒组件3通过连接双耳302连接试验件组件6上与上固定双耳404连接位置的对角处，试验时，通过驱动推拉作动筒组件3的伸缩向试验件602传递载荷；由于试验件602的一边固定，因此在试验件602四周拉板和推拉作动筒组件3的共同作用下，使得试验件602四边承受剪流。
参见图2，本发明的实施例中，所述调节手轮组件1设置于横梁组件2的一端，调节手轮组件1包括底座101、轮杆103以及调节手轮104，所述轮杆103底部为圆球状结构并卡在形成于所述底座101上的球形槽中，所述轮杆103的上端穿过所述横梁组件2，并与横梁组件2之间螺纹配合；所述调节手轮104位于轮杆103的顶部，与轮杆103通过键连接。
参见图3，所述横梁组件2包括横梁201以及所述横向滑轨202，横向滑轨202固定于横梁201的上表面，作动筒固定双耳203通过螺纹配合的方式调节在横向滑轨202上的安装位置，具体位置根据试验件602的尺寸确定；所述轮杆103穿过横梁201上的螺纹孔，通过转动调节手轮104带动轮杆103调节横梁201的端部高低。
如图4所示，所述推拉作动筒组件3包括推拉作动筒301以及所述连接双耳302，连接双耳302通过轴销连接在推拉作动筒301上端，所述作动筒固定双耳203通过轴销连接推拉作动筒301下端；推拉作动筒301施加拉/压载荷时，由于试验件组件6的一个边固定于立柱组件4上，形成反作用力，因此位于试验件602四周的拉板将剪流传递给试验件602。
需要注意的是，通过分别调节所述作动筒固定双耳203、上固定双耳404在横向滑轨202和纵向滑轨403上的位置，使得试验件组件6的底边与水平面平行、推拉作动筒301位于试验件组件6右侧边正下方后再进行试验。
参见图5，所述立柱组件4包括立柱401、纵向滑轨403、上固定双耳404、下固定双耳402，其中纵向滑轨403沿竖直方向固定于立柱401上，上固定双耳404通过螺栓固定的方式调节在纵向滑轨403上的安装位置，下固定双耳402固定于上固定双耳404正下方的立柱401上；试验时将试验件组件6的一个侧边上端、下端分别通过轴销与上固定双耳404、下固定双耳402连接,安装时注意根据试验件602尺寸调节上固定双耳404在纵向滑轨403上的位置。
如图6所示，所述平衡手轮组件5设置于横梁组件2的另一端，包括方钢501以及对称设置的两个平衡手轮502，其中方钢501与横梁组件2中的横梁201通过螺栓连接，平衡手轮502的轮杆103与方钢501通过螺纹配合方式连接，平衡手轮502的轮杆103底部的球状结构通过底板102卡在底座101的球形槽内，试验前通过两个平衡手轮502和一个调节手轮组件1调节装置纵向和横向的水平度，其中调节手轮104位于两个平衡手轮502连接线的中垂线上，两个平衡手轮502位于立柱组件4下部。
参见图7，所述试验件组件6包括试验件602，本实施例中试验件602为矩形结构，试验件602四周固定设置有拉板，所述拉板包括第一拉板603和第二拉板604，其中：所述试验件602的左右两侧、上下两侧分别设置一对第一拉板603和一对第二拉板604，第一拉板603和第二拉板604端部之间通过轴销可动式连接，在载荷作用下，第一拉板603端部可以相对于第二拉板604端部转动；在试验件602左上角、右下角处的轴销上设置有螺栓连接件601，分别用于和上固定双耳404、连接双耳302连接；左下角处的轴销与下固定双耳402连接；右下角处与连接双耳302连接，与连接试验件组件6上与上固定双耳404连接位置(左上角处)形成对角。
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：其依然可以对前述各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同等替换；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)

1.一种施加双向剪切载荷的试验装置，其特征在于，包括调节手轮组件(1)、横梁组件(2)、推拉作动筒组件(3)、立柱组件(4)、平衡手轮组件(5)、试验件组件(6)，其中：
所述立柱组件(4)安装在横梁组件(2)上的一侧，调节手轮组件(1)、平衡手轮组件(5)位于横梁组件(2)两端，试验件组件(6)安装于所述立柱组件(4)的侧面，并通过推拉作动筒组件(3)与所述横梁组件(2)连接；所述调节手轮组件(1)、横梁组件(2)、立柱组件(4)、平衡手轮组件(5)形成一个自平衡装置；
所述横梁组件(2)上设置有横向滑轨(202)，横向滑轨(202)上可调式连接有作动筒固定双耳(203)；所述立柱组件(4)上设置有纵向滑轨(403)，纵向滑轨(403)上可调式连接有上固定双耳(404)，滑轨下方设置有下固定双耳(402)；所述试验件组件(6)通过上固定双耳(404)、下固定双耳(402)固定在所述立柱组件(4)的侧面；
试验安装时根据试验件组件(6)中试验件(602)的尺寸确定所述作动筒固定双耳(203)、上固定双耳(404)分别在横向滑轨(202)和纵向滑轨(403)上的位置后，将所述推拉作动筒组件(3)通过连接双耳(302)连接试验件组件(6)上与上固定双耳(404)连接位置的对角处，试验时，通过驱动推拉作动筒组件(3)的伸缩向试验件(602)传递载荷。
2.根据权利要求1所述的施加双向剪切载荷的试验装置，其特征在于，所述调节手轮组件(1)设置于横梁组件(2)的一端，包括底座(101)、轮杆(103)以及调节手轮(104)，所述轮杆(103)底部为圆球状结构并卡在形成于所述底座(101)上的球形槽中，所述轮杆(103)的上端穿过所述横梁组件(2)，并与横梁组件(2)之间螺纹配合；所述调节手轮(104)位于轮杆(103)的顶部，与轮杆(103)通过键连接。
3.根据权利要求1所述的施加双向剪切载荷的试验装置，其特征在于，所述横梁组件(2)包括横梁(201)以及所述横向滑轨(202)，横向滑轨(202)固定于横梁(201)的上表面，作动筒固定双耳(203)通过螺纹配合的方式调节在横向滑轨(202)上的安装位置，轮杆(103)穿过横梁(201)上的螺纹孔，通过转动调节手轮(104)带动轮杆(103)调节横梁(201)的端部高低。
4.根据权利要求1所述的施加双向剪切载荷的试验装置，其特征在于，所述推拉作动筒组件(3)包括推拉作动筒(301)以及所述连接双耳(302)，连接双耳(302)通过轴销连接在推拉作动筒(301)上端，所述作动筒固定双耳(203)通过轴销连接推拉作动筒(301)下端；推拉作动筒(301)施加拉/压载荷时，位于试验件(602)四周的拉板将剪流传递给试验件(602)。
5.根据权利要求1所述的施加双向剪切载荷的试验装置，其特征在于，通过分别调节所述作动筒固定双耳(203)、上固定双耳(404)在横向滑轨(202)和纵向滑轨(403)上的位置，使得试验件组件(6)的底边与水平面平行、推拉作动筒(301)位于试验件组件(6)右侧边正下方后再进行试验。
6.根据权利要求1所述的施加双向剪切载荷的试验装置，其特征在于，所述立柱组件(4)包括立柱(401)、纵向滑轨(403)、上固定双耳(404)、下固定双耳(402)，其中纵向滑轨(403)沿竖直方向固定于立柱(401)上，上固定双耳(404)通过螺栓固定的方式调节在纵向滑轨(403)上的安装位置，下固定双耳(402)固定于上固定双耳(404)正下方的立柱(401)上；试验时将试验件组件(6)的一个侧边上端、下端分别通过轴销与上固定双耳(404)、下固定双耳(402)连接。
7.根据权利要求1所述的施加双向剪切载荷的试验装置，其特征在于，所述平衡手轮组件(5)设置于横梁组件(2)的另一端，包括方钢(501)以及对称设置的两个平衡手轮(502)，其中方钢(501)与横梁组件(2)中的横梁(201)通过螺栓连接，平衡手轮(502)的轮杆(103)与方钢(501)通过螺纹配合方式连接，平衡手轮(502)的轮杆(103)底部的球状结构通过底板(102)卡在底座(101)的球形槽内，试验前通过两个平衡手轮(502)和一个调节手轮组件(1)调节装置纵向和横向的水平度。
8.根据权利要求1所述的施加双向剪切载荷的试验装置，其特征在于，所述试验件组件(6)包括试验件(602)，试验件(602)四周有拉板，所述拉板包括第一拉板(603)和第二拉板(604)，其中：
所述试验件(602)的左右两侧、上下两侧分别设置一对第一拉板(603)和一对第二拉板(604)，第一拉板(603)和第二拉板(604)端部之间通过轴销可动式连接，在试验件(602)左上角、右下角处的轴销上设置有螺栓连接件(601)，分别用于和上固定双耳(404)、连接双耳(302)连接；左下角处的轴销与下固定双耳(402)连接。
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GR01 Patent grant
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