CN114544349B - 一种运输机机舱气密顶板连接结构强度试验结构及其方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种运输机气密顶板连接结构强度试验结构，包括：气密顶板模拟梁，一端连接至载荷加载机构；两个气密顶板连接结构，其连接角片连接在气密顶板模拟梁的另一端，两个气密顶板连接结构分布在气密顶板模拟梁的两侧；载荷加载横梁，其上具有横梁加载接头，每端对应铰接到一个气密顶板连接结构铝合金框背向其连接角片的一端；横梁加载接头连接至载荷加载机构。此外，涉及一种运输机气密顶板连接结构强度试验方法，该方法基于上述运输机气密顶板连接结构强度试验结构，采用二力杆加载原理对运输机气密顶板连接结构进行加载，完成组件级强度试验。

Description

一种运输机机舱气密顶板连接结构强度试验结构及其方法
技术领域
本申请属于运输机气密顶板连接结构强度试验技术领域，具体涉及一种运输机气密顶板连接结构强度试验结构及其方法。
背景技术
运输机飞行时，其机舱充压后气密顶板承受气密载荷以及机身变形传递的载荷，其连接结构受载复杂，为验证连接结构的可靠性，对其设计有组件级强度试验。
气密顶板典型连接结构主要包括铝合金框、连接角片，其中，铝合金框一端连接在机身上，另一端与连接角片连接，连接角片连接在气密顶板上，连接角片与气密顶板的连接部位主要承受气密顶板面内的剪切载荷以及承受气密顶板面外与气密顶板呈一定角度的拉伸载荷，铝合金框与气密顶板呈一定角度，连接角片上承受的载荷最终通过铝合金框传递到机身上，铝合金框与机身连接的一端主要承受特定方向的拉伸载荷。
当前，在对气密顶板连接结构进行组件级强度试验时，多是以加载机构直接连接到铝合金框进行加载，由于铝合金框所受载荷与加载机构不在同一轴线上，很难复现气密顶板连接结构的真实受力状态，达不到强度试验考核的目的，无法得到连接结构的疲劳寿命。
鉴于上述技术缺陷的存在提出本申请。
需注意的是，以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本申请的目的是提供一种运输机机舱气密顶板连接结构强度试验结构及其方法，以克服或减轻已知存在的至少一方面的技术缺陷。
本申请的技术方案是：
一方面提供一种运输机机舱气密顶板连接结构强度试验结构，包括：
气密顶板模拟梁，一端连接至载荷加载机构；
两个气密顶板连接结构，其连接角片连接在气密顶板模拟梁的另一端，两个气密顶板连接结构分布在气密顶板模拟梁的两侧；
载荷加载横梁，其上具有横梁加载接头，每端对应铰接到一个气密顶板连接结构的铝合金框背向其连接角片的一端；横梁加载接头连接至载荷加载机构。
根据本申请的至少一个实施例，上述的运输机机舱气密顶板连接结构强度试验结构中，气密顶板模拟梁为工形梁，背向两个气密顶板连接结构一端的梁腹板截断形成缺口；
运输机机舱气密顶板连接结构强度试验结构还包括：
模拟梁加载接头，一端连接至载荷加载机构，另一端伸入缺口，与气密顶板模拟梁的两缘条间通过销钉连接。
根据本申请的至少一个实施例，上述的运输机机舱气密顶板连接结构强度试验结构中，载荷加载机构为单轴试验机，其一个夹头连接模拟梁加载接头背向气密顶板模拟梁的一端，另一个夹头连接横梁加载接头。
根据本申请的至少一个实施例，上述的运输机机舱气密顶板连接结构强度试验结构中，还包括：
两个连接带板，每个连接带板的一端对应铰接在载荷加载横梁的一端，另一端连接在对应铝合金框朝向载荷加载横梁的一端。
根据本申请的至少一个实施例，上述的运输机机舱气密顶板连接结构强度试验结构中，连接带板与对应铝合金框间通过螺栓连接。
根据本申请的至少一个实施例，上述的运输机机舱气密顶板连接结构强度试验结构中，还包括：
两对夹片，每对夹片一端铰接在载荷加载横梁的一端，另一端铰接在对应连接带板朝向载荷加载横梁的一端。
根据本申请的至少一个实施例，上述的运输机机舱气密顶板连接结构强度试验结构中，每对夹片与对应连接带板之间通过销钉铰接。
根据本申请的至少一个实施例，上述的运输机机舱气密顶板连接结构强度试验结构中，每对夹片与载荷加载横梁对应端之间通过销钉连接。
根据本申请的至少一个实施例，上述的运输机机舱气密顶板连接结构强度试验结构中，载荷加载横梁的一端具有多个第一销钉孔，以供对应夹片通过销钉铰接；
载荷加载横梁的另一端具有与多个与第一销钉孔对应的第二销钉孔，以供对应夹片通过销钉铰接。
另一方面提供一种运输机机舱气密顶板连接结构强度试验方法，包括：
根据两个气密顶板连接结构的形状、尺寸，设计气密顶板模拟梁、载荷加载横梁、模拟梁加载接头、两个连接带板、两对夹片的结构；
构建气密顶板模拟梁、载荷加载横梁、模拟梁加载接头、两个连接带板、两对夹片与两个气密顶板连接结构配合的三维模型，以有限元分析方法，验证是否能够复现两个气密顶板连接结构的受载状态，以及疲劳寿命是否能够满足需求，若否，重新对结构进行设计；
制作气密顶板模拟梁、载荷加载横梁、模拟梁加载接头、两个连接带板、两对夹片；
以气密顶板模拟梁、载荷加载横梁、模拟梁加载接头、两个连接带板、两对夹片配合单轴试验机对两个气密顶板连接结构进行强度试验。
附图说明
图1是本申请实施例提供的运输机机舱气密顶板连接结构强度试验结构一个状态的示意图；
图2是本申请实施例提供的运输机机舱气密顶板连接结构强度试验结构另一个状态的示意图；
图3是本申请实施例提供的运输机机舱气密顶板连接结构强度试验结构的原理图；
图4是本申请实施例提供的运输机机舱气密顶板连接结构强度试验方法的流程图；
其中：
1-气密顶板模拟梁；2-气密顶板连接结构；3-连接角片；4-载荷加载横梁；5-横梁加载接头；6-模拟梁加载接头；7-连接带板；8-夹片；9-铝合金框。
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；此外，附图用于示例性说明，其位置关系仅限于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
具体实施方式
为使本申请的技术方案及其优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案作进一步清楚、完整的详细描述，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅是本申请的部分实施例，其仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分，其他相关部分可参考通常设计，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。
此外，除非另有定义，本申请描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本申请描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本申请的限制。本申请描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本申请描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本申请描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
此外，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本申请的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本申请中的具体含义。
下面结合附图1至图4对本申请做进一步详细说明。
一方面提供一种运输机机舱气密顶板连接结构强度试验结构，包括：
气密顶板模拟梁1，一端连接至载荷加载机构；
两个气密顶板连接结构2，其连接角片3连接在气密顶板模拟梁1的另一端，两个气密顶板连接结构2分布在气密顶板模拟梁1的两侧；
载荷加载横梁4，其上具有横梁加载接头5，每端对应铰接到一个气密顶板连接结构2的铝合金框9背向其连接角片3的一端；横梁加载接头5连接至载荷加载机构。
对于上述实施例公开的运输机机舱气密顶板连接结构强度试验结构，领域内技术人员可以理解的是，其设计以两个气密顶板连接结构2的连接角片3连接在气密顶板模拟梁1一端的两侧，该两个气密顶板连接结构2在气密顶板模拟梁1两侧对称分布，整体呈Y型，以及设计以载荷加载横梁4的两端分别连接到两个气密顶板连接结构2的铝合金框9上，以此可将对两个气密顶板连接结构2连接角片3、铝合金框9载荷的施加转化至同一方向进行施加，进而可通过载荷加载机构连接气密顶板模拟梁1背向两个气密顶板连接结构2的一端，以及连接载荷加载横梁4上的横梁加载接头5稳定的施加实验载荷，操作简单，所得试验结果可靠，其原理简图可参见图3。
在一些可选的实施例中，上述的运输机机舱气密顶板连接结构强度试验结构中，气密顶板模拟梁1为工形梁，背向两个气密顶板连接结构2一端的梁腹板截断形成缺口；
运输机机舱气密顶板连接结构强度试验结构还包括：
模拟梁加载接头6，一端连接至载荷加载机构，另一端伸入缺口，与气密顶板模拟梁1的两缘条间通过销钉连接。
对于上述实施例公开的运输机机舱气密顶板连接结构强度试验结构，领域内技术人员可以理解的是，设计载荷加载横梁4的两端与两个气密顶板连接结构2铝合金框9背向其连接角片3的一端铰接，并通过其上横梁加载接头5连接到载荷加载机构，以及设计气密顶板模拟梁1背向两个气密顶板连接结构2一端通过铰接的模拟梁加载接头6连接到载荷加载机构，在载荷加载机构施加载荷时具有自动对正能力，可避免在两个气密顶板连接结构2上产生附加应力，保证试验结果的准确性。
在一些可选的实施例中，上述的运输机机舱气密顶板连接结构强度试验结构中，载荷加载机构为单轴试验机，其一个夹头连接模拟梁加载接头6背向气密顶板模拟梁1的一端，另一个夹头连接横梁加载接头5，即是可通过一个单轴试验机对两个气密顶板连接结构2施加试验载荷，操作简单。
在一些可选的实施例中，上述的运输机机舱气密顶板连接结构强度试验结构中，还包括：
两个连接带板7，每个连接带板7的一端对应铰接在载荷加载横梁4的一端，另一端连接在对应铝合金框9朝向载荷加载横梁4的一端。
在一些可选的实施例中，上述的运输机机舱气密顶板连接结构强度试验结构中，连接带板7与对应铝合金框9间通过螺栓连接，可通过改变其上螺栓孔的数量及其孔径大小，调节应力分布及其刚度。
在一些可选的实施例中，上述的运输机机舱气密顶板连接结构强度试验结构中，还包括：
两对夹片8，每对夹片8一端铰接在载荷加载横梁4的一端，另一端铰接在对应连接带板7朝向载荷加载横梁4的一端。
在一些可选的实施例中，上述的运输机机舱气密顶板连接结构强度试验结构中，每对夹片8与对应连接带板7之间通过销钉铰接。
在一些可选的实施例中，上述的运输机机舱气密顶板连接结构强度试验结构中，每对夹片8与载荷加载横梁4对应端之间通过销钉连接。
在一些可选的实施例中，上述的运输机机舱气密顶板连接结构强度试验结构中，载荷加载横梁4的一端具有多个第一销钉孔，以供对应夹片8通过销钉铰接；
载荷加载横梁4的另一端具有与多个与第一销钉孔对应的第二销钉孔，以供对应夹片8通过销钉铰接。
对于上述实施例公开的运输机机舱气密顶板连接结构强度试验结构，领域内技术人员可以理解的是，在具体应用时，可通过改变两对夹片8在载荷加载横梁4上销钉铰接对应的第一销钉孔、第二销钉孔，调节对两个气密顶板连接结构3铝合金框9施加载荷的方向，该种设计可增加运输机机舱气密顶板连接结构强度试验结构的通用性。
另一方面提供一种运输机机舱气密顶板连接结构强度试验方法，包括：
根据两个气密顶板连接结构2的形状、尺寸，设计气密顶板模拟梁1、载荷加载横梁4、模拟梁加载接头6、两个连接带板7、两对夹片8的结构；
构建气密顶板模拟梁1、载荷加载横梁4、模拟梁加载接头6、两个连接带板7、两对夹片8与两个气密顶板连接结构2配合的三维模型，以有限元分析方法，验证是否能够复现两个气密顶板连接结构2的真实受载状态，以及疲劳寿命是否能够满足需求，若否，重新对结构进行设计，具体可以是改变气密顶板模拟梁1、载荷加载横梁4、模拟梁加载接头6、两个连接带板7、两对夹片8的尺寸、厚度，两对夹片8上螺栓孔的数量、孔径，以及载荷加载横梁4第一销钉孔及其第二销钉孔的位置；
进行气密顶板典型连接结构加工工艺分析、加工文件编制并，制作气密顶板模拟梁1、载荷加载横梁4、模拟梁加载接头6、两个连接带板7、两对夹片8；
以气密顶板模拟梁1、载荷加载横梁4、模拟梁加载接头6、两个连接带板7、两对夹片8配合单轴试验机对两个气密顶板连接结构2进行强度试验，包含静力试验和疲劳试验。
对于上述实施例公开的运输机机舱气密顶板连接结构强度试验方法，领域内技术人员可以理解的是，其采用了二力杆加载原理的对运输机机舱气密顶板连接结构进行组件级强度试验载荷的定向加载，其中，夹片8及其上铰接的销相当于两端铰支的二力杆，基于此，可实现在单轴试验机上完成对运输机机舱气密顶板连接结构定向加载。
对于上述实施例公开的运输机机舱气密顶板连接结构强度试验方法，其基于上述实施例公开的运输机机舱气密顶板连接结构强度试验结构实施，描述的较为简单，具体相关之处可参见运输机机舱气密顶板连接结构强度试验结构相关部分的说明，其技术效果也可参考运输机机舱气密顶板连接结构强度试验结构相关部分的技术效果，在此不再赘述。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，领域内技术人员应该理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式，在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种运输机机舱气密顶板连接结构强度试验结构，其特征在于，包括：
气密顶板模拟梁（1），一端连接至载荷加载机构；
两个气密顶板连接结构（2），其连接角片（3）连接在所述气密顶板模拟梁（1）的另一端，两个所述气密顶板连接结构（2）分布在所述气密顶板模拟梁（1）的两侧；
载荷加载横梁（4），其上具有横梁加载接头（5），每端对应铰接到一个所述气密顶板连接结构（2）的铝合金框（9）背向其连接角片（3）的一端；所述横梁加载接头（5）连接至载荷加载机构；
两个连接带板（7），每个所述连接带板（7）的一端对应铰接在所述载荷加载横梁（4）的一端，另一端连接在对应铝合金框（9）朝向所述载荷加载横梁（4）的一端；
两对夹片（8），每对所述夹片（8）一端铰接在所述载荷加载横梁（4）的一端，另一端铰接在对应连接带板（7）朝向所述载荷加载横梁（4）的一端；
每对所述夹片（8）与对应连接带板（7）之间通过销钉铰接；
每对所述夹片（8）与所述载荷加载横梁（4）对应端之间通过销钉连接；
所述载荷加载横梁（4）的一端具有多个第一销钉孔，以供对应夹片（8）通过销钉铰接；
所述载荷加载横梁（4）的另一端具有与多个与第一销钉孔对应的第二销钉孔，以供对应夹片（8）通过销钉铰接；
所述气密顶板模拟梁（1）为工形梁，背向两个所述气密顶板连接结构（2）一端的梁腹板截断形成缺口；
模拟梁加载接头（6），一端连接至载荷加载机构，另一端伸入所述缺口，与所述气密顶板模拟梁（1）的两缘条间通过销钉连接；
所述载荷加载机构为单轴试验机，其一个夹头连接所述模拟梁加载接头（6）背向所述气密顶板模拟梁（1）的一端，另一个夹头连接所述横梁加载接头（5）。
2.根据权利要求1所述的运输机机舱气密顶板连接结构强度试验结构，其特征在于，
所述连接带板（7）与对应铝合金框（9）间通过螺栓连接。
3.一种运输机机舱气密顶板连接结构强度试验方法，基于权利要求2所述的运输机机舱气密顶板连接结构强度试验结构实施，其特征在于，包括：
根据两个气密顶板连接结构（2）的形状、尺寸，设计气密顶板模拟梁（1）、载荷加载横梁（4）、模拟梁加载接头（6）、两个连接带板（7）、两对夹片（8）的结构；
构建气密顶板模拟梁（1）、载荷加载横梁（4）、模拟梁加载接头（6）、两个连接带板（7）、两对夹片（8）与两个气密顶板连接结构（2）配合的三维模型，以有限元分析方法，验证是否能够复现两个气密顶板连接结构（2）的受载状态，以及疲劳寿命是否能够满足需求，若否，重新对结构进行设计；
制作气密顶板模拟梁（1）、载荷加载横梁（4）、模拟梁加载接头（6）、两个连接带板（7）、两对夹片（8）；
以气密顶板模拟梁（1）、载荷加载横梁（4）、模拟梁加载接头（6）、两个连接带板（7）、两对夹片（8）配合单轴试验机对两个气密顶板连接结构（2）进行强度试验。
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