CN115979818A - 一种强度检测试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种强度检测试验装置及方法，属于轨道车辆装备强度检测技术领域，包括T型铆接接头，T型铆接接头底部固定于安装平台，T型铆接接头顶部与加载机构连接，T型铆接接头上设置应变片，应变片通过连接线与应变采集设备连接；所述T型铆接接头包括相贴设置的第一立板和第二立板，第一立板、第二立板底部均与连接板固定连接。该装置对T型铆接接头进行铆接强度测试，可以验证T型铆接接头的可靠性。

Description

一种强度检测试验装置及方法

技术领域

本发明属于轨道车辆装备强度检测技术领域，具体涉及一种强度检测试验装置及方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

目前，铁路运输装备也开始了低碳方面的研究，铆接连接技术作为一种低碳连接技术，在铁路运输装备上将得到越来越多的应用。

轨道交通车辆底架结构一般由中梁、横梁、枕梁、侧梁等组成。中梁与横梁、横梁与侧梁、中梁与端梁等两部件垂直或近似垂直连接，T型铆接接头可模拟这种联接方式，在轨道交通车辆装备中得到应用。T型铆接接头采用多组铆钉连接，空间结构相对复杂，承受弯矩及拉伸等载荷作用受力复杂。铆接结构靠夹紧力保障整体刚度，靠板之间的摩檫力抵抗外载荷作用。试件的材质、表面加工状态、铆钉布置等对T型铆接接头的性能均有影响。铆钉受力为复杂的非线性过程，铆钉帽周围板材结构应力分布极其复杂，需要对该部位的结构进行应力测试保障接头满足设计要求。因此对T型铆接接头开展强度测试验证接头设计对保障轨道交通装备产品性能十分重要。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种强度检测试验装置及方法，该装置对T型铆接接头进行铆接强度测试，可以验证T型铆接接头的可靠性，来满足轨道交通车辆装备铆接结构设计的需要。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明提供了一种强度检测试验装置，包括T型铆接接头，T型铆接接头底部固定于安装平台，T型铆接接头顶部与加载机构连接，T型铆接接头上设置应变片，应变片通过连接线与应变采集设备连接；所述T型铆接接头包括相贴设置的第一立板和第二立板，第一立板、第二立板底部均与连接板固定连接。

作为进一步的技术方案，所述第一立板和第二立板固定连接，且第一立板和第二立板顶部均与加载机构连接。

作为进一步的技术方案，所述第一立板为L型板材结构，其包括第一腹板和第一底板；所述第一腹板和第一底板垂直连接，第一腹板和第一底板的连接处设有圆弧。

作为进一步的技术方案，所述第二立板为L型板材结构，其包括第二腹板和第二底板；所述第二腹板和第二底板垂直连接，第二腹板和第二底板的连接处设有圆弧。

作为进一步的技术方案，所述第一腹板竖向设置，第一底板水平设置，第二腹板竖向设置，第二底板水平设置；第一腹板和第二腹板相贴设置，且第一腹板、第二腹板通过多个立板铆钉固定连接，第一立板和第二立板连接后形成T形结构。

作为进一步的技术方案，所述第一底板和第二底板均与连接板贴合，且第一底板、第二底板均通过多个底板铆钉与连接板固定连接。

作为进一步的技术方案，所述第一腹板、第二腹板上部与加载机构连接。

作为进一步的技术方案，所述连接板为长方形板材结构，连接板端部与安装平台固定连接。

作为进一步的技术方案，所述加载机构顶部固定于加载机构安装座，应变采集设备和计算机连接。

第二方面，本发明还提供了一种如上所述的强度检测试验装置的试验方法，包括以下步骤：

根据轨道车辆中梁及横梁、横梁与侧梁、中梁与端梁的连接情况，确定T型铆接接头的材料、板厚、尺寸、表面状态，完成T型铆接接头制作；

根据试验工况确定应变片粘贴布置图，完成T型铆接接头应变片粘贴，调试试验设备，完成应变采集设备的接线，应变片电阻检查；

进行预实验，对T型铆接接头进行预加载，采集对应载荷下的应力数据，对数据进行分析，确保工装的准确性，试验过程的准确性；

开展正式试验，完成应变片数据采集；

分析处理应力数据，包括数据合理性分析及合规性分析。

上述本发明的有益效果如下：

本发明的强度检测试验装置，通过T型铆接接头用于模拟轨道交通车辆中梁及横梁、横梁与侧梁、中梁与端梁等各梁的连接，结构简单、安装方便，便于试验测试，减少了成本，且提高了T型铆接结构设计的准确性，大大提高了轨道交通铆接结构的安全性。

本发明的强度检测试验装置，T型铆接接头可采用不同材质，模拟不同板材表面状态、涂装要求，适用于不同连接方式的需要。

本发明的强度检测试验装置，T型铆接接头靠摩擦力承载，立板设置2块便于实现连接板的位移滑动；可模拟不同材料、不同加工(摩擦系数)情况，考虑了多种因素。

本发明的强度检测试验方法，可以对T型铆接接头进行强度试验测试，用于验证连接方式的合理性，缩短了产品研发周期，提高了产品可靠性。

本发明的强度检测试验方法，可以对铆钉帽周围板应力进行采集，统计铆钉帽周围应力分布，并与设计中铆钉帽周围计算应力比较，得到安全系数，进一步保障铆接接头安全性。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明强度检测试验装置示意图；

图2为本发明T型铆接接头结构图；

图3为本发明第一立板结构图；

图4为本发明第二立板结构图；

图5为本发明连接板结构图；

图6为本发明强度检测试验方法流程图；

图7为本发明应变片粘贴布置图；

图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；

其中，1加载机构安装座，2加载机构，3T型铆接接头，4安装平台，5连接线，6应变采集设备，7网线，8计算机，9第一立板，10第二立板，11立板铆钉，12底板铆钉，13连接板，14第一腹板，15第一底板，16第二腹板，17第二底板。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

实施例1：

本发明的一种典型的实施方式中，如图1所示，提出一种强度检测试验装置，包括加载机构安装座1、加载机构2、T型铆接接头3、安装平台4、连接线5、应变采集设备6、网线7、计算机8。

T型铆接接头3底部固定于安装平台4，T型铆接接头3顶部与加载机构2连接(加载机构为直线型执行结构，包括但不局限于液压油缸、气缸或电动执行结构，通过加载机构的伸缩运动完成力或位移的输出，实现加载的目的)，加载机构2顶部固定于加载机构安装座1，T型铆接接头3上设置应变片，应变片通过连接线5与应变采集设备6连接，应变采集设备6通过网线7和计算机8连接。网线7可根据应变采集设备6和计算机8进行选择，可选配或不选配。

其中，T型铆接接头3包括第一立板9、第二立板10、立板铆钉11、底板铆钉12及连接板13，第一立板9和第二立板10相贴且固定连接，第一立板9、第二立板10底部均与连接板13固定连接，第一立板9、第二立板10顶部均与加载机构2连接。

具体的，第一立板9为L型板材结构，其包括第一腹板14和第一底板15；第一腹板14和第一底板15垂直连接，第一腹板和第一底板的连接处设有圆弧。

第一腹板14竖向设置，第一底板15水平设置，第一腹板14上开数个圆孔用于和第二立板10采用立板铆钉11连接。第一腹板14上部设有若干圆孔用于与加载机构2连接进行加载。第一底板15上开数个圆孔用于和连接板13采用底板铆钉12连接。

具体的，第二立板10为L型板材结构，其包括第二腹板16和第二底板17；第二腹板16和第二底板17垂直连接，第二腹板和第二底板的连接处设有圆弧。

第二腹板16竖向设置，第二底板17水平设置，第二腹板16上开数个圆孔用于和第一立板9采用立板铆钉11连接。第二腹板16上部设有若干圆孔用于与加载机构2连接进行加载。第二底板17上开数个圆孔用于和连接板13采用底板铆钉12连接。

具体连接时，第一立板9的第一腹板14和第二立板10的第二腹板16相贴设置，且第一腹板14、第二腹板16开设圆孔位置相对应，并通过多个立板铆钉11固定连接，第一立板9和第二立板10连接后形成T形结构；第一立板9的第一底板15和第二立板10的第二底板17均与连接板13贴合，且通过多个底板铆钉12固定连接。

第一腹板14、第二腹板16上部开设的圆孔与加载机构连接，连接板13两端与安装平台4固定连接。

其中，连接板13为长方形板材结构，与第一立板9的第一底板15和第二立板10的第二底板17贴合在一起。连接板13中部设有数个圆孔，圆孔位置与第一底板15和第二底板17开设圆孔的位置对应，并通过底板铆钉12连接。连接板13端部设有若干圆孔用于与安装平台4固定。

本实施例中，立板铆钉11、底板铆钉12为拉铆钉结构，拉铆钉可采用多种规格尺寸。

本实施例中，第一立板9、第二立板10和连接板13为多种规格尺寸，可根据需求选用不同的金属材料，各板表面采用相同或不同的加工手段，具有相同或不同的粗糙度水平，各板表面设有不同的涂层。

实施例2：

本发明的另一种典型的实施方式中，如图6所示，提出如上所述的强度检测试验装置的试验方法，其包括以下步骤：

(a)根据轨道车辆中梁及横梁、横梁与侧梁、中梁与端梁等各梁连接情况，确定T型铆接接头(根据轨道交通车辆受力，选取受力大的位置处的位置，设计T型接头)的材料、板厚、尺寸等，T型铆接接头的表面状态如粗糙度、涂装要求等，完成T型铆接接头设计及制作；

(b)对T型铆接接头采用有限元的方法，根据试验工况确定T型铆接接头应变片粘贴布置图，如图7(应变片粘贴位置基于铆接接头设计，涵盖铆接接头最大应力，应力最大的铆钉帽周围试件上设置多个应变片，结构截面变化位置及设计关注的位置)，完成试件试验大纲编制；

(c)根据应变片粘贴布置图，完成T型铆接接头应变片粘贴，调试试验设备，保证载荷作用位置及加载约束位置正确性，完成应变采集设备的接线，应变片电阻检查等工作；

(d)进行预实验，采用设计工况规定的载荷或略小的载荷对T型铆接接头进行预加载，采集对应载荷下的应力数据，对数据进行分析，确保工装的准确性，试验过程的准确性；

(e)开展正式试验，采用设计工况规定的载荷完成应变片数据的采集；

(f)分析处理应力数据(分析数据包括数据合理性分析及合规性分析，合理性分析包括对称点的对称性，加载载荷数据信息等，合规性为各应变片粘贴位置应力小于该处的许用应力。分析铆钉帽周围的应力，并与工程计算铆钉周围应力比较，总结铆钉帽周围应力大小，后续设计中基于试验数据进行设计开发铆接结构)，根据标准完成试验报告编写。

步骤(d)中，预加载试验后，若试验数据不合理，需分析原因，对试验工装合理性进行评估、试验加载过程进行分析，寻求原因并进行整改。

步骤(e)中，开展正式试验，正式试验需不少于3次。第1次为去除残余应力试验，若应变片回零值不好，需增加试验次数。待测点应力回零值正常后，采集最后一次试验数据或最后两次试验数据平均值作为测点试验应力。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种强度检测试验装置，其特征是，包括T型铆接接头，T型铆接接头底部固定于安装平台，T型铆接接头顶部与加载机构连接，T型铆接接头上设置应变片，应变片通过连接线与应变采集设备连接；所述T型铆接接头包括相贴设置的第一立板和第二立板，第一立板、第二立板底部均与连接板固定连接。

2.如权利要求1所述的强度检测试验装置，其特征是，所述第一立板和第二立板固定连接，且第一立板和第二立板顶部均与加载机构连接。

3.如权利要求1所述的强度检测试验装置，其特征是，所述第一立板为L型板材结构，其包括第一腹板和第一底板；所述第一腹板和第一底板垂直连接，第一腹板和第一底板的连接处设有圆弧。

4.如权利要求3所述的强度检测试验装置，其特征是，所述第二立板为L型板材结构，其包括第二腹板和第二底板；所述第二腹板和第二底板垂直连接，第二腹板和第二底板的连接处设有圆弧。

5.如权利要求4所述的强度检测试验装置，其特征是，所述第一腹板竖向设置，第一底板水平设置，第二腹板竖向设置，第二底板水平设置；第一腹板和第二腹板相贴设置，且第一腹板、第二腹板通过多个立板铆钉固定连接，第一立板和第二立板连接后形成T形结构。

6.如权利要求4所述的强度检测试验装置，其特征是，所述第一底板和第二底板均与连接板贴合，且第一底板、第二底板均通过多个底板铆钉与连接板固定连接。

7.如权利要求4所述的强度检测试验装置，其特征是，所述第一腹板、第二腹板上部与加载机构连接。

8.如权利要求4所述的强度检测试验装置，其特征是，所述连接板为长方形板材结构，连接板端部与安装平台固定连接。

9.如权利要求1所述的强度检测试验装置，其特征是，所述加载机构顶部固定于加载机构安装座，应变采集设备和计算机连接。

10.如权利要求1-9任一项所述的强度检测试验装置的试验方法，其特征是，包括以下步骤：

根据轨道车辆中梁及横梁、横梁与侧梁、中梁与端梁的连接情况，确定T型铆接接头的材料、板厚、尺寸、表面状态，完成T型铆接接头制作；

根据试验工况确定应变片粘贴布置图，完成T型铆接接头应变片粘贴，调试试验设备，完成应变采集设备的接线，应变片电阻检查；

进行预实验，对T型铆接接头进行预加载，采集对应载荷下的应力数据，对数据进行分析，确保工装的准确性，试验过程的准确性；

开展正式试验，完成应变片数据采集；

分析处理应力数据，包括数据合理性分析及合规性分析。

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