CN116399715B - 一种航空管路的热强度试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种航空管路的热强度试验装置，所述热强度试验装置包括：航空管路连接支撑装置，用于对航空管路的固定端进行固定限位，及对航空管路的移动端底部进行垂向支撑并在横向方向上为移动端预留用于平移的形变位移空隙；热载荷施加装置，用于向航空管路施加热载荷；应变数据采集装置，用于采集航空管路在被施加热载荷后所产生的应变数据；管路应力运算模块，与应变数据采集装置相连接，用于获得航空管路在被施加热载荷后具有的热态应力大小。本发明能够在地面事先营造与实际飞行过程等效的热载荷环境，并检测其在特定方向形变位移下的热态应力大小，有利于考核航空管路在特定方向形变位移下的热强度性能，具有重大的实践意义。
Description
技术领域
本发明涉及热强度试验技术领域，特别是涉及一种航空管路的热强度试验装置。
背景技术
为了研究航空管路结构件在热环境中的力学性态和抵抗破坏的能力，需要对其进行热强度试验。
航空管路的热强度试验包括热态应力试验和耐久试验，具体内容为：首先在预设高温(例如505℃高温)环境下，将航空管路一端沿着该航空管路的两端安装座中心点所连直线的方向拉伸预设长度(即形变位移长度，例如4.89mm)，然后，测量航空管路产生的热态应力(即热态安装应力)大小。
目前，为了对航空管路进行热强度试验，需要在地面事先营造与实际飞行过程等效的热载荷的环境。
但是，对于航空管路，目前还没有一种技术，能够在地面事先营造与实际飞行过程等效的热载荷环境，并检测其在特定方向(例如航空管路的两端安装座中心点所连直线的方向)形变位移下的热态应力(即热态安装应力)大小。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种航空管路的热强度试验装置。
为此，本发明提供了一种航空管路的热强度试验装置，其特征在于，包括：
航空管路连接支撑装置，用于对航空管路一侧的固定端进行固定限位，以及对航空管路另一侧的移动端底部进行垂向支撑并在横向方向上为航空管路的移动端预留用于平移的、预设形变位移长度的形变位移空隙；
该形变位移空隙，用于当航空管路因受热而膨胀时，让移动端能够在其中横向向左移动；
热载荷施加装置，用于向航空管路施加热载荷；
应变数据采集装置，用于采集航空管路在被施加热载荷而发生膨胀形变后所产生的应变数据，然后发送至试验运算模块；
管路应力运算模块，与应变数据采集装置相连接，用于根据所述应变数据采集装置采集的应变数据以及航空管路自身具有的弹性模量，计算获得航空管路在被施加热载荷而发生膨胀形变后具有的热态应力大小。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种航空管路的热强度试验装置，其设计科学，能够在地面事先营造与实际飞行过程等效的热载荷环境，并检测其在特定方向(例如航空管路的两端安装座中心点所连直线的方向)形变位移下的热态应力(即热态安装应力)大小，从而有利于考核航空管路在特定方向形变位移下的热强度性能，具有重大的实践意义。
附图说明
图1为本发明提供的一种航空管路的热强度试验装置的整体结构方框图；
图2为本发明提供的一种航空管路的热强度试验装置中的航空管路连接支撑装置在对一个航空管路进行热强度试验时的装配结构示意图；
图3为本发明提供的一种航空管路的热强度试验装置中的航空管路连接支撑装置具有的固定端产品转接板的立体结构示意图；
图4为本发明提供的一种航空管路的热强度试验装置中的航空管路连接支撑装置具有的移动端产品转接板的立体结构示意图；
图5为本发明提供的一种航空管路的热强度试验装置中的航空管路连接支撑装置具有的移动端产品转接板的右视图；
图6为本发明提供的一种航空管路的热强度试验装置中的航空管路连接支撑装置具有的移动端产品转接板的俯视图；
图7为本发明提供的一种航空管路的热强度试验装置中的航空管路连接支撑装置具有的位移调节底座的结构示意图；
图8为本发明提供的一种航空管路的热强度试验装置中的航空管路连接支撑装置具有的固定底板结构示意图；
图9为本发明提供的一种航空管路的热强度试验装置所需要试验的一种航空管路的立体结构示意图；
图中，1、固定底板，2、管路固定端底板；
3、固定端隔热板；4、固定端产品转接板；5、移动端产品转接板；6、位移调节底座；7、位移调节螺杆；
8、移动端隔热板；9、移动端底板；10、位移导向杆；100、航空管路；
101、第一进水口；103、第二进水口；102、第一出水口；104、第二出水口；105、第一循环水管道；106、第二循环水管道；
400、第一凸台；401、通油通气加压口；402、介质导入孔；403、第一管路限位孔；404、第一通孔；
500、第二凸台；501、第二管路限位孔；502、第二通孔；503、位移导向杆配合螺纹孔；504、位移调节螺杆配合螺纹孔；
600、位移卡槽；601、调节底座限位孔；602、第一调节底座通孔；603、位移调节螺杆导向通孔；604、位移导向杆导向通孔。
实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
参见图1至图9，本发明提供了一种航空管路的热强度试验装置，用于对航空管路100进行热强度试验，该航空管路的热强度试验装置包括：
航空管路连接支撑装置，用于连接航空管路100一侧的固定端和另一侧的移动端，并对航空管路100一侧的固定端进行固定限位，以及对航空管路100另一侧的移动端底部进行垂向支撑并在横向方向上为航空管路100的移动端预留用于平移的、预设形变位移长度的形变位移空隙；
该形变位移空隙，用于当航空管路100因受热而膨胀时，让移动端能够在其中横向向左移动；
热载荷施加装置，用于向航空管路100施加热载荷；
应变数据采集装置，用于采集航空管路100在被施加热载荷而发生膨胀形变后所产生的应变数据，然后发送至试验运算模块；
管路应力运算模块，与应变数据采集装置相连接，用于根据所述应变数据采集装置采集的应变数据以及航空管路100自身具有的弹性模量(也叫弹性系数)，计算获得航空管路100在被施加热载荷而发生膨胀形变后具有的热态应力大小，即航空管路100的移动端在形变位移空隙中发生形变位移后，航空管路100具有的热态应力大小。
在本发明中，具体实现上，热载荷施加装置，包括多根石英灯管；
所述多根石英灯管，设置于航空管路100旁(例如正上方的位置)，且在多根石英灯管四周环绕地设置有反射板以及隔热层等多种保护装置，能够有效地阻隔和反射热量；
所述多根石英灯管，用于在通电后对航空管路100表面进行加热，从而施加热载荷。
在本发明中，具体实现上，应变数据采集装置，具体包括应变测点和应变数据采集仪；
应变测点设置在航空管路100表面，具体是通过粘贴的方式，设置在航空管路100表面；应变测点例如可以为电阻应变片；
应变数据采集仪，与应变测点相连接，用于通过应变测点采集航空管路100在被施加热载荷而发生形变后所产生的应变数据。
在本发明中，具体实现上，试验运算模块可以为可编程控制器PLC、中央处理器CPU、数字信号处理器DSP或者单片机MCU。
在本发明中，具体实现上，所述航空管路连接支撑装置，包括水平设置的固定底板1；
所述固定底板1的顶部左右两端，分别设置有移动端底板9和管路固定端底板2；
移动端底板9的顶部设置有移动端隔热板8；
移动端隔热板8的顶部设置有位移调节底座6；
所述位移调节底座6的顶部设置有移动端产品转接板5；
所述管路固定端底板2的顶部设置有固定端隔热板3；
所述固定端隔热板3的顶部设置有固定端产品转接板4；
所述移动端产品转接板5和固定端产品转接板4的上部，分别与待试验的航空管路100一侧的固定端和另一侧的移动端相密封连接；
需要说明的是，所述航空管路100是热胀管，其在受热时将膨胀，拉伸整体长度。
需要说明的是，航空管路的两端安装座，具体包括所述航空管路100一侧的固定端和另一侧的移动端。
所述位移调节底座6的顶部设置有位移卡槽600；
所述移动端产品转接板5位于所述位移卡槽600中；
当试验刚开始时(即航空管路还没有被加热时)，移动端产品转接板5的右侧面贴合所述位移卡槽600的右侧面，此时移动端产品转接板5的左侧面与移动端产品转接板5的限位位置之间具有所述形变位移空隙；
限位位置，即移动端产品转接板5的左侧端面贴合所述位移卡槽600的左侧面(也即位移调节底座6的左凸台605右侧端面)时，移动端产品转接板5在位移调节底座6上的位置；
当移动端产品转接板5位于限位位置时，所述移动端产品转接板5通过多根第四连接螺栓与位移调节底座6在垂直方向上固定连接。具体操作过程是：由试验人员，根据移动端产品转接板5调整至限位位置这个工作状态，及时通过多根(例如四根)第四连接螺栓将所述移动端产品转接板5通过多根第四连接螺栓与位移调节底座6在垂直方向上固定连接，从而保持移动端产品转接板5的位置不变。
需要说明的是，在限位位置，移动端产品转接板5将无法继续横向向左平移，从而移动端产品转接板5上安装的航空管路100无法继续膨胀而发生形变。
需要说明的是，移动端产品转接板5的左侧面与位移卡槽600的左侧面之间具有所述形变位移空隙(即移动端产品转接板5的左侧面与位移卡槽600的左侧面之间的间隙，作为前文所述的形变位移空隙)，此时移动端产品转接板5的设置位置定义为移动端产品转接板5的初始位置。
在本发明中，需要说明的是，固定底板1用于整个试验装置的固定；移动端底板9和管路固定端底板2起支撑作用；移动端隔热板8主要用于隔热，从而有效避免航空管路上的高温传递至固定底板1上；移动端产品转接板5主要用于连接航空管路；固定端隔热板3主要用于隔热，从而有效避免航空管路上的高温传递至固定底板1上。所述固定端产品转接板4主要用于连接航空管路。
在本发明中，具体实现上，所述管路应力运算模块，具体用于当移动端产品转接板5到达限位位置时，根据所述应变数据采集装置采集的应变数据以及航空管路100自身具有的弹性模量(也叫弹性系数)，计算获得航空管路100在被施加热载荷而发生膨胀形变且到达限位位置时具有的热态应力大小。
在本发明中，具体实现上，所述航空管路连接支撑装置，还包括位移调节结构；
所述位移调节结构，用于当所述航空管路100加热至预设管路最大正常工作温度(例如505℃)时，如果移动端产品转接板5没有到达限位位置，则将移动端产品转接板5在所述位移卡槽600中的位置，调整至限位位置(具体是在试验人员的手动操作下进行)。
具体实现上，所述位移调节结构，包括位移调节螺杆7和位移导向杆10；
所述位移调节螺杆7，用于当所述航空管路100加热至预设管路最大正常工作温度(例如505℃)时，如果移动端产品转接板5没有到达限位位置，则该位移调节螺杆7由身着耐高温防护服的试验人员佩戴防高温手套并且使用加长的“T”型外六角扳手旋转而穿过所述位移调节底座6的左侧后，螺纹拧入所述移动端产品转接板5的左侧，然后由试验人员顺时针旋转位移调节螺杆7，依靠螺纹拉动移动端产品转接板5，使得移动端产品转接板5相对向左运动，最终将移动端产品转接板5调整至限位位置(移动端产品转接板5随着位移调节螺杆7的旋转而发挥螺旋传动作用，且由于位移导向杆10的横向导线作用，会相对横向向左运动)。
需要说明的是，当移动端产品转接板5位于限位位置时，在试验人员的操作下，可以通过多根第四连接螺栓将所述移动端产品转接板5与位移调节底座6在垂直方向上固定连接，从而保持移动端产品转接板5位置不变。
也就是说，当所述航空管路100加热至预设管路最大正常工作温度(例如505℃)时，如果移动端产品转接板5没有到达限位位置，那么在试验人员的操作下，在移动端产品转接板5左侧拧入位移调节螺杆7(即所述移动端产品转接板5的左侧与位移调节螺杆7的右端螺纹连接)，顺时针旋转位移调节螺杆7，依靠螺纹拉动移动端产品转接板5，能够使得移动端产品转接板5相对向左运动，可以使得移动端产品转接板5调整至限位位置。
而如果所述航空管路100加热至预设管路最大正常工作温度(例如505℃)之前的加热过程中，如果移动端产品转接板5已到达限位位置，则无需拉动位移调节螺杆7，此时位移调节螺杆7只是起到导向作用，不起对移动端产品转接板5的位置调节作用。
所述移动端产品转接板5的左侧，通过位移调节螺杆7与位移调节底座6的左侧相插接；
所述移动端产品转接板5的右侧，通过所述位移导向杆10与位移调节底座6的右侧相插接；
所述位移导向杆10以及位移调节螺杆7，用于限制移动端产品转接板5的移动方向，使得移动端产品转接板5只能横向平移。
具体实现上，所述位移卡槽600的横向长度，大于移动端产品转接板5的横向长度。
具体实现上，所述移动端产品转接板5的左右两侧，分别设置有位移调节螺杆配合螺纹孔504以及位移导向杆配合螺纹孔503；
所述位移调节底座6的顶部左右两端，分别设置有左凸台605和右凸台606；
左凸台605和右凸台606上，分别设置有横向贯穿的位移调节螺杆导向通孔603以及位移导向杆导向通孔604；
位移调节螺杆配合螺纹孔504和位移调节螺杆导向通孔603对应设置；
位移导向杆配合螺纹孔503和位移导向杆导向通孔604对应设置；
位移调节螺杆7，用于当所述航空管路100加热至预设管路最大正常工作温度(例如505℃)时，如果移动端产品转接板5没有到达所述限位位置，则在试验人员的操作下，位移调节螺杆7穿过左凸台605上的位移调节螺杆导向通孔603后，与位置对应的移动端产品转接板5上的位移调节螺杆配合螺纹孔504相螺纹连接，即实现将位移调节螺杆7与移动端产品转接板5左侧相连接；接着，即可由试验人员顺时针旋转位移调节螺杆7，依靠螺纹拉动移动端产品转接板5。
需要说明的是，限位位置，具体是移动端产品转接板5的左侧端面贴合位移调节底座6的左凸台605右侧端面(即所述位移卡槽600的左侧面)时，移动端产品转接板5在位移调节底座6上的位置；
所述位移调节底座6的右侧通过位移导向杆10与移动端产品转接板5右侧相连接，位移导向杆10穿过位移导向杆导向通孔604后与位置对应的位移导向杆配合螺纹孔503相螺纹连接。
具体实现上，位移调节螺杆7与位移调节底座6的左凸台605上的位移调节螺杆导向通孔603之间为间隙配合，位移导向杆10与位移调节底座6上的位移导向杆导向通孔604之间为间隙配合，位移调节螺杆导向通孔603不限制位移调节螺杆7在X轴向(即横向左右方向)的移动。
需要说明的是，在本发明中，通过位移调节底座6上表面与移动端产品转接板5的底面接触，限制了移动端产品转接板5的X轴向和Y轴向上的转动自由度；位移导向杆10与位移导向杆配合螺纹孔503之间的固定连接，限制了Z轴向的平动和转动自由度以及沿Y轴向上的平动自由度，从而使得移动端产品转接板5只能沿着X轴向(航空管路的两端安装座中心点所连直线的方向)平动；位移调节螺杆7穿过位移调节底座6上的位移调节螺杆导向通孔603，与移动端产品转接板5上的位移调节螺杆配合螺纹孔504相连接并同时由试验人员顺时针旋转位移调节螺杆7，依靠螺纹拉动移动端产品转接板5，能够使得移动端产品转接板5相对向左运动，实现向左拉动移动端产品转接板5，进而可以使得移动端产品转接板5的左侧端面向左靠近位移调节底座6的左凸台605右侧端面，最终使得移动端产品转接板5的左侧端面贴合位移调节底座6的左凸台605右侧端面(即所述位移卡槽600的左侧面)，即使得移动端产品转接板5到达限位位置。
因此，对于本发明，通过位移调节螺杆7，可以实现移动端产品转接板5与位移调节底座6的左凸台605右侧端面之间的间距调节，使得移动端产品转接板5可以在当航空管路100因受热而膨胀时横向向左移动，直至移动端产品转接板5的左侧端面贴合位移调节底座6的左凸台605右侧端面(即所述位移卡槽600的左侧面)，然后再通过第四连接螺栓将移动端产品转接板5与位移调节底座6的相对位置进行固定。
需要说明的是，在试验刚开始时，移动端产品转接板5的初始位置具体为：移动端产品转接板5的右侧端面贴合位移调节底座6的右凸台606左侧端面(即贴合所述位移卡槽600的右侧面)；
当移动端产品转接板5位于初始位置时，移动端产品转接板5左侧端面与位移调节底座6的左凸台605右侧端面之间的横向间距，等于试验要求的、预设形变位移长度(即形变位移空隙具有的预设形变位移长度)，即航空管路在特定方向(具体为航空管路的两端安装座中心点所连直线的方向)形变位移长度，例如等于4.89mm。
在本发明中，具体实现上，所述固定底板1的左端前后两侧，分别设置有第一进水口101和第二进水口103；
所述固定底板1的右端前后两侧，分别设置有第一出水口102和第二出水口104；
第一进水口101和第一出水口102通过所述固定底板1内设置的第一循环水管道105相连通；
第二进水口103和第二出水口104通过所述固定底板1内设置的第二循环水管道106相连通；
具体实现上，第一循环水管道105与第二循环水管道106相互平行且间隔设置。
具体实现上，第一进水口101和第二进水口103，均通过中空的连接管道与外部水冷装置的出水口相连通；
第一出水口102和第二出水口104，均通过中空的连接管道与外部水冷装置的进水口相连通。
需要说明的是，外部水冷装置，例如可以采用水泵。第一循环水管道105与第二循环水管道106内预先注入有冷却用水或者阻燃冷却液。
在本发明中，需要说明的是，固定底板1上设置有用于与管路固定端底板2、移动端底板9连接的限位孔。管路固定端底板2上设置有用于与固定底板1连接的沉孔，以及设置有用于与固定端隔热板3和固定端产品转接板4连接的固定端底板螺纹孔。
在本发明中，具体实现上，固定端隔热板3上设置有四个对称布置的通孔，用于连接管路固定端底板2和固定端产品转接板4。
在本发明中，具体实现上，所述固定端产品转接板4上设置有通油通气加压结构；
所述通油通气加压结构，包括通油通气加压口401和介质导入孔402；
通油通气加压口401设置于所述固定端产品转接板4的右侧；
介质导入孔402设置于所述固定端产品转接板4的顶部中心位置；
介质导入孔402与航空管路100的内腔相连通。
需要说明的是，对于本发明，通过通油通气加压结构，能够真实模拟航空管路在实际使用时的状态和所受到的内部压力。
具体实现上，所述固定端产品转接板4的顶部中部设置倾斜分布的第一凸台400；
通油通气加压口401设置于第一凸台400的中心位置；
所述第一凸台400的四角位置，分别设置有一个第一管路限位孔403；
每个第一管路限位孔403，分别通过一个第一连接螺栓与航空管路100固定端的限位连接板上的一个限位连接孔对应连接。
具体实现上，所述固定端产品转接板4的顶部四角位置，分别设置有一个第一通孔404；
每个第一通孔404分别通过一个第二连接螺栓与管路固定端底板2顶部相连接；
每个第二连接螺栓从上到下依次贯穿通过位置对应的固定端产品转接板4上的第一通孔404和固定端隔热板3上的一个固定端隔热板通孔后，与管路固定端底板2上的一个固定端底板螺纹孔相螺纹固定连接；
所述管路固定端底板2的四角位置，分别通过紧固螺栓与固定底板1相连接。
在本发明中，具体实现上，所述移动端产品转接板5的顶部中部设置有倾斜分布的第二凸台500；
所述第二凸台500的四角位置，分别设置有一个第二管路限位孔501；
每个第二管路限位孔501，分别通过一个第三连接螺栓与航空管路100移动端的限位连接板上的一个限位连接孔对应连接；
在本发明中，具体实现上，所述移动端产品转接板5的顶部四角位置，分别设置有一个第二通孔502；
所述移动端产品转接板5上的每个第二通孔502分别通过一个第四连接螺栓与位移调节底座6上的调节底座限位孔601对应连接；
当所述移动端产品转接板5通过第四连接螺栓与位移调节底座6相连接时，所述移动端产品转接板5位于限位位置，即移动端产品转接板5的左侧端面贴合所述位移卡槽600的左侧面。
在本发明中，具体实现上，所述位移调节底座6的顶部四角位置，分别设置有一个第一调节底座通孔602；
每个第一调节底座通孔602分别通过一个第五连接螺栓与移动端底板9顶部相连接；
每个第五连接螺栓从上到下依次贯穿通过位置对应的位移调节底座6上的第一调节底座通孔602和移动端隔热板8上的一个移动端隔热板通孔后，与移动端底板9上的一个移动端底板螺纹孔相螺纹固定连接；
所述移动端底板9的四角位置，分别通过一个紧固螺栓与固定底板1相连接。
需要说明的是，在本发明中，移动端隔热板8上设置有用于与位移调节底座6连接的通孔；移动端隔热板8的两端分别设置有用于与位移调节螺杆7、位移导向杆10配合的螺纹孔。
需要说明的是，移动端底板9上布置有与位移调节底座6、移动端隔热板8连接的限位孔，以及用于与固定底板1连接的通孔。
在本发明中，具体实现上，固定端隔热板3和移动端隔热板8的材料为硅树脂复合材料。
需要说明的是，硅树脂复合材料与传统隔热材料相比较，具有热膨胀系数低、热传导率低、抗压强度高等优势，能够在500℃高温环境下连续使用，最大工作温度可达700℃。本发明装置中的其余部件材料，均选用310S不锈钢，相对于普通钢材具有耐高温、蠕变强度高等特性，能够保证试验精度。
在本发明中，具体实现上，航空管路100的上表面中心位置，粘贴有第一温度传感器；
第一温度传感器，用于检测航空管路100的表面温度；
位移调节螺杆7，用于当第一温度传感器所检测的航空管路100的表面温度达到预设管路最大正常工作温度(例如505℃)时，如果移动端产品转接板5没有到达所述限位位置，则该位移调节螺杆7由身着耐高温防护服的试验人员佩戴防高温手套并且使用加长的“T”型外六角扳手旋转而穿过所述位移调节底座6的左侧后，再螺纹拧入所述移动端产品转接板5的左侧，然后由试验人员顺时针旋转位移调节螺杆7，依靠螺纹作用拉动移动端产品转接板5，使得移动端产品转接板5相对向左运动，最终将移动端产品转接板5调整至限位位置；具体为：在试验人员的操作下，位移调节螺杆7穿过所述位移调节螺杆导向通孔603后，与位置对应的位移调节螺杆配合螺纹孔504相螺纹连接。
在本发明中，具体实现上，移动端产品转接板5的上表面，粘贴有第二温度传感器；
第二温度传感器，用于检测移动端产品转接板5表面的温度，当移动端产品转接板5的温度超过预设降温温度(例如80℃)时，则由试验人员启动外部水冷系统对整个试验装置进行降温；例如，外部水冷系统可以是现有的喷淋降温系统，通过启动喷淋降温系统对整个试验装置喷洒冷却水进行降温。
为了更加清楚地理解本发明的技术方案，下面说明本发明的试验操作过程。在试验操作过程中，在高温作业之前，为了保障试验的安全、可靠进行，试验人员均身着耐高温防护服，并且佩戴防高温手套，通过使用加长的“T”型外六角扳手或者其他配套加长工具，来进行相应的试验操作。
首先，在常温下，将固定底板1通过螺钉安装到位于外部的振动台台面上，以便于后续装置的安装及后续振动疲劳试验的开启；
需要说明的是，对于本发明，主要介绍本发明装置用于热态装配应力测量步骤，如果还需要进行振动疲劳试验，那么振动疲劳试验步骤只需在热态装配应力测量完毕后，设定指定的振动条件开启即可。
然后，将管路固定端底板2和移动端底板9分别安装在固定底板1的顶部两侧；
然后，分别将固定端隔热板3和移动端隔热板8分别放置在管路固定端底板2和移动端底板9上；
然后，用螺栓将固定端产品转接板4和固定端隔热板3与管路固定端底板2连接；
然后，用螺栓将位移调节底座6、移动端隔热板8与移动端底板9连接；
然后，将移动端产品转接板5放置于位移调节底座6上，连接位移导向杆10，使移动端产品转接板5仅沿着规定方向(即X轴向方向)运动；
然后，在航空管路100上粘贴应变测点(应变测点具体采用应变片)并连接应变数据采集仪；
然后，将航空管路100一侧的固定端与固定端产品转接板4连接，将航空管路100另一侧的移动端与移动端产品转接板5连接，且在航空管路100几何中心位置上部粘贴第一温度传感器并连接温度巡检仪。开启应变数据采集仪采集应变，以及开启温度巡检仪监测实时温度。
然后，通过固定端产品转接板4上的通油通气加压口401，对航空管路100通油加压；例如，通入航空燃油；
然后，通过位于外部的、多根通电后的石英灯管(作为施加温度载荷的加热元件)对航空管路100进行加热，观察移动端产品转接板5是否到达限位位置(即移动端产品转接板5沿着X方向平移预设长度，预设长度具体可以为4.89mm，等同于航空管路到达了形变位置，如果移动端产品转接板5的左侧端面贴合位移调节底座6的左凸台605右侧端面，则说明到达限位位置)，期间通过第二温度传感器和温度巡检仪实时观测温度(第二温度传感器粘贴在移动端产品转接板5的上表面位置)，若移动端产品转接板5的温度超过80℃，则可以启动外部水冷系统对整个装置进行降温；例如，外部水冷系统可以是现有的喷淋降温系统，通过启动喷淋降温系统对整个装置喷洒冷却水进行降温。
然后，在加热期间，若移动端产品转接板5到达限位位置，维持此时的温度(即维持粘贴上航空管路100上的第一温度传感器显示的温度)，由身着耐高温防护服的试验人员佩戴防高温手套并且使用加长的“T”型外六角扳手,来拧紧移动端产品转接板5与位移调节底座6之间的第四连接螺栓；在本次试验中，优先选择让航空管路产品的移动端在受热变形过程中出现的形变达到试验要求的位移长度(例如4.89mm)，即移动端产品转接板5到达限位位置。
若加热至预设管路最大正常工作温度(例如505℃)时，移动端产品转接板5没有到达限位位置，则维持温度不变，由身着耐高温防护服的试验人员佩戴防高温手套并且使用加长的“T”型外六角扳手对接位移调节螺杆7，通过顺时针旋转位移调节螺杆7，依靠螺纹作用向左拉动移动端产品转接板5，即使得移动端产品转接板5相对向左运动，从而将移动端产品转接板5调整至限位位置并拧紧移动端产品转接板5与位移调节底座6之间的第四连接螺栓，由第四连接螺栓维持移动端产品转接板5一直处于限位位置。
需要说明的是，对于本发明，在试验过程中实时采集航空管路100上应变测点数据(即应变数据)，并得到此航空管路100的移动端形变达到试验要求的位移长度(例如4.89mm)条件下的热态应力，并与原有的仿真结果比对，以便于修正仿真结果。
还需要说明的是，由于应力＝弹性模量*应变，不同的材料有其固定的弹性模量(也叫弹性系数)，因此，根据航空管路100的弹性模量(也叫弹性系数)以及航空管路的应变数据，可以获得航空管路100的热态应力(即热态安装应力)。
具体实现上，对于本发明，可以根据航空管路100的弹性模量(也叫弹性系数)以及航空管路100的移动端在受热变形过程中的形变达到试验要求的形变位移长度(例如4.89mm，即移动端产品转接板5到达限位位置)时对应的应变数据，获得航空管路100对应的热态应力。
需要说明的是，对于本发明提供的装置，其能够对航空管路进行图2所示中X轴向形变位移的加载，有利于进一步验证航空管路是否满足热应力强度分析要求，从而能够有效地考核航空管路的热强度性能。
与现有技术相比较，本发明提供的航空管路的热强度试验装置，具有如下有益效果：
1、本发明的装置上设置有通油通气加压口，可以实现油压、气压的加载，更为真实的模拟航空管路的工作环境；
2、本发明的装置，通过位移调节螺杆7和位移导向杆10对在位移卡槽600中的移动端产品转接板5的位置调节，可以实现特定方向(具体是图2所述的横向左右方向，即X轴向)形变位移的精确控制，便于进行热态应力分析，此外，只需更改位移调节底座6上位移卡槽600的宽度及限位孔位置，就可实现其它位移的加载。
3、本发明的装置上设置有多个循环水接口，配合外部水冷系统可实现对非考核部位的降温。
4、本发明的装置设计巧妙，系统共有频率高，不影响管路热振动试验。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种航空管路的热强度试验装置，其特征在于，包括：
航空管路连接支撑装置，用于对航空管路(100)一侧的固定端进行固定限位，以及对航空管路(100)另一侧的移动端底部进行垂向支撑并在横向方向上为航空管路(100)的移动端预留用于平移的、预设形变位移长度的形变位移空隙；
该形变位移空隙，用于当航空管路(100)因受热而膨胀时，让移动端能够在其中横向向左移动；
热载荷施加装置，用于向航空管路(100)施加热载荷；
应变数据采集装置，用于采集航空管路(100)在被施加热载荷而发生膨胀形变后所产生的应变数据，然后发送至试验运算模块；
管路应力运算模块，与应变数据采集装置相连接，用于根据所述应变数据采集装置采集的应变数据以及航空管路(100)自身具有的弹性模量，计算获得航空管路(100)在被施加热载荷而发生膨胀形变后具有的热态应力大小；
航空管路(100)是热胀管；
所述航空管路连接支撑装置，包括水平设置的固定底板(1)；
所述固定底板(1)的顶部左右两端，分别设置有移动端底板(9)和管路固定端底板(2)；
所述移动端底板(9)的顶部设置有移动端隔热板(8)；
所述移动端隔热板(8)的顶部设置有位移调节底座(6)；
所述位移调节底座(6)的顶部设置有移动端产品转接板(5)；
所述管路固定端底板(2)的顶部设置有固定端隔热板(3)；
所述固定端隔热板(3)的顶部设置有固定端产品转接板(4)；
所述移动端产品转接板(5)和固定端产品转接板(4)的上部，分别与待试验的航空管路(100)一侧的固定端和另一侧的移动端相密封连接；
所述位移调节底座(6)的顶部设置有位移卡槽(600)；
所述移动端产品转接板(5)位于所述位移卡槽(600)中；
当试验刚开始时，移动端产品转接板(5)的右侧面贴合所述位移卡槽(600)的右侧面，此时移动端产品转接板(5)的右侧面与移动端产品转接板(5)的限位位置之间具有所述形变位移空隙；
限位位置，即移动端产品转接板(5)的左侧端面贴合所述位移卡槽(600)的左侧面时，移动端产品转接板(5)在位移调节底座(6)上的位置；
当移动端产品转接板(5)位于限位位置时，所述移动端产品转接板(5)通过多根第四连接螺栓与位移调节底座(6)在垂直方向上固定连接；
所述航空管路连接支撑装置，还包括位移调节结构；
所述位移调节结构，用于当所述航空管路(100)加热至预设管路最大正常工作温度时，如果移动端产品转接板(5)没有到达限位位置，则将移动端产品转接板(5)在所述位移卡槽(600)中的位置，调整至限位位置；
所述位移调节结构，包括位移调节螺杆(7)和位移导向杆(10)；
所述位移调节螺杆(7)，用于当所述航空管路(100)加热至预设管路最大正常工作温度时，如果移动端产品转接板(5)没有到达限位位置，则该位移调节螺杆(7)由试验人员穿过所述位移调节底座(6)的左侧后，再螺纹拧入所述移动端产品转接板(5)的左侧，然后由试验人员顺时针旋转位移调节螺杆(7)，依靠螺纹拉动移动端产品转接板(5)，使得移动端产品转接板(5)相对向左运动，最终将移动端产品转接板(5)调整至限位位置；
所述移动端产品转接板(5)的左侧，通过位移调节螺杆(7)与位移调节底座(6)的左侧相插接；
所述移动端产品转接板(5)的右侧，通过所述位移导向杆(10)与位移调节底座(6)的右侧相插接；
所述位移导向杆(10)以及位移调节螺杆(7)，用于限制移动端产品转接板(5)的移动方向，使得移动端产品转接板(5)只能横向平移；
所述移动端产品转接板(5)的左右两侧，分别设置有位移调节螺杆配合螺纹孔(504)以及位移导向杆配合螺纹孔(503)；
所述位移调节底座(6)的顶部左右两端，分别设置有左凸台(605)和右凸台(606)；
左凸台(605)和右凸台(606)上，分别设置有横向贯穿的位移调节螺杆导向通孔(603)以及位移导向杆导向通孔(604)；
位移调节螺杆配合螺纹孔(504)和位移调节螺杆导向通孔(603)对应设置；
位移导向杆配合螺纹孔(503)和位移导向杆导向通孔(604)对应设置；
位移调节螺杆(7)，用于当所述航空管路(100)加热至预设管路最大正常工作温度时，如果移动端产品转接板(5)没有到达所述限位位置，则在试验人员的操作下，位移调节螺杆(7)穿过左凸台(605)上的位移调节螺杆导向通孔(603)后，与位置对应的移动端产品转接板(5)上的位移调节螺杆配合螺纹孔(504)相螺纹连接；
所述位移调节底座(6)的右侧通过位移导向杆(10)与移动端产品转接板(5)右侧相连接，位移导向杆(10)穿过位移导向杆导向通孔(604)后与位置对应的位移导向杆配合螺纹孔(503)相螺纹固定连接；
所述位移导向杆(10)与位移调节底座(6)上的位移导向杆导向通孔(604)之间为间隙配合。
2.如权利要求1所述的航空管路的热强度试验装置，其特征在于，热载荷施加装置，包括多根石英灯管；
所述多根石英灯管，设置于航空管路(100)正上方的位置；
所述多根石英灯管，用于在通电后对航空管路(100)表面进行加热，从而施加热载荷；
应变数据采集装置，具体包括应变测点和应变数据采集仪；
应变测点设置在航空管路(100)表面；
应变数据采集仪，与应变测点相连接，用于通过应变测点采集航空管路(100)在被施加热载荷而发生形变后所产生的应变数据。
3.如权利要求1所述的航空管路的热强度试验装置，其特征在于，所述管路应力运算模块，具体用于当移动端产品转接板(5)到达限位位置时，根据所述应变数据采集装置采集的应变数据以及航空管路(100)自身具有的弹性模量，计算获得航空管路(100)在被施加热载荷而发生膨胀形变且到达限位位置时具有的热态应力大小。
4.如权利要求1所述的航空管路的热强度试验装置，其特征在于，航空管路(100)的上表面中心位置，粘贴有第一温度传感器；
第一温度传感器，用于检测航空管路(100)的表面温度；
位移调节螺杆(7)，用于当第一温度传感器所检测的航空管路(100)的表面温度达到预设管路最大正常工作温度时，如果移动端产品转接板(5)没有到达所述限位位置，则该位移调节螺杆(7)由试验人员穿过所述位移调节底座(6)的左侧后，再螺纹拧入所述移动端产品转接板(5)的左侧，然后由试验人员顺时针旋转位移调节螺杆(7)，依靠螺纹作用拉动移动端产品转接板(5)，使得移动端产品转接板(5)相对向左运动，最终将移动端产品转接板(5)调整至限位位置；
移动端产品转接板(5)的上表面，粘贴有第二温度传感器；
第二温度传感器，用于检测移动端产品转接板(5)表面的温度，当移动端产品转接板(5)的温度超过预设降温温度时，则由试验人员启动外部水冷系统对整个试验装置进行降温。
5.如权利要求1至4中任一项所述的航空管路的热强度试验装置，其特征在于，所述固定底板(1)的左端前后两侧，分别设置有第一进水口(101)和第二进水口(103)；
所述固定底板(1)的右端前后两侧，分别设置有第一出水口(102)和第二出水口(104)；
第一进水口(101)和第一出水口(102)通过所述固定底板(1)内设置的第一循环水管道(105)相连通；
第二进水口(103)和第二出水口(104)通过所述固定底板(1)内设置的第二循环水管道(106)相连通；
第一循环水管道(105)与第二循环水管道(106)相互平行且间隔设置；
第一进水口(101)和第二进水口(103)，均通过中空的连接管道与外部水冷装置的出水口相连通；
第一出水口(102)和第二出水口(104)，均通过中空的连接管道与外部水冷装置的进水口相连通。
6.如权利要求1所述的航空管路的热强度试验装置，其特征在于，所述固定端产品转接板(4)上设置有通油通气加压结构；
所述通油通气加压结构，包括通油通气加压口(401)和介质导入孔(402)；
通油通气加压口(401)设置于所述固定端产品转接板(4)的右侧；
介质导入孔(402)设置于所述固定端产品转接板(4)的顶部中心位置；
介质导入孔(402)与航空管路(100)的内腔相连通；
所述固定端产品转接板(4)的顶部中部设置倾斜分布的第一凸台(400)；
通油通气加压口(401)设置于第一凸台(400)的中心位置；
所述第一凸台(400)的四角位置，分别设置有一个第一管路限位孔(403)；
每个第一管路限位孔(403)，分别通过一个第一连接螺栓与航空管路(100)固定端的限位连接板上的一个限位连接孔对应连接；
所述移动端产品转接板(5)的顶部四角位置，分别设置有一个第二通孔(502)；
所述移动端产品转接板(5)上的每个第二通孔(502)分别通过一个第四连接螺栓与位移调节底座(6)上的调节底座限位孔(601)对应连接；
当所述移动端产品转接板(5)通过第四连接螺栓与位移调节底座(6)相连接时，所述移动端产品转接板(5)位于限位位置。
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