CN117848828A - 一种复合材料镶嵌螺母结构面内加载试验装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于飞机结构强度试验技术领域，公开了一种复合材料镶嵌螺母结构面内加载试验装置和方法。装置包括：加载底板、L1型挡板、L2型挡板、厚度挡板和加载板；所述加载底板通过加载底板连接螺栓固定在试验机平台上；所述L1型挡板和L2型挡板背对放置且通过L型挡板连接螺栓与加载底板连接固定；所述L1型挡板和L2型挡板顶部连接厚度挡板；试验件设置在所述L1型挡板和L2型挡板之间且试验件向上紧贴厚度挡板；所述加载板一端与试验件通过加载螺栓连接，另一端竖直穿过厚度挡板并向上突出；加载挡板向上突出部分设有凸起用于加载。

Description

一种复合材料镶嵌螺母结构面内加载试验装置和方法
技术领域
本发明属于飞机结构强度试验技术领域，公开了一种复合材料镶嵌螺母结构面内加载试验装置和方法。
背景技术
复合材料镶嵌螺母结构是飞机结构的一种典型连接形式，为考核该结构在飞机实际受力和传载过程中的可靠性，需开展性能试验，以验证其结构强度、连接形式、成形工艺等是否符合飞机使用需求，其中复合材料镶嵌螺母结构面内加载试验是一项关键性能试验。
目前针对大厚度的蜂窝夹层的复合材料镶嵌螺母结构面内加载试验暂无可用夹具设施。
发明内容
本发明的目的在于:提出一种复合材料镶嵌螺母结构面内加载试验装置和方法，用于开展复合材料镶嵌螺母结构面内加载试验，可根据结构实际使用条件和要求，调节试验约束条件，以满足不同试样构型和刚度要求的试验。
为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：
一种复合材料镶嵌螺母结构面内加载试验装置，包括：加载底板、L1型挡板、L2型挡板、厚度挡板和加载板；
所述加载底板通过加载底板连接螺栓固定在试验机平台上；
所述L1型挡板和L2型挡板背对放置且通过L型挡板连接螺栓与加载底板连接固定；
所述L1型挡板和L2型挡板顶部连接厚度挡板；
试验件设置在所述L1型挡板和L2型挡板之间且试验件向上紧贴厚度挡板；
所述加载板一端与试验件通过加载螺栓连接，另一端竖直穿过厚度挡板并向上突出；加载挡板向上突出部分设有凸起用于加载。
进一步，所述装置还包括：中心限位圆柱；
所述加载底板中部设有限位孔，所述中心限位圆柱放置在限位孔中；
所述中心限位圆柱用于限定L1型挡板的位置。
进一步，所述装置还包括：两个C型紧固夹块；
所述C型紧固夹块连接在L1型挡板和L2型挡板两侧；并通过调节螺栓将两个C型紧固夹块连接固定。
进一步，通过调节螺栓调节两个C型紧固夹块对L1型挡板和L2型挡板的夹紧程度从而调整对试验件的夹紧力。
进一步，所述装置还包括限位螺柱；
所述两个限位螺柱设置在L1型挡板和L2型挡板边缘用于对C型紧固夹块进行限位。
进一步，所述中心限位圆柱从上到下分为三部分，分别是下部细圆柱、中部粗圆柱和上部挡块；
所述下部细圆柱与中部粗圆柱同轴设置；所述上部挡块偏心设置且挡块的一个侧面位于中部粗圆柱中心线上。
下部细圆柱与试验机平台上的限位孔配合定位，中部粗圆柱与加载底板上的限位孔配合定位；上部挡块用于对L1型挡板进行定位。
进一步，L1型挡板和L2型挡板的短边设有腰形孔；
通过腰形孔调节L1型挡板和L2型挡板的安装位置。
进一步，所述L1型挡板设有圆形开孔；
L2型挡板设有圆形开孔且圆形开孔上端通过矩形开孔连通L2型挡板上边缘；
所述厚度挡板设置在试验件与L2型挡板之间，且厚度挡板从L2型挡板的矩形开孔向上穿出L2型挡板和厚度挡板。
一种复合材料镶嵌螺母结构面内加载试验方法，所述方法基于所述的装置实施，所述方法包括以下步骤：
一、通过加载底板连接螺栓将加载底板固定在试验机平台上；
二、将L1型挡板、L2型挡板连接在加载底板上，此时两个挡板均可沿各自腰型孔方向滑动；
三、滑动L1型挡板与中心限位圆柱紧密贴合后拧紧L型挡板连接螺栓固定L1型挡板；
四、将试验件放置在两个挡板中间后，通过厚度挡板连接螺栓将厚度挡板、L1型挡板固定；
五、试验件与加载板组合，同时推动试验件与顶端的厚度挡板贴合及推动试验件与L1型挡板贴合，试验机夹持加载板的夹持区，夹持区为加载板凸起的部分；
六、调节螺栓使C型紧固夹块推动L1型挡板与L2型挡板夹紧，通过调节螺栓控制两个挡板对试验件的夹紧力及边界约束条件；
七、通过L型挡板连接螺栓连接固定加载底板与L2型挡板，通过厚度挡板连接螺栓连接厚度挡板与L2型挡板；
八、通过试验机夹持加载板对试验件进行加载。
本申请的有益效果在于：
本发明已在复合材料镶嵌螺母结构面内加载试验中实际应用，取得良好效果，通过本发明开展试验准确获取考虑不同试样构型和约束条件情况下试验件力学性能参数，图4所示为一组试验件的载荷-位移曲线图。
附图说明
为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。
图1为一种复合材料镶嵌螺母结构面内加载试验装置示意图；
图2为一种复合材料镶嵌螺母结构面内加载试验装置剖视图；
图3为零件示意图；
图4为载荷-位移曲线示意图；
0-试验机平台，1-加载底板，2-加载底板连接螺栓，3-L1型挡板，4-L型挡板连接螺栓，5-C型紧固夹块，6-调节螺栓，7-限位螺柱，8-厚度挡板，9-加载板，10-厚度挡板连接螺栓，11-L2型挡板，12-加载螺栓，13-试验件，14-中心限位圆柱。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本发明采用一套专用的复合材料镶嵌螺母结构面内加载试验装置，如图1和图3所示，包括：加载底板、L1型挡板、L2型挡板、厚度挡板和加载板；加载底板通过加载底板连接螺栓固定在试验机平台上；L1型挡板和L2型挡板背对放置且通过L型挡板连接螺栓与加载底板连接固定；L1型挡板和L2型挡板顶部连接厚度挡板；试验件设置在所述L1型挡板和L2型挡板之间且试验件向上紧贴厚度挡板；加载板一端与试验件通过加载螺栓连接，另一端竖直穿过厚度挡板并向上突出；加载挡板向上突出部分设有凸起用于加载。
针对不同试验要求和约束要求开展试验，其中加载板9，加载螺栓12的尺寸大小有不同规格，可根据试验件13的尺寸要求选用或定制。
安装及操作步骤如下：
1、通过加载底板连接螺栓2将加载底板1固定在试验机平台0上。将中心限位圆柱14放置在试验机平台上0的圆孔中，该圆孔为试验机平台0和加载底板1固有的圆孔且圆孔轴线与理论加载中心线重合；
2、将L1型挡板3、L2型挡板11连接(螺栓未固定)在加载底板1上，此时两个挡板均可沿各自腰孔方向滑动；
3、滑动L1型挡板3与中心限位圆柱14紧密贴合后，如图2所示，拧紧L型挡板连接螺栓4；
4、将试验件放置在两个挡板中间后，通过厚度挡板连接螺栓10将厚度挡板8、L1型挡板3固定(此时厚度挡板8、L2型挡板11未固定)；
5、试验件13与加载板9组合，同时推动试验件与顶端的厚度挡板8贴合及推动试验件与L1型挡板贴合，试验机夹持加载板9的夹持区，夹持区为加载板凸起的部分；
6、调节螺栓6使C型紧固夹块5推动L1型挡板3与L2型挡板11夹紧，通过调节螺栓6可以控制两个挡板对试验件的夹紧力及边界约束条件。
7、通过L型挡板连接螺栓4连接加载底板1与L2型挡板11。通过厚度挡板连接螺栓10连接厚度挡板8与L2型挡板11；
8、待以上安装完成后试验机夹持加载板9对试验件进行加载。
本发明通过特殊设计的零件，快速满足加载的对中度要求，如中心限位圆柱14与L1型挡板3紧密贴合，节约了繁复的手动调试对中度的时间成本，避免了手动调试对中度引起的加载误差和试验测试失真；
通过调节L1型挡板3与L2型挡板11相对位置实现不同厚度试验件的试验，控制调节螺栓的拧紧力矩大小可实现试验件在真实服役中的边界条件，以确保能准确验证该结构真实使用情况的性能参数；
操作简便、更换试验件快捷，可快速满足加载的对中度要求，可根据不同试验件尺寸和试验要求快速调节约束的边界条件。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种复合材料镶嵌螺母结构面内加载试验装置，其特征在于：所述装置包括：加载底板、L1型挡板、L2型挡板、厚度挡板和加载板；
所述加载底板通过加载底板连接螺栓固定在试验机平台上；
所述L1型挡板和L2型挡板背对放置且通过L型挡板连接螺栓与加载底板连接固定；
所述L1型挡板和L2型挡板顶部连接厚度挡板；
试验件设置在所述L1型挡板和L2型挡板之间且试验件向上紧贴厚度挡板；
所述加载板一端与试验件通过加载螺栓连接，另一端竖直穿过厚度挡板并向上突出；加载挡板向上突出部分设有凸起用于加载。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述装置还包括：中心限位圆柱；
所述加载底板中部设有限位孔，所述中心限位圆柱放置在限位孔中；
所述中心限位圆柱用于限定L1型挡板的位置。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述装置还包括：两个C型紧固夹块；
所述C型紧固夹块连接在L1型挡板和L2型挡板两侧；并通过调节螺栓将两个C型紧固夹块连接固定。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：通过调节螺栓调节两个C型紧固夹块对L1型挡板和L2型挡板的夹紧程度从而调整对试验件的夹紧力。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述装置还包括限位螺柱；
所述两个限位螺柱设置在L1型挡板和L2型挡板边缘用于对C型紧固夹块进行限位。
6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述中心限位圆柱从上到下分为三部分，分别是下部细圆柱、中部粗圆柱和上部挡块；
所述下部细圆柱与中部粗圆柱同轴设置；所述上部挡块偏心设置且挡块的一个侧面位于中部粗圆柱中心线上。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：L1型挡板和L2型挡板的短边设有腰形孔；
通过腰形孔调节L1型挡板和L2型挡板的安装位置。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述L1型挡板设有圆形开孔；
L2型挡板设有圆形开孔且圆形开孔上端通过矩形开孔连通L2型挡板上边缘；
所述厚度挡板设置在试验件与L2型挡板之间，且厚度挡板从L2型挡板的矩形开孔向上穿出L2型挡板和厚度挡板。
9.一种复合材料镶嵌螺母结构面内加载试验方法，所述方法基于权利要求1-8中所述的装置实施，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
一、通过加载底板连接螺栓将加载底板固定在试验机平台上；
二、将L1型挡板、L2型挡板连接在加载底板上，此时两个挡板均可沿各自腰型孔方向滑动；
三、滑动L1型挡板与中心限位圆柱紧密贴合后拧紧L型挡板连接螺栓固定L1型挡板；
四、将试验件放置在两个挡板中间后，通过厚度挡板连接螺栓将厚度挡板、L1型挡板固定；
五、试验件与加载板组合，同时推动试验件与顶端的厚度挡板贴合及推动试验件与L1型挡板贴合，试验机夹持加载板的夹持区，夹持区为加载板凸起的部分；
六、调节螺栓使C型紧固夹块推动L1型挡板与L2型挡板夹紧，通过调节螺栓控制两个挡板对试验件的夹紧力及边界约束条件；
七、通过L型挡板连接螺栓连接固定加载底板与L2型挡板，通过厚度挡板连接螺栓连接厚度挡板与L2型挡板；
八、通过试验机夹持加载板对试验件进行加载。
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