CN202562800U - 一种六自由度加载装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种六自由度加载装置，属于材料或结构实验设备领域。该加载装置包括底板(1)和加载平台(4)，底板(1)上设置第一剪力墙(2)和第二剪力墙(3)，底板(1)与加载平台(4)之间设置4个竖直作动器(5)，4个竖直作动器(5)平均分布在加载平台(4)的边缘部，第一剪力墙(2)与加载平台(4)之间设置第一水平作动器(6)，第二剪力墙(3)与加载平台(4)之间设置第二水平作动器(7)，所述竖直作动器(5)、第一水平作动器(6)、第二水平作动器(7)上均安装有加速度传感器和压力传感器。本实用新型能更好、更准确地模拟出材料在真正的环境中所承受的载荷，为材料结构的疲劳和可靠性提供更为真实的实验数据。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种六自由度加载装置，属于材料或结构实验设备领域。
背景技术
在现代的机械装备、航空航天、土木建筑、复杂结构、管道与压力容器等工程装备与工程结构领域中的大部分失效是材料结构的失效，所以材料结构强度试验是一个不可缺少的重要环节。近年来，在设计中采用了大量的新结构形式、新材料和新工艺。为了验证这些技术是否满足安全可靠的要求，就需要进行材料结构的静力、疲劳和耐久性等强度试验，尤其在航空航天和重大工程装备中，这些试验就显得更加重要，所要进行的试验的技术要求也愈来愈高。零部件所承受的载荷都不外乎是拉、压、弯、扭、剪或其组合，但以前只考虑其中的几个边界条件，现在要考虑更多甚至是全部的边界条件。比如，上升过程中的火箭或飞行中的导弹都会受到多个自由度的载荷。再如，在日常生活中，有些桥墩设计时往往满足了使用条件，但还是损坏断裂了，而且破坏出的裂纹形状与普通裂纹不同，这就是在设计时只考虑了少数几个重要的载荷方向，没有考虑到多自由度载荷对桥墩的影响。因此就需要一种能满足上述要求的试验系统，以便更为真实地模拟材料结构的受力情况的装置。2011年5月4日公开的申请号为201010536702.3的发明创造公开了一种三自由度平面加载装置，它包括反力架、第一线性作动器、第二线性作动器、第三线性作动器、作用板和力传感器，所述第一线性作动器和第二线性作动器的上端与反力架的顶部铰接，第一线性作动器和第二线性作动器的下端分别与所述作用板的两端铰接；第三线性作动器的一端与反力架铰接，第三线性作动器的另一端与作用板铰接，第三线性作动器与水平方向的夹角＜90°，所述第一线性作动器、第二线性作动器、第三线性作动器与作用板、反力架的各铰接点位于同一平面内。该方案的不足之处在于：只能在水平方向和竖直方向的平动及面内旋转，三个自由度运动不能模拟出真实的复合荷载。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种六自由度加载装置，该装置能更真实地模拟出材料在实际应用中的载荷环境。
本实用新型解决所述技术问题的方案是：一种六自由度加载装置，包括底板和加载平台，底板上设置第一剪力墙和第二剪力墙，底板与加载平台之间设置4个竖直作动器，4个竖直作动器平均分布在加载平台的边缘部，第一剪力墙与加载平台之间设置第一水平作动器，第二剪力墙与加载平台之间设置第二水平作动器。
该方案能实现材料在空间六自由度方向的载荷加载，每个作动器都具有一套独立的闭环系统可以实现单个作动器独立加载，也可以实线多个作动器同时协调加载。
作为进一步的技术方案，所述竖直作动器的两端通过球型铰链与底板和加载平台连接，所述第一水平作动器的两端通过球型铰链与第一剪力墙和加载平台连接，所述第二水平作动器的两端通过球型铰链与第二剪力墙和加载平台连接。
球型铰链可以实现加载平台多自由度的转动。
作为进一步的技术方案，所述加载平台呈十字形。
加载平台呈十字形，方便作动器将各个方向的力作用于测试材料。
作为再进一步的技术方案，所述竖直作动器、第一水平作动器、第二水平作动器上均安装有加速度传感器和压力传感器。
在作动器上安装加速度和压力传感器，可以用多种方式对作动器进行控制，便于实现多参量控制以及自由度的控制。
作为更进一步的技术方案，所述底板、第一剪力墙、第二剪力墙之间两两垂直。
底板、第一剪力墙、第二剪力墙之间两两垂直，方便试验者观察。
综上所述，本实用新型能更好、更准确地模拟出材料在真正的环境中所承受的载荷，使材料结构方面的试验更为准确，为材料结构的疲劳和可靠性提供更为真实的实验数据。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种六自由度加载装置，包括底板1和加载平台4，底板1上设置第一剪力墙2和第二剪力墙3，底板1、第一剪力墙2、第二剪力墙3之间两两垂直。加载平台4呈十字形。底板1与加载平台4之间设置4个竖直作动器5，竖直作动器5上安装有加速度传感器和压力传感器，4个竖直作动器5平均分布在加载平台4的边缘部。第一剪力墙2与加载平台4之间设置第一水平作动器6，第一水平作动器6上安装有加速度传感器和压力传感器。第二剪力墙3与加载平台4之间设置第二水平作动器7，第二水平作动器7上安装有加速度传感器和压力传感器。竖直作动器5的两端通过球型铰链8与底板1和加载平台4连接，第一水平作动器6的两端通过球型铰链8与第一剪力墙2和加载平台4连接，第二水平作动器7的两端通过球型铰链8与第二剪力墙3和加载平台4连接。测试时，将测试材料9固定于底板1和加载平台4之间，测试材料9位于4个竖直作动器5的中间，可以单独启动竖直作动器5、第一水平作动器6、第二水平作动器7，也可以选择启动其中的几个，或者全部启动，从而模拟出材料在真正的环境中所承受的各种载荷，使材料结构方面的试验更为准确，为材料结构的疲劳和可靠性提供更为真实的实验数据。
Claims (7)
1.一种六自由度加载装置，其特征在于：包括底板(1)和加载平台(4)，底板(1)上设置第一剪力墙(2)和第二剪力墙(3)，底板(1)与加载平台(4)之间设置4个竖直作动器(5)，4个竖直作动器(5)平均分布在加载平台(4)的边缘部，第一剪力墙(2)与加载平台(4)之间设置第一水平作动器(6)，第二剪力墙(3)与加载平台(4)之间设置第二水平作动器(7)。
2.如权利要求1所述的一种六自由度加载装置，其特征在于：所述竖直作动器(5)的两端通过球型铰链(8)与底板(1)和加载平台(4)连接，所述第一水平作动器(6)的两端通过球型铰链(8)与第一剪力墙(2)和加载平台(4)连接，所述第二水平作动器(7)的两端通过球型铰链(8)与第二剪力墙(3)和加载平台(4)连接。
3.如权利要求1或2所述的一种六自由度加载装置，其特征在于：所述加载平台(4)呈十字形。
4.如权利要求1或2所述的一种六自由度加载装置，其特征在于：所述竖直作动器(5)、第一水平作动器(6)、第二水平作动器(7)上均安装有加速度传感器和压力传感器。
5.如权利要求3所述的一种六自由度加载装置，其特征在于：所述竖直作动器(5)、第一水平作动器(6)、第二水平作动器(7)上均安装有加速度传感器和压力传感器。
6.如权利要求1所述的一种六自由度加载装置，其特征在于：所述底板(1)、第一剪力墙(2)、第二剪力墙(3)之间两两垂直。
7.如权利要求5所述的一种六自由度加载装置，其特征在于：所述底板(1)、第一剪力墙(2)、第二剪力墙(3)之间两两垂直。
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