CN207528551U - 用于拉伸试验的加载装置 - Google Patents

Abstract

用于拉伸试验的加载装置，包括基座、横梁、基座夹持耳片、横梁夹持耳片和侧向支撑件，用于对非平直试验件进行拉伸，横梁与基座铰接于第一连接点处，基座夹持耳片和横梁夹持耳片分别夹持试验件的第一部段和第二部段，基座夹持耳片与基座连接于第二连接点处，横梁夹持耳片与横梁铰接于第三连接点处，侧向支撑件设置在平坦表面上，平坦表面平行于试验件的第一部段，侧向支撑件能在平坦表面上滑动，试验件的第一部段与第二部段的交界处被侧向支撑件支撑，加载过程中交界处的结构不发生面外变形。本实用新型的加载装置可以直接提供非平直试验件拉伸受载。

Description

用于拉伸试验的加载装置

技术领域

本实用新型属于结构强度试验领域，具体涉及一种用于拉伸试验的加载装置。

背景技术

结构强度试验贯穿了飞机结构设计的整个周期，从结构的选型试验、强度的研发试验到最终的适航验证试验，设计人员有可能规划了上百类的试验项目。在许多试验项目中，为了保证试验件能够通过试验机直接进行加载，试验件的设计往往进行了不同程度的简化。

因为外翼存在上反角，故而外翼和中央翼的下壁板连接结构是典型的长度方向拉伸受载非平直连接结构，同时作为全机最重要的连接之一，试验是必不可少的。此处连接结构中，尽管中、外翼两侧的连接形式相同，但因为受载大小不同，其结构参数是不同的。在试验的设计上，将中外翼下壁板连接结构的试验件分解为两种，两种试验件均忽略了角度的影响而设计成平直的结构形式：

1)连接结构的两侧是外翼下壁板结构参数，施加外翼载荷；

2)连接结构的两侧是中央翼下壁板结构参数，施加中央翼载荷。

这样设计，考虑到了中、外翼结构参数的差异，便于载荷的施加，但由于忽略角度的影响，连接处的局部受载形式不能反应真实的结构，同时增加了经费以及时间成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于拉伸试验的加载装置，该加载装置能够以接近真实的状态模拟非平直试验件的长度拉伸受载。

为此，本实用新型提供了一种用于拉伸试验的加载装置，包括基座、横梁、基座夹持耳片、横梁夹持耳片和侧向支撑件，用于对试验件进行拉伸，所述试验件沿长度方向具有第一部段和第二部段，所述第一部段与所述第二部段之间存在夹角，

所述横梁与所述基座铰接于第一连接点处，使得所述横梁相对于所述基座枢转，

所述基座夹持耳片和横梁夹持耳片分别夹持试验件的所述第一部段和所述第二部段，所述基座夹持耳片与所述基座连接于第二连接点处，所述横梁夹持耳片与所述横梁连接于第三连接点处，且所述横梁夹持耳片能够相对于所述横梁枢转，

所述侧向支撑件设置在平坦表面上，所述平坦表面平行于所述试验件的所述第一部段，所述侧向支撑件能在所述平坦表面上滑动，所述试验件的所述第一部段与所述第二部段的交界处被所述侧向支撑件支撑，所述侧向支撑件的刚性保证加载过程中所述交界处的结构不发生面外变形。

根据本实用新型的优选实施例，所述平坦表面为所述基座的一部分。

根据本实用新型的优选实施例，所述基座夹持耳片能够相对于所述基座枢转。

根据本实用新型的优选实施例，所述基座设置有跨接于所述基座的两点之间的斜撑杆，以提高所述基座的刚度和强度。

根据本实用新型的优选实施例，所述横梁夹持耳片在所述横梁上的连接位置使得在未加载时，所述试验件的所述第二部段与所述横梁之间的夹角成90°。

根据本实用新型的优选实施例，所述横梁连接至加载动力源，所述加载动力源沿所述第一部段的方向向所述横梁上的施力点处施加拉伸载荷，使得所述横梁相对于所述基座枢转。

根据本实用新型的优选实施例，当所述试验件的所述第一部段与所述第二部段之间的夹角的补角为α，平行于所述第一部段施加于所述横梁上的所述施力点处的拉伸载荷为F_试验，所述施力点与所述第一连接点之间的距离为a，所述第三连接点与所述第一连接点之间的距离为b时，

所述第一部段受到的拉力为

所述第二部段受到的拉力为

所述侧向支撑件受到的压力为

且当所述试验件在长度方向上的位移为d时，所述试验件的第二部段的侧向位移为

由上可见，与现有技术相比，本实用新型的加载装置在对带有角度的非平直结构形式进行拉伸试验设计时，无需对试验件进行过多的简化，而是可以直接提供非平直试验件拉伸受载。这样不仅能更真实地反应结构的实际受载状态，还节约了试验经费和周期。

附图说明

图1是根据本实用新型的优选实施例的加载装置的正视图；

图2是根据本实用新型的优选实施例的加载装置的受力示意图；

图3是根据本实用新型的优选实施例的加载装置的横梁部分的细节放大图。

附图标记列表

100 加载装置

110 基座

111 斜撑杆

120 横梁

130 基座夹持耳片

140 横梁夹持耳片

150 侧向支撑件

200 试验件

210 第一部段

220 第二部段

300 第一连接点

400 第二连接点

500 第三连接点

600 施力点

α 第一部段与第二部段之间夹角的补角

a 施力点至第一连接点的距离

b 第三连接点至第一连接点的距离

d 试验件在长度方向上的位移

k 第二部段的侧向位移

F_试验 拉伸载荷

F₁ 第一部段受到的拉力

F₂ 第二部段受到的拉力

F₃ 侧向支撑件受到的压力

具体实施方式

以下参考附图来描述本实用新型的优选实施例。

如图1中所示，根据本实用新型的用于拉伸试验的加载装置100的示例性实施例包括基座110、横梁120、基座夹持耳片130、横梁夹持耳片140和侧向支撑件150。

从图1中还可见到加载装置100的试验对象、即试验件200。试验件200沿长度方向具有第一部段210和第二部段220，第一部段210与第二部段220之间存在夹角。特别地，试验件200例如为外翼和中央翼的下壁板连接结构。

在本文中，试验件200的长度方向为沿着第一部段210和第二部段220排布的方向，该方向对于非平直试验件而言多于一个，例如在外翼和中央翼的下壁板连接结构的情形下，试验件200的长度方向对于第一部段210和第二部段220各有一个。

横梁120与基座110铰接于第一连接点300处，使得横梁120相对于基座110枢转。横梁120与基座110之间的该铰接可采用本领域中熟知的各种受载铰接件来实现。

在优选的实施例中，横梁120可连接至加载动力源，从而实现对试验件200的加载。其中，加载动力源沿第一部段210的方向向横梁120上的施力点600处施加拉伸载荷，使得横梁120能够相对于基座110枢转，从而拉动试验件200。为了保证加载动力源的施力方向在加载过程中不变，可如图1中所示在施力点600处设置铰接件。

基座夹持耳片130和横梁夹持耳片140分别夹持试验件200的第一部段210和第二部段220。基座夹持耳片130和横梁夹持耳片140可采用相似的本领域中常见的夹持结构。例如，对于基座夹持耳片130而言，如图1中所示，夹持耳片130可具有供连接件穿过的相对设置的两个夹持部，试验件200的一端穿过两个夹持部之间并通过上述连接件与夹持耳片130固定。

基座夹持耳片130与基座110连接于第二连接点400处，横梁夹持耳片140与横梁120连接于第三连接点500处。第二连接点400和第三连接点500的位置的选择使得试验件200可通过基座夹持耳片130和横梁夹持耳片140被夹持。

此外，横梁夹持耳片140能够相对于横梁120枢转。优选地，基座夹持耳片130也能够相对于基座110枢转。横梁夹持耳片140与横梁120之间以及基座夹持耳片130与基座110之间的枢转可通过常见的受载铰接件实现。横梁夹持耳片140和基座夹持耳片130的枢转向试验件200提供了附加的自由度，使得试验件200除了在长度方向上被拉伸外，还可例如通过横梁夹持耳片140相对于横梁120枢转而进行侧向位移。

为了对试验件200进行更精确地沿长度方向的加载，在优选的实施例中，横梁夹持耳片140在横梁120上的连接位置可使得在未加载时，试验件200的第二部段220与横梁120之间的夹角成90°。

侧向支撑件150设置在平坦表面上，该平坦表面平行于试验件200的第一部段210。侧向支撑件150能在该平坦表面上滑动。在优选的实施例中，该平坦表面可为基座110的一部分。例如，当加载装置100如图1中所示的那样布置时，即当试验件200的第一部段竖直设置时，该平台表面可为基座110的一个竖直立面。试验件200的第一部段210与第二部段220的交界处被侧向支撑件150支撑。由此，侧向支撑件150的刚性保证：在加载过程中，试验件200的第一部段210与第二部段220的该交界处不发生诸如平板鼓包之类的面外变形。换言之，支撑件150具有足够的刚度，使得加载过程中，第一部段210的长度方向不发生偏转，即保证了拉伸载荷沿试验件200的长度方向。

由于基座110在加载时受到较大载荷，尤其是在转角处受到较大的弯矩，故而在优选的实施例中，基座110可设置有跨接于基座110的两点之间的斜撑杆111，以提高基座110的刚度和强度。如图1中所示，当基座110由两个垂直相交的部件构成时，上述两点可分别设置在两个部件上。

以下结合图1至图3中所示的示例，分析利用根据本实用新型的加载装置100的优选实施例对试验件200进行拉伸试验的受力形式。

先假设以下条件：

1)如图2中所示，试验件200的第一部段210与第二部段220之间的夹角的补角为α，即第一部段210与第二部段220之间的夹角为180°-α，当试验件200为外翼和中央翼的下壁板连接结构时，α可例如在20°至40°之间；

2)如图2中所示，平行于第一部段210施加于横梁120上的施力点600处的拉伸载荷为F_试验；

3)如图2和图3中所示，施力点600与第一连接点300之间的距离为a，第三连接点500与第一连接点300之间的距离为b；

4)如图3中所示，试验件200在长度方向上的位移为d。

则有：

第一部段210受到的沿长度方向的拉力F₁为

第二部段220受到的沿长度方向的拉力F₂为

侧向支撑件150受到的压力F₃为

且试验件200的第二部段220的侧向位移k为

为了尽量减小试验件200的第二部段220的侧向位移k，设计者可通过合理设计第三连接点500的位置、即b值来实现。

例如，若拉伸试验所需的试验件200在长度方向上的位移d预判为4mm，则将b设定为200mm，此时，侧向位移k＝0.04mm，对于试验的影响可忽略。

以上结合具体的优选实施例对本实用新型的构思作了详细说明，然而对于本领域普通技术人员而言，在本实用新型构思范围内的进一步的修改和变形将会不言自明，这些修改和变形都落于所附权利要求书的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于拉伸试验的加载装置(100)，包括基座(110)、横梁(120)、基座夹持耳片(130)、横梁夹持耳片(140)和侧向支撑件(150)，用于对试验件(200)进行拉伸，所述试验件(200)沿长度方向具有第一部段(210)和第二部段(220)，所述第一部段(210)与所述第二部段(220)之间存在夹角，

所述横梁(120)与所述基座(110)铰接于第一连接点(300)处，使得所述横梁(120)相对于所述基座(110)枢转，

所述基座夹持耳片(130)和横梁夹持耳片(140)分别夹持试验件(200)的所述第一部段(210)和所述第二部段(220)，所述基座夹持耳片(130)与所述基座(110)连接于第二连接点(400)处，所述横梁夹持耳片(140)与所述横梁(120)连接于第三连接点(500)处，且所述横梁夹持耳片(140)能够相对于所述横梁(120)枢转，

所述侧向支撑件(150)设置在平坦表面上，所述平坦表面平行于所述试验件(200)的所述第一部段(210)，所述侧向支撑件(150)能在所述平坦表面上滑动，所述试验件(200)的所述第一部段(210)与所述第二部段(220)的交界处被所述侧向支撑件(150)支撑，所述侧向支撑件(150)的刚性保证加载过程中所述交界处的结构不发生面外变形。

2.根据权利要求1所述的用于拉伸试验的加载装置(100)，其特征在于，

所述平坦表面为所述基座(110)的一部分。

3.根据权利要求1所述的用于拉伸试验的加载装置(100)，其特征在于，

所述基座夹持耳片(130)能够相对于所述基座(110)枢转。

4.根据权利要求1所述的用于拉伸试验的加载装置(100)，其特征在于，

所述基座(110)设置有跨接于所述基座(110)的两点之间的斜撑杆(111)，以提高所述基座(110)的刚度和强度。

5.根据权利要求1所述的用于拉伸试验的加载装置(100)，其特征在于，

所述横梁夹持耳片(140)在所述横梁(120)上的连接位置使得在未加载时，所述试验件(200)的所述第二部段(220)与所述横梁(120)之间的夹角成90°。

6.根据权利要求1所述的用于拉伸试验的加载装置(100)，其特征在于，

所述横梁(120)连接至加载动力源，所述加载动力源沿所述第一部段(210)的方向向所述横梁(120)上的施力点(600)处施加拉伸载荷，使得所述横梁(120)相对于所述基座(110)枢转。

7.根据权利要求中6所述的用于拉伸试验的加载装置(100)，其特征在于，

当所述试验件(200)的所述第一部段(210)与所述第二部段(220)之间的夹角的补角为α，平行于所述第一部段(210)施加于所述横梁(120)上的所述施力点(600)处的拉伸载荷为F_试验，所述施力点(600)与所述第一连接点(300)之间的距离为a，所述第三连接点(500)与所述第一连接点(300)之间的距离为b时，

所述第一部段(210)受到的拉力为

所述第二部段(220)受到的拉力为

所述侧向支撑件(150)受到的压力为

且当所述试验件(200)在长度方向上的位移为d时，所述试验件(200)的第二部段(220)的侧向位移为