CN208043401U - 结构件强度测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种结构件强度测试装置，涉及强度测试设备技术领域。结构件强度测试装置包括：机架；连接组件；多向载荷加载件组，多向载荷加载件组设置于机架，多向载荷加载件组包括多个加载构件，多个加载构件的加载方向部分相同或者全部不同；压力传感器，每个加载方向的加载构件均配合有压力传感器；控制器，控制器能够接收压力传感器的反馈数据；结构件配有承载物，控制器控制多向载荷加载件组同时对结构件、承载物进行载荷加载，且按阶段递增载荷。结构件强度测试装置能够实现对双K节点结构件进行强度测试，十分具有使用价值。

Description

结构件强度测试装置

技术领域

本实用新型涉及强度测试设备技术领域，具体而言，涉及一种结构件强度测试装置。

背景技术

飞艇是一种轻于空气的航空器，它与热气球最大的区别在于具有推进和控制飞行状态的装置。飞艇由巨大的流线型艇体、位于艇体下面的吊舱、起稳定控制作用的尾面和推进装置组成。

艇体的气囊内充以密度比空气小的浮升气体(有氢气或氦气)借以产生浮力使飞艇升空。吊舱供人员乘坐和装载货物。尾面用来控制和保持航向、俯仰的稳定。大型民用飞艇还可以用于交通、运输、娱乐、赈灾、影视拍摄、科学实验等等。比如，发生自然灾害时，通讯中断就可以迅速发射一个浮空器，通过浮空气球搭载通讯转发器，就能够在非常短的时间内完成对整个灾区的移动通讯恢复。

要保障飞艇的结构稳定，就需要用到一些起关键支撑节点作用的结构件，而这样的结构件在正式投入使用前，势必要进行严格的强度测试，以保障使用安全。而除了飞艇以外，还有其他一些装置器械也有可能用到多个方向的接头，这些都是需要进行强度测试的。

现有的测试装置是依靠依靠不同人员分步骤操作液压装置加载6个方向的载荷，运用人工计算的方法获取试验数据。这样的方式存在着以下缺点：

依靠人员手工操作，同步难度太大，不能实现试验目的，具有偶然性，对操作人员技能要求较高，需要进行复杂计算。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构件强度测试装置，其能够用于对具有多向接头的结构件进行强度测试。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本实用新型的实施例提供了一种结构件强度测试装置，包括：

机架；

连接组件；

多向载荷加载件组，所述多向载荷加载件组设置于所述机架，所述多向载荷加载件组包括多个加载构件，多个所述加载构件的加载方向部分相同或者全部不同；

压力传感器，每个加载方向的所述加载构件均配合有所述压力传感器；

控制器，所述控制器能够接收所述压力传感器的反馈数据；

测试时，结构件配有承载物，部分所述加载构件通过所述连接组件依次与所述压力传感器、承载物连接，部分所述加载构件通过所述连接组件依次与所述压力传感器、结构件连接，所述控制器控制所述多向载荷加载件组同时对结构件、承载物进行载荷加载，且按阶段递增载荷。

另外，根据本实用新型的实施例提供的结构件强度测试装置，还可以具有如下附加的技术特征：

在本实用新型的可选实施例中，所述加载构件的数量为五个，五个所述加载构件的加载方向不同且加载方向的延长线汇聚于一处。

在本实用新型的可选实施例中，所述机架包括基架、第一支撑座、第二支撑座和尾座；

其中一个所述加载构件设置于所述基架的一端，所述尾座设置于基架的另外一端，所述第一支撑座位于该加载构件与所述尾座之间且用于支撑承载物，所述第二支撑座设置于该加载构件与所述尾座之间的所述基架上且用于支撑其他所述加载构件。

在本实用新型的可选实施例中，所述加载构件为电缸。

在本实用新型的可选实施例中，所述连接组件包括套管和单杆球头万向轴承，所述压力传感器与所述加载构件的输出端连接，所述压力传感器与所述套管通过所述单杆球头万向轴承连接，所述套管用于连接结构件或者承载物。

在本实用新型的可选实施例中，所述套管与结构件或者承载物粘接。

在本实用新型的可选实施例中，所述结构件强度测试装置包括触摸屏，所述控制器能够将结构件的位移、所受压力以及速度的数据传输并显示于所述触摸屏。

在本实用新型的可选实施例中，所述控制器为PLC控制器。

在本实用新型的可选实施例中，所述承载物为碳纤维管。

本实用新型的有益效果是：

结构件强度测试装置，通过机架、连接组件、多向载荷加载件组、压力传感器以及控制器的配合，能够实现对双K节点结构件的强度测试，除了双K节点结构件，对于有其他接头数量和方向的结构件而言，也可以以上述结构为基础进行机架的调整设计，再配合相应数量的加载构件以及压力传感器来完成测试，适用范围广泛而实用，十分具有使用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型的实施例提供的结构件强度测试装置的结构示意图；

图2为图1的主视图；

图3为图1的左视图；

图4为图1的俯视图。

图标：100-结构件强度测试装置；10-机架；11-基架；13-第一支撑座；15-第二支撑座；17-尾座；30-连接组件；31-套管；33-单杆球头万向轴承；50-加载构件；70-压力传感器；80-触摸屏；101-碳纤维管；102-飞艇用碳纤维双K节点结构件。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

请参照图1至图4，本实施例提供了一种结构件强度测试装置100，包括：

机架10；

连接组件30；

多向载荷加载件组，多向载荷加载件组设置于机架10，多向载荷加载件组包括多个加载构件50，多个加载构件50的加载方向部分相同或者全部不同；

压力传感器70，每个加载方向的加载构件50均配合有压力传感器70；

控制器，控制器能够接收压力传感器70的反馈数据；

测试时，结构件配有承载物，部分加载构件50通过连接组件30依次与压力传感器70、承载物连接，部分加载构件50通过连接组件30依次与压力传感器70、结构件连接，控制器控制多向载荷加载件组同时对结构件、承载物进行载荷加载，且按阶段递增载荷。

其中，部分加载构件50的加载方向相同，是指同一个加载方向，可以叠加使用一些加载构件50，以满足不同的载荷施加需求。全部不同的加载方向的方案可以参照下文所述内容。

具体的，结构件强度测试装置100可以用于多个接头的结构件的强度测试，本实施例以飞艇用碳纤维双K节点结构件102为例进行具体阐述。

在本实施例中，加载构件50的数量为五个，五个加载构件50的加载方向不同且加载方向的延长线汇聚于一处。

具体的，机架10包括基架11、第一支撑座13、第二支撑座15和尾座17。本实施例的机架10中的钢结构采用的是75×50×3矩形管。

其中一个加载构件50设置于基架11的一端，尾座17设置于基架11的另外一端，第一支撑座13位于该加载构件50与尾座17之间且用于支撑承载物，第二支撑座15设置于该加载构件50与尾座17之间的基架11上且用于支撑其他加载构件50。

在本实施例中，加载构件50为电缸。电缸通过伺服电机和滚珠丝杆共同作用将伺服电机的旋转运动转化为电缸的直线往复运动其速度通过伺服电机的转速得以控制，行程通过伺服电机转动圈数决定，施加载荷由伺服电机的额定扭矩决定。行业常规具体计算公式如下：

F＝(T*2*3.14*E*I/L)

F电缸出力单位，KN；

T电机扭矩单位N·m；

E传递效率取(85％)；

I减速比包括减速机和同步带；

L丝杆导程单位，MM；

V＝(N*L/60*I)；

V丝杆速度单位，MM/s；

N电机转速单位，转/每分钟；

L丝杆导程单位，MM；

I减速比包括减速机和同步带。

加载构件50也可以是油缸这类的能够在直线方向进行载荷施加的装置，本实施例优选电缸，这样可以避免试验现场产生油污。

本实施例的连接组件30包括套管31和单杆球头万向轴承33，压力传感器70与加载构件50的输出端连接，压力传感器70与套管31通过单杆球头万向轴承33连接，套管31用于连接结构件或者承载物。

进一步的，套管31与结构件或者承载物粘接。对于在基架11上的电缸而言，是套管31与承载物粘接，对于在第二支撑座15上的电缸而言，是套管31与结构件粘接。

具体的，结构件强度测试装置100包括触摸屏80，控制器能够将结构件的位移、所受压力以及速度的数据传输并显示于触摸屏80。

更为详细的是，控制器为PLC控制器。PLC控制器的架构等可以参照现有技术，PLC控制器可以便于设置额定载荷并通过程序自动修正数据以达到试验加载目的。触摸屏80上可以设置调试按钮，用于手动调节试验状况。PLC控制器还可以配套通讯装置，将数据传输至外部接收设备，以便于远程观测数据，通讯装置和外部接收设备均可以参照现有技术，此处未对其进行改进，不再赘述。

使用了该结构件强度测试装置100的双K节点结构件强度测试方法是：

以碳纤维管101为承载物，将双K节点结构件套设于碳纤维管101，将碳纤维管101放置于第一支撑座13，使得其中一个加载构件50与尾座17共同抵靠于碳纤维管101的两端；

将双K节点结构件的另外四个K点接头分别与一个加载构件50固定；

控制器控制多个加载构件50同时对双K节点结构件施加载荷并记录数据；

按阶段递增载荷且记录每个阶段数据，直至双K节点结构件被破坏。

其中，每个阶段可以是以1％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、40％、50％等等，本方案所选取的方案是以20％递增。双K节点结构件强度测试方法即是针对上文所指的飞艇用碳纤维双K节点结构件102的测试，当然，除了飞艇用碳纤维双K节点结构件102以外，双K节点结构件强度测试方法也可以用作其他用途的双K节点结构件的强度测试，并配上相应的承载物来实施测试。应当理解的是，当结构件是其他数量的接头的结构件时，双K节点结构件强度测试方法可以套用。

具体的，利用电缸的位移对双K节点结构件逐步按20％递增原则施加载荷。通过压力传感器70将实际施加载荷反馈给PLC控制器，PLC控制器将依据接收到的数值来调整控制伺服电机运动，当伺服电机达到试验要求的额定载荷时，伺服电机停止转动加载，此时可观察并记录触摸屏80中显示的当前位移、当前压力、当前速度等数据。当完成一轮加载并记录试验数据后，再进行下一轮的加载试验，运用逐步递增的加载原则，直至双K节点结构件破坏为止。

通过机架10的设计，使得对于飞艇用碳纤维双K节点结构件102的六个不同方向都能进行同步加载强度，避免了现有技术中的不同人员作业时的加载不同步问题，并且以电缸为加载构件50，使得加载的幅度协调划一，控制更为精确。PLC控制器与触摸屏80的配合，使得相应数据都能及时被呈现出来，可以全程直观地观察飞艇用碳纤维双K节点结构件102在施加不同载荷下的形变情况。所以，不仅是减少了人员数量，还减少了人员的技术需求，只需要将飞艇用碳纤维双K节点结构件102安装到位，然后一键启动即可开始强度试验。

本实用新型的结构件强度测试装置100，通过机架10、连接组件30、多向载荷加载件组、压力传感器70以及控制器的配合，能够实现对双K节点结构件的强度测试，除了双K节点结构件，对于有其他接头数量和方向的结构件而言，也可以以上述结构为基础进行机架10的调整设计，再配合相应数量的加载构件50以及压力传感器70来完成测试，测试方法可以套用双K节点结构件强度测试方法，都是按阶段同步施加载荷并记录数据，适用范围广泛而实用，十分具有使用价值。

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

Claims (9)

1.一种结构件强度测试装置，其特征在于，包括：

机架；

连接组件；

多向载荷加载件组，所述多向载荷加载件组设置于所述机架，所述多向载荷加载件组包括多个加载构件，多个所述加载构件的加载方向部分相同或者全部不同；

压力传感器，每个加载方向的所述加载构件均配合有所述压力传感器；

控制器，所述控制器能够接收所述压力传感器的反馈数据；

测试时，结构件配有承载物，部分所述加载构件通过所述连接组件依次与所述压力传感器、承载物连接，部分所述加载构件通过所述连接组件依次与所述压力传感器、结构件连接，所述控制器控制所述多向载荷加载件组同时对结构件、承载物进行载荷加载，且按阶段递增载荷。

2.根据权利要求1所述的结构件强度测试装置，其特征在于，所述加载构件的数量为五个，五个所述加载构件的加载方向不同且加载方向的延长线汇聚于一处。

3.根据权利要求2所述的结构件强度测试装置，其特征在于，所述机架包括基架、第一支撑座、第二支撑座和尾座；

其中一个所述加载构件设置于所述基架的一端，所述尾座设置于基架的另外一端，所述第一支撑座位于该加载构件与所述尾座之间且用于支撑承载物，所述第二支撑座设置于该加载构件与所述尾座之间的所述基架上且用于支撑其他所述加载构件。

4.根据权利要求1-3任一项所述的结构件强度测试装置，其特征在于，所述加载构件为电缸。

5.根据权利要求1所述的结构件强度测试装置，其特征在于，所述连接组件包括套管和单杆球头万向轴承，所述压力传感器与所述加载构件的输出端连接，所述压力传感器与所述套管通过所述单杆球头万向轴承连接，所述套管用于连接结构件或者承载物。

6.根据权利要求5所述的结构件强度测试装置，其特征在于，所述套管与结构件或者承载物粘接。

7.根据权利要求1所述的结构件强度测试装置，其特征在于，所述结构件强度测试装置包括触摸屏，所述控制器能够将结构件的位移、所受压力以及速度的数据传输并显示于所述触摸屏。

8.根据权利要求1或7所述的结构件强度测试装置，其特征在于，所述控制器为PLC控制器。

9.根据权利要求1所述的结构件强度测试装置，其特征在于，所述承载物为碳纤维管。