JPH0646354U

JPH0646354U - 複合材の疲労試験装置

Info

Publication number: JPH0646354U
Application number: JP8176292U
Authority: JP
Inventors: 島正巳長
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1992-11-26
Filing date: 1992-11-26
Publication date: 1994-06-24

Abstract

(57)【要約】【目的】圧力を変化させる繰返し試験を、高温状態
で、しかも短い時間で行うようにする。【構成】油圧アクチュエータ１５内をスライドするピ
ストン１６のロッド１６ａと、大径の負荷用圧力発生シ
リンダ１７内をスライドするピストン１８のロッド１８
ａとを、一直線状に連結する。負荷用圧力発生シリンダ
１７と試験用チャンバ２０とを、太い配管１９がつな
ぐ。試験用チャンバ２０に試験片２１をセットする。油
圧アクチュエータ１５でピストン１８をスライドさせる
と、試験用チャンバ２０内の圧力が変化する。この圧力
変化を、圧力センサ２２で検出する。サーボコントロー
ラ１２は、圧力センサ２２からの信号とプログラム信号
発生器１１からの信号とが一致するように、サーボバル
ブ１３を制御する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、航空機の機体構造部分のうち、圧力隔壁のように繰返し圧力を受ける特に複合材構造の疲労試験を高温状態で実施するための複合材の疲労試験装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、耐圧試験においては、例えば特開昭５５−２９７５１号公報に示されているように、サーボ弁で圧力を制御して耐圧試験を行なうようにしたり、特開昭６０−１６２９３２号公報に示されているように繰返し圧力を負荷して試験を行なうようにしている。ところで、この種の試験装置においては、加圧の油量や圧力制御用の油量は少なくて済むが、航空機の大型パネルの試験で、複合材のような弾性を有するものでは、昇圧するまでに相当な油量を必要とするため、試験時間が長くなり、それを解消するには、大型のポンプやシリンダを使った非常に大型の装置になるという問題がある。

【０００３】そこで、一般の工場に供給されている圧縮エアを利用した試験装置が提案されており、図３はその一例を示す。すなわち、図３において、符号１は、開口部が試験片２で封止されたチャンバであり、このチャンバ１には、二方向切換弁３を介しエアチャンバ４が接続され、このエアチャンバ４には、約７kg／cm²の圧縮エア５が開閉弁６および減圧弁７を介し供給されるようになっている。そして、チャンバ１に設けた圧力スイッチタイマ８による設定または減圧弁７による設定により定められる１つの圧力レベルにより、繰返し疲労試験を行なうようにしている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

前記従来の疲労試験装置においては、空気を用いており、空気は圧縮性があるため、図４に示すように繰返し速度が遅いという問題がある。特に、負荷した圧力を二方向切換弁３を介して大気放出するので、圧力が零近くでは大気との差圧が少なくなり、減圧時の時間が長くなるという問題がある。

【０００５】また、前述のように、圧力を１つのレベルしか設定できない。一般に航空機の客室パネル等は、飛行高度で決まる１つの圧力レベルで充分であるが、ジェット機のエンジン空気取入れ口等の部分では、機体の飛行状態により圧力が複雑に変動するため、実機をシミュレートした試験には、複雑に変動する圧力レベルでの負荷が必要となる。このため、従来装置では、圧力スイッチタイマを数多く並べてシステムを組む等、非常に複雑になって実用に供し得ない。

【０００６】また、最近の航空機では、複合材による機体構造が多く使われているが、複合材は高温での強度低下があるため、高温下での試験が要求される。ところで、従来装置では、加圧した高温の空気を減圧時に大気に放出してしまうため、試験片の温度保持が難しくなり、１００℃以上の高温での試験実施は難しい。

【０００７】本考案は、かかる現況に鑑みなされたもので、高速な繰返し試験が可能となるとともに、実機をシミュレートした複雑に変動する圧力レベルを負荷して高温下での試験が可能な複合材の疲労試験装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案は、前記目的を達成する手段として、チャンバ開口部に複合材のパネルを封止し、チャンバ内に繰返し圧力流体を充填してパネルの疲労強度を確認する疲労試験装置において、シリンダ室側がチャンバ内と管路で接続された大径の負荷用圧力発生シリンダと、この負荷用圧力発生シリンダのロッドに直列にロッドが接続された小径の制御用シリンダと、前記チャンバ内の圧力を検知する圧力センサと、前記制御用シリンダと圧力流体源との間に配置され前記圧力センサからの信号がサーボコントローラを介し入力されて制御用シリンダの押圧を変化させるサーボバルブとをそれぞれ設けるようにしたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】

本考案に係る複合材の疲労試験装置においては、制御用のシリンダと負荷用圧力発生シリンダとを有しているため、制御径の油圧と全く別の油圧を、試験の油圧負荷用油圧系統とて使用することができる。このため、複合材構造物等で必要な１００〜２００℃程度の高温の試験も可能となり、更に負の圧力試験も可能となる。また、高速の繰返し試験が可能となる。

【００１０】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図１を参照して説明する。図１において、符号１１は、航空機の飛行状態により複雑に変動する圧力を発生させる試験用の信号を出力するプログラム信号発生器であり、このプログラム信号発生器１１からは、試験圧に比例した試験信号が、電圧としてサーボコントローラ１２に与えられるようなっている。そして、このサーボコントローラ１２からは、油圧を制御するサーボバルブ１３に、指令が電流で与えられるようになっている。前記サーボバルブ１３は、図１に示すように、油圧源１４と油圧アクチュエータとの間に配設されており、このサーボバルブ１３は、油圧源１４の油圧を信号に比例して油量制御し、油圧アクチュエータ１５の左右のポートに供給してピストン１６をスライド制御するようになっている。

【００１１】この油圧アクチュエータ１５は、２１０kg／cm²の高圧で使用温度６０℃以下の鉱物油が用いられており、この油圧アクチュエータ１５には、直径４０cm、ストローク５０cm程度の大径の負荷用圧力発生シリンダ１７が連設されている。そして、この負荷用圧力発生シリンダ１７内をスライドするピストン１８のロッド１８ａは、前記ピストン１６のロッド１６ａと直列に接続されている。

【００１２】前記負荷用圧力発生シリンダ１７の内部は、直径１０cmの大径の配管１９を介し試験用チャンバ２０に接続されており、この試験用チャンバ２０の開口部は、試験片２１で封止されるようになっている。

【００１３】前記試験用チャンバ２０は、大きさが１ｍ×２ｍ、深さが０．２ｍ程度の大きさに設定されて、試験圧力を正しく負荷できるようになっており、その内圧は、圧力センサ２２により検出され、検出信号は、前記サーボコントローラ１２にフィードバックされて制御されるようになっている。前記負荷用圧力発生シリンダには、試験中に漏洩などにより減した油を補充するための給油タンク２３が接続されており、また前記試験用チャンバ２０の近傍位置にはヒータ２４が配置されて高温用環境チャンバ２５を構成している。

【００１４】次に本実施例の作用について説明する。プログラム信号発生器１１から試験圧力に比例した試験信号が、電圧としてサーボコントローラ１２に与えられると、サーボコントローラ１２からは、サーボバルブ１３に対して電流で指令が発せられる。サーボバルブ１３は、油圧源１４の油圧を、信号に比例して油量制御し、これにより油圧アクチュエータ１５のピストン１６を駆動する。そして、ピストン１６が作動すると、これに連動して負荷用圧力発生シリンダ１７のピストン１８がスライドし、１kg／cm²低圧の繰返し圧力が試験片２１に負荷される。試験用チャンバ２０に供給される油としては、２００℃程度までの温度環境に耐え得る耐熱特性のよい植物油が用いられる。

【００１５】試験用チャンバ２０の内圧は、圧力センサ２２で検出され、その検出信号がサーボコントローラ１２にフィードバックされる。サーボコントローラ１２は、プログラム信号発生器１１からの信号と圧力センサ２２からの信号とが常に同一となるように油圧制御する。

【００１６】しかして、制御用の油圧アクチュエータ１５と負荷用圧力発生シリンダ１７とを用いているので、図２に示すような高速の繰返し試験を、小型の装置で行なうことができるとともに、航空機の飛行状態をシミュレートした複雑に変動する圧力パターンの繰返し疲労試験も可能となる。

【００１７】また、制御系の電気油圧サーボシステムの油圧と全く別の圧油を、試験の油圧負荷用油圧系統として使用できるため、耐熱性のよい植物油糖を利用することができ、複合材構造物等で必要な１００〜２００℃程度の高温下での試験も可能となる。また、負の圧力も、マイナス１気圧（真空）までは、本考案のまま構造を変えることなく負荷することができる。

【００１８】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によれば、高速の繰返し試験を、小型の装置で行なうことができるとともに、実機をシミュレートした複雑に変動する圧力レベルを負荷して、高温下で試験を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係る複合材の疲労試験装置
を示す全体構成図である。

【図２】図１の装置を用いて行なう繰返し試験の速度を
示すグラフである。

【図３】空気圧を用いる従来の試験装置を示す構成図で
ある。

【図４】図３の装置を用いて行なう繰返し試験の速度を
示すグラフである。

【符号の説明】

１１プログラム信号発生器１２サーボコントローラ１３サーボバルブ１４油圧源１５油圧アクチュエータ１６，１８ピストン１６ａ，１８ａロッド１７負荷用圧力発生シリンダ２０試験用チャンバ２１試験片２２圧力センサ２３給油タンク２４ヒータ２５高温用環境チャンバ

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】チャンバの開口部に複合材のパネルを封止
し、チャンバ内に繰返し圧力流体を充填してパネルの疲
労強度を確認する疲労試験装置において、シリンダ室側
がチャンバ内と管路で接続された大径の負荷用圧力発生
シリンダと、この負荷用圧力発生シリンダのロッドに直
列にロッドが接続された小径の制御用シリンダと、前記
チャンバ内の圧力を検知する圧力センサと、前記制御用
シリンダと圧力流体源との間に配置され前記圧力センサ
からの信号がサーボコントローラを介し入力されて制御
用シリンダの押圧を変化させるサーボバルブとを具備す
ることを特徴とする複合材の疲労試験装置。