[發明專利]一種能夠均勻施加軸向壓縮和剪切載荷的試驗裝置

有效

• 申請號: 201210528616.7
• 申請日: 2012-12-10
• 公開（公告）號: CN103033418A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 柴亞南;李崇;王力立;劉國強
• 申請（專利權）人: 中國飛機強度研究所
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/24
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

技術領域

本發明屬于航空強度測試技術領域，特別是涉及到一種能夠均勻施加軸向壓縮和剪切載荷的試驗裝置。

背景技術

平板和加筋平板是航空航天飛行器和水面艦艇等結構中典型的受力構件，它們大多處于壓縮和剪切復合受力狀態，這類結構件在壓剪復合下的穩定性和強度是結構力學中非常重要的研究課題，特別對于現代飛行器大多采用的加筋薄壁結構在復雜載荷下的穩定性和強度的研究，所以急需在實驗室中實現這種復合載荷的加載，以便對設計的結構件的穩定性和強度進行驗證，也可以為以后進行結構優化和改進提供依據。

以往對于這類結構件實現壓剪復合加載比較困難，比較常用的方法是采用通過加筋壁板和縱墻等結構件組合而成的盒式結構（簡稱“盒段”）來實現，對盒段施加彎扭載荷從而使上下壁板受到“壓剪”和“拉剪”復合載荷，但是這種方法的盒段制造成本和試驗成本都很高，進行大量的試驗將耗資巨大。

為了節約成本從而可以對平板和加筋平板的穩定性和材料強度進行廣泛的試驗研究，已經開發了幾個試驗裝置來進行這種“壓剪”和“拉剪”復合載荷的施加。專利號為89102131的專利公開了一種在普通壓力試驗機上以單一軸向壓力實現對矩形板壓剪復合加載的方法及試驗裝置，這種裝置通過普通壓力試驗機施加的軸向壓縮載荷中心和剪切載荷中心是共面的，所以該裝置只適用于平板，但是對于加筋平板，軸向壓縮載荷中心和剪切載荷中心并不共面，以上試驗裝置則不再適用。而且以上裝置采用的“側加載塊”存在“邊框效應”，所謂“邊框效應”是指加筋平板的四邊在安裝上“側加載塊”之后，在承受軸向壓縮載荷時，“側加載塊”加強了試驗件的邊界，使得軸向壓力的一部分被加載塊平衡，嚴重影響軸壓載荷的加載效果，實際試驗中這種“邊框效應”比較明顯。另外當壓縮載荷與剪切載荷的比例需要改變時，則必須更換部分夾具，試驗安裝技術要求非常高，安裝使用不方便。

專利號為200510038803.7的專利公開了一種拉剪壓剪復合加載試驗裝置，該裝置與以上裝置類似，也是通過普通試驗機實現復合載荷的施加的，所以在進行壓剪試驗時同樣不適用于加筋平板，而且該裝置中采用的“剪切與拉壓加載夾板”同樣存在邊框效應，并且其壓剪加載的具體實施方式也是有疑問的。

發明內容

發明目的：本發明提供了一種能夠均勻施加軸向壓縮載荷和剪切載荷的試驗裝置，該裝置既適用于平板，又適用于加筋平板。

技術方案：一種能夠均勻施加軸向壓縮載荷和剪切載荷的試驗裝置，包括剪切載荷施加組件1、軸向壓縮載荷施加組件2、下平臺組件3以及加筋平板組件4；

所述剪切載荷施加組件1包括轉動平臺101、固定在轉動平臺101上的左立柱組合件102和右立柱組合件103、上橫梁104、以及固定在轉動平臺101上的調平裝置105，轉動平臺101與下平臺組合件3通過大轉軸301連接；所述左立柱組合件102和右立柱組合件103設置有數量相等的均載器102b，均載器102b在左立柱組件102和右立柱組件103上形成相反的力傳遞方向；所述左立柱組件102上還設置有剪切作動筒102g以及與其相連接的橫向載荷傳感器102h，與剪切作動筒102g相鉸接的后置雙耳102i固定在左立柱102a上，前置雙耳102j與橫向載荷傳感器102h采用螺紋連接。

所述軸向壓縮載荷施加組件2包括軸壓作動筒201、與軸壓作動筒201連接的縱向載荷傳感器202、與縱向載荷傳感器202相連接的球形壓頭203、球形槽底座204、球形蓋板205、以及壓縮平臺206，軸向壓縮載荷施加組件2固定在剪切載荷施加組件1的上橫梁104上；

所述下平臺組件3包括大轉軸301、支持單耳302、支持平臺303、支持角形件304、以及下平臺305，支持單耳302與支持平臺303都固定在下平臺305上，支持角形件304的作用是將加筋平板組件4固定在支持平臺303上，并傳遞剪切載荷；

所述加筋平板組件4包括加筋平板401、加強片402布置在加筋平板401的左右兩邊，上下加強片402之間留有間隙，加載軸403與加強片402的中心孔益采用過渡配合以保證剪切載荷傳遞的均勻性，雙拉板404與加筋平板401采用單排螺栓連接，雙拉板404使得剪切載荷中心與加筋平板蒙皮厚度方向的中心面保持一致。

所述均載器102b的后端與后雙耳102c鉸接，后雙耳102c固定在左立柱102a和右立柱103a上，另一端與前雙耳102d固定，前雙耳與三角杠桿102e鉸接，小轉軸102f固定在左立柱102a和右立柱103a上，三角杠桿102e可以繞小轉軸102f轉動。