[發明專利]一種檢測螺栓預緊力高溫變化的試驗裝置

有效

• 申請號: 201711265730.4
• 申請日: 2017-12-04
• 公開（公告）號: CN108332897B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 張肖肖;王琦;秦強;謝亮;李璽
• 申請（專利權）人: 中國飛機強度研究所
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G01N3/08;G01L5/24
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 仉宇

本發明涉及一種檢測螺栓預緊力高溫變化的試驗裝置，包括第一試驗件和第二試驗件；拉力加載裝置、加熱器和力傳感器；所述的加熱器用于對被測螺栓進行加熱；所述的力傳感器用于檢測拉力加載裝置的拉力變化；第一試驗件一端與第二試驗件一端通過被測螺栓連接；將第一試驗件另一端和第二試驗件另一端分別與拉力加載設備轉軸接，第一試驗件與拉力加載設備的轉軸連接點、第二試驗件與拉力加載設備的轉軸連接點以及螺栓連接點布置成不在一條直線上。本發明使得可通過拉伸載荷側面反映螺栓預緊力高溫變化，不需使用耐受溫度較高的預緊力測試傳感器，同時驗證了預緊力變化后螺栓連接結構的承載能力。

技術領域

本發明屬于飛機強度試驗技術，涉及一種檢測螺栓預緊力高溫變化的試驗裝置。

背景技術

目前，機械連接仍然是先進航空航天器最主要的連接方式?？蛇x用的連接方式一般有螺栓連接、鉚接、焊接和粘結4種。其中后3種連接方式都屬于永久性連接，只有螺栓連接可重復拆卸，是熱結構實際應用時不可回避的連接方式。對于高溫合金螺栓與C/C、C/SiC等先進復材面板的連接結構，由于高溫合金的熱膨脹系數比復材大很多，高溫環境下由于熱失配會造成螺栓預緊力大幅下降。螺栓預緊力下降會導致被連接件滑移、分離或螺栓松脫，不僅會降低連接的強度、剛度及疲勞強度性能，而且直接威脅到熱防護面板與主結構連接的可靠性，進而影響到熱防護系統的完整性，嚴重威脅到飛行安全。因此，需要通過試驗來驗證設計的螺栓連接方案在高溫環境下的預緊力變化，進而評估不同類型螺栓、不同連接方案在高溫環境下的連接可靠性和承載性能。由于能夠直接測試預緊力的傳感器在嚴酷高溫環境下極易失效，目前缺乏螺栓預緊力高溫變化的地面試驗方法。相較于關注螺栓預緊力在高溫下的下降幅度多少，工程上更為關注在指定高溫環境下預緊力下降后的螺栓連接能否繼續滿足承載要求，因此定性分析螺栓預緊力高溫變化的試驗方法也有很大的應用價值。

發明內容

發明目的

本發明創造的目的是提供一種通過特殊的測試原理和加載方案來從側面定性反映螺栓預緊力高溫變化、同時消除試驗夾具熱膨脹變形對于試驗結果影響的試驗方法。

發明技術解決方案

為了測得螺栓預緊力高溫變化趨勢，設計了定性分析螺栓預緊力高溫變化的試驗裝置和方法。主要是是通過下述的技術方案實現的：一種檢測螺栓預緊力高溫變化的試驗裝置，試驗設備包括第一試驗件和第二試驗件；拉力加載裝置、加熱器和力傳感器；所述的加熱器用于對被測螺栓進行加熱；所述的力傳感器用于檢測拉力加載裝置的拉力變化；

第一試驗件一端與第二試驗件一端通過被測螺栓連接；將第一試驗件另一端和第二試驗件另一端分別與拉力加載設備轉軸接，第一試驗件與拉力加載設備的轉軸連接點、第二試驗件與拉力加載設備的轉軸連接點以及螺栓連接點布置成不在一條直線上。

積極效果

該螺栓預緊力高溫變化的試驗方法具有以下優點：

●特殊的試驗件外形設計，使得可通過拉伸載荷側面反映螺栓預緊力高溫變化，不需使用耐受溫度較高的預緊力測試傳感器，同時驗證了預緊力變化后螺栓連接結構的承載能力；

●大變形彈簧加載，消除試驗件熱膨脹變形對拉伸載荷變化的影響，提供試驗件轉動空間；

●試驗結果易于觀察，螺栓預緊力持續下降最終導致試驗件發生轉動，直至三個螺栓孔共線；

●豎直加載，可通過合理布置傳感器位置消除水平加載時試驗件自重對拉伸載荷的影響；

●實施簡便，成本低廉，可適應不同類型螺栓、不同材料組合的連接方案驗證要求。

附圖說明

圖1螺栓預緊力高溫變化測試試驗原理

圖2螺栓預緊力高溫變化定性分析試驗方案

具體實施方式