[發明專利]一種工字梁拉伸疲勞試驗件及拉伸疲勞試驗方法

在審

• 申請號: 202011602302.8
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112748008A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 秦劍波;周顏;王新波
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司西安飛機設計研究所
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/02
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 王世磊

1.一種工字梁拉伸疲勞試驗件，其特征在于，所述工字梁拉伸疲勞試試驗件包括：夾持段(1)、緣條斜削段(2)、腹板斜削段(3)和考核段(4)；

其中，所述考核段(4)設置為工字梁結構，包括形成工字形截面梁腹板和梁緣條；

所述夾持段(1)設置為平板結構，所述腹板斜削段(3)和緣條斜削段(2)形成的過渡區用于連接夾持段(1)和考核段(4)，并作為考核段(4)到夾持段(1)的過渡結構。

2.根據權利要求1所述的工字梁拉伸疲勞試驗件，其特征在于，所述緣條斜削段(2)作為考核段(4)中梁緣條到夾持段(1)的緣條寬度的過渡；

所述腹板斜削段(3)作為考核段(4)中梁腹板到夾持段(1)的腹板厚度的過渡。

3.根據權利要求1所述的工字梁拉伸疲勞試驗件，其特征在于，所述夾持段(1)長度L和高度h為根據試驗機夾頭的尺寸所確定的，夾持段(1)的厚度t為至少3倍的考核段(4)的厚度t3，即t≥3*t3。

4.根據權利要求2所述的工字梁拉伸疲勞試驗件，其特征在于，所述緣條斜削段(2)厚度t1與實際的工字梁緣條一致，其長L1、高h1及夾角θ滿足條件：

其中，θ為緣條斜削段(2)與考核段(4)的夾角，t為夾持段(1)的厚度，w為考核段(4)的寬度，L1為緣條斜削段(2)的長度。

5.根據權利要求4所述的工字梁拉伸疲勞試驗件，其特征在于，所述腹板斜削段(3)與考核段(4)連接位置的厚度t2為考核段(4)的厚度t3，腹板斜削段(3)與夾持段(1)連接位置的厚度t2為考核段夾持段(1)的厚度t，腹板斜削段(3)的長度L2滿足以下條件：

其中，L2為腹板斜削段(3)的長度，t2為腹板斜削段(3)的厚度。

6.根據權利要求1～5中任一項所述的工字梁拉伸疲勞試驗件，其特征在于，所述考核段(4)的剖面尺寸與實際工字梁結構尺寸一致，考核段(4)的長度L3≥80mm。

7.根據權利要求1～5中任一項所述的工字梁拉伸疲勞試驗件，其特征在于，所述疲勞試驗件的結構中，各個交界面的倒角大于或等于5mm。

8.一種工字梁拉伸疲勞試驗方法，其特征在于，采用兩個如權利要求1～7中任一項所述的工字梁拉伸疲勞試驗件執行所述拉伸疲勞試驗方法；

其中，所述兩個疲勞試驗件以考核段(4)的端面相對設置，梁緣條和梁腹板相連接；其中，兩個疲勞試驗件考核段(4)的連接位置采用與實際飛機結構形式相同的連接方式；

所述工字梁拉伸疲勞試驗件中，夾持段(1)用于試驗機的加載；緣條斜削段(2)、腹板斜削段(3)用于向考核段(4)均勻傳遞三個平面的載荷，并用于減小應力集中。

9.根據權利要求8所述的工字梁拉伸疲勞試驗方法，其特征在于，采用所述試驗件測試工字梁對接結構細節疲勞額定值的測試方法，包括：

步驟1，根據工字梁實際結構形式，初步確定工字梁拉伸疲勞試驗件的結構形式、試驗載荷譜和試驗件數量；

步驟2，根據試驗件結構形式建立有限元模型進行應力分析，根據分析得到的有限元結果確定用于進行試驗的試驗件尺寸，保證考核段三個面的應力水平一致，并且保證考核段為結構疲勞薄弱部位，達到考核目的；

步驟3，根據有限元結果及理論計算，對試驗件進行應變片的布置，依據應變值變化來進行試驗狀態監控；

步驟4，通過將兩個試驗件的夾持段(1)直接夾持在疲勞試驗機上，進行疲勞試驗；

步驟5，根據試驗結果，進行數據處理，通過標準應力-疲勞壽命曲線方法計算試驗件結構細節疲勞額定值。