[发明专利]机身壁板复合载荷强度试验装置及试验方法

说明书

技术领域

本发明属于飞机强度试验技术，涉及一种机身壁板复合载荷强度试验装置及试验方法。

背景技术

机身壁板强度试验是飞机机身设计的最重要的依据，目前国内开展的机身壁板强度试验有：机身壁板拉伸试验、机身壁板压缩试验、机身壁板剪切试验、机身壁板内压试验、机身壁板拉伸+内压载荷试验等；形成一系列的强度试验装置。

机身壁板强度试验共包括十一种载荷工况：内压工况、拉伸工况、压缩工况、剪切工况、内压+拉伸工况、内压+压缩工况、内压+剪切工况、拉伸+剪切工况、压缩+剪切工况、内压+拉伸+剪切工况、内压+压缩+剪切工况。现有机身壁板试验装置仅能进行这十一种载荷工况中的一部分载荷工况试验。现有壁板试验装置一般由加载龙门架、加载连接件、加载作动筒、机身壁板试验件等组成，如图1为机身壁板拉伸载荷强度试验装置，该试验装置主要由加载龙门架（由两根龙门立柱和一根龙门横梁构成）、连接件、加载作动筒、机身壁板试验件等组成，该试验装置可完成机身壁板拉伸载荷工况试验。

例如某型飞机机身壁板压、剪许用值研究就是对36件和50件机身壁板分别进行了轴向压缩和剪切试验，旨在为该飞机机身典型壁板的压剪许用值的确定提供依据，该项研究的加载装置只能进行单项压缩和单项剪切载荷试验，实际使用时局限性较大。

发明内容

本发明的目的：提供了一种能有效模拟机身壁板复合载荷边界条件又便于施加复合载荷的强度试验装置及试验方法。

本发明的技术方案是：一种机身壁板复合载荷强度试验装置，其包括角盒、气密端板、机身壁板、合页、顶杆、龙骨、弧形橡胶板，其中，气密端板设置在机身壁板的两端，角盒为弧形构件，安装在气密端板与机身壁板之间的结合部，龙骨为弧形骨架，各龙骨之间通过弧形橡胶板粘接成龙骨组，顶杆安装在龙骨组的两端腹板上，合页设置在机身壁板与龙骨组上，实现二者的铰合链接。

所述合页的上合页片具有与机身壁板相同的弧度，下合页片具有与龙骨腹板相同的弧度。

所述顶杆为两段螺纹套接的杆件。

所述龙骨为H钢热弯加工而成。

所述龙骨组轴向刚度不大于机身壁板轴向刚度的千分之一。

所述弧形橡胶板形状和尺寸与龙骨相同，厚度至少为20mm。

所述角盒与气密端板对接面设置有环形橡胶垫。

所述气密端板上设有充压接头以及人孔盖板。

一种机身壁板复合载荷强度试验方法，进行载荷加载试验时，通过充压接头充气的方式进行内压载荷施加，通过压缩或拉伸气密端板施加拉伸或压缩载荷，通过扭转气密端板的方式施加剪切载荷，并实现了拉伸或压缩载荷的压心随动加载。

一种机身壁板复合载荷强度试验方法，进行边界模拟时，通过调节拉杆长度模拟机身壁板在内压载荷作用下的鼓胀变形；龙骨组轴向刚度不大于机身壁板轴向刚度的千分之一，确保压缩或拉伸载荷仅施加在机身壁板上，模拟机身壁板在压缩或拉伸载荷作用下的缩短或伸长变形；采用由机身壁板和龙骨组形成的单闭室受剪的方式模拟机身壁板剪切载荷边界条件。

本发明的有益效果是：

1）首次有效的模拟了内压、拉伸（或压缩）、剪切载荷边界条件（如技术方案所述）；能进行机身壁板复合载荷作用下所有工况强度试验。以前的试验装置仅能进行十一种工况中的一种或几种工况强度试验，该试验装置能进行复合载荷作用下所有工况强度试验。

2）首次实现了拉伸（或压缩）载荷的压心随动的加载：在剪切载荷施加时，拉伸（或压缩）载荷始终施加在机身壁板的压心上，并且拉伸（或压缩）载荷的压心随着剪切载荷的施加而随动。

3）首次实现了在没有过渡段的情况下通过扭矩施加剪切载荷。通常施加剪切载荷时，机身壁板两条曲边都需加工与机身壁板长度相当的过渡段，以减小边界效应，采用该试验装置，由于剪流施加在一单闭室结构内，不需加工过渡段就可施加均匀的剪切载荷。

4）通过试验证明该试验装置及试验方法科学可行、满足工程试验要求。

附图说明

图1是一种现有技术机身壁板复合载荷强度试验装置结构图；

图2是本发明机身壁板复合载荷强度试验装置的结构示意图；

图3是机身壁板结构示意图；

图4是机身壁板受力图；

图5是角盒结构示意图；

图6是环形橡胶垫结构示意图；

图7是龙骨结构示意图；

图8是弧形橡胶板结构示意图；

图9是顶杆结构示意图；

图10是合页结构示意图；

图11是气密端板平面视图；