[发明专利]加筋板结构轴向压缩稳定性试验夹具及方法

说明书

技术领域

本发明属于飞机结构强度测试技术，涉及加筋板结构轴向压缩稳定性试验夹具及加载端端部支持系数测定和调整方法。

背景技术

加筋板结构是工程中应用比较广泛的一种结构，它能以少量的重量代价大幅提高板类零件的承载能力，因此具有重量轻、结构效率高等特点，是现代航空、航天以及航海领域大量采用的结构形式。当该型结构受面内压缩、剪切、弯曲和扭转等载荷作用时，常见的失效模式为丧失稳定性(简称“屈曲”或“失稳”)。事实上，该型结构在屈曲后并不会发生破坏，仍然具有承载能力，即后屈曲承载能力。为了保证结构的使用安全，需要对加筋板结构进行稳定性分析，从而为工程应用提供依据。

稳定性试验是结构稳定性分析过程中必不可少的步骤。进行结构元件的稳定性试验的目的在于：(1)在结构的初步设计阶段时，需要进行结构的选型试验，尤其是对于新的结构形式，要通过选型试验确定结构设计形式的合理性；(2)对于受力严重、关键部位的结构元件或计算分析无把握的结构元件，需进行典型结构的稳定性校核试验，以确保结构使用的可靠性。稳定性试验是一项实施起来较为复杂的过程，特别是对于大型结构试验件而言，载荷的施加及边界条件的确定均存在一定的难度。另外，在加筋板结构试验件和加载夹具的加工制造过程中不可避免的存在着几何误差，这就会使加载的对称性和均匀性难以保证。

静力试验中，试验件边界支持条件的确定是试验很重要的一个组成部分。典型的边界支持条件主要有简支、固支和自由3种。实际结构中，加筋板结构周边结构对它的支持介于简支和固支之间。加筋板结构稳定性试验中，支持夹具对试验件的支持条件大部分也介于简支与固支之间。目前采用的加筋板稳定性试验平台能够实现满足模拟简支到固支之间的任意形式，即支持系数为1的简支、支持系数为1～4之间的支持、支持系数为4的固支，且具有较高的加载精度。存在的不足在于，现有试验平台的通用性不强，对于不同的支持条件需要使用不同类型的加载支持夹具，且安装较为复杂；而且对于不同结构尺寸的试验件，需要给每一种尺寸的试验件加工其专用的夹具，这不仅对加工精度要求较高，还会增加试验成本。

发明内容

对于受轴向压缩载荷的加筋板结构，理想的受力形式是要保证载荷通过加筋板结构的形心，并保证结构受载均匀，这就要求在试验过程中需要不断地根据试验结构的受力情况对其安装位置进行调整。因此，设计合理的夹具，使其既能有效的施加载荷，又能便于调节安装位置，是获取有效试验数据的前提。本发明的目的在于为典型加筋板结构轴向压缩稳定性能试验提供一套通用试验夹具以及适用于本试验夹具的加载端支持系数测定和调整方法。

本发明的技术方案如下：

一种加筋板结构轴向压缩稳定性试验夹具，包括一个半圆球座(1)、一个可以在半圆球座(1)内活动的半圆球头(2)；半圆球座(1)固定在试验机的下加载板(10)的中间位置上，下加载板(10)与试验机的加载作动筒相连；在半圆球座(1)内均匀涂抹润滑油，在半圆球头(2)上也均匀涂抹润滑油并将其置于半圆球座(1)内，使半圆球头(2)在受压缩载荷作用时在半圆球座(1)内能够活动；下平台(5)固定于半圆球头(2)的上平面，下平台(5)可随半圆球头(2)转动；下卡槽(6)置于下平台(5)的上平面，下卡槽(6)用于放置并固定加筋板试验件(12)下加载端头；上平台(3)通过螺栓固定于试验机的上加载板(9)的中间位置；上卡槽(4)通过吊板(8)置于上平台(3)的下平面，上卡槽(4)用于放置并固定加筋板试验件(12)上加载端头，吊板(8)通过螺栓与上加载板(9)固定；在上卡槽(4)和下卡槽(6)的两侧分别安装挡块(7)，通过挡块(7)上的螺栓来调整并固定上卡槽(4)和下卡槽(6)的位置，挡块(7)通过螺栓分别与上平台(3)和下平台(5)固定。

所述的加筋板结构轴向压缩稳定性试验夹具进行加载端端部支持系数测定和调整的方法，包括以下步骤：

步骤(a)：以与加筋板试验件(12)蒙皮具有相同长度、宽度、厚度以及材料性能相同的矩形平板，在平板两侧沿长度方向1/4、1/2、3/4处对称位置分别粘贴电阻式应变单片(13)各5片；

步骤(b)：将平板置于权利要求1所述的试验夹具中，平板上下端部分别置于夹具上卡槽(4)和下卡槽(6)中，使平板形心与试验机加载中心、试验夹具形心同轴；为模拟加筋板试验件(12)夹持段，用与加筋板试验件端部灌胶部分几何尺寸一致、材料性能相同或相近的板块夹持平板上下端部左右两侧，并分别通过上卡槽(4)和下卡槽(6)上的螺栓进行夹紧固定；

步骤(c)：对平板的压缩屈曲临界载荷进行估算，以确定试验载荷；所述的估算步骤如下：