[发明专利]空气弹簧弹性支撑竖立结构自由-自由边界模拟装置

说明书

本发明涉及一种空气弹簧弹性支撑竖立结构自由‑自由边界模拟装置，试验件被竖立支撑，试验件下表面设置转接工装，所述转接工装的下表面均布若干空气弹簧，两彼此相邻的空气弹簧之间设置位移保护块，各空气弹簧背离试验件的一端连接相应的空气弹簧附加气室，各空气弹簧附加气室固定于试验固定面，各位移保护块也固定于试验固定面，各空气弹簧上设置相应的空气弹簧压力表。其通过优化空气弹簧支撑和布局，对竖立的试验件进行自由‑自由边界模拟试验，并提供多重保护，确保试验有效性和安全性。

技术领域

本发明涉及一种空气弹簧弹性支撑竖立结构自由-自由边界模拟装置，属于结构动试验设备领域。

背景技术

结构动特性试验是是产品研制过程中一项常规且重要的环节，试验的一般目的是考核产品真实状态下结构的动特性参数；对于运载航天器、导弹武器来说，可以为其提供姿态控制稳定系统重要的设计参数，同时也可提供重要参数用于理论预示模型修正；也可用于结构健康检测，发现结构设计缺陷等。而产品状态是决定结构动特性参数的一个决定性因素。因此如何安全高效低成本的在试验场地保证试验产品状态是结构动特性试验实施前期策划和试验实施过程中的一个重要环节。

结构动特性试验为保证试验产品边界条件一般需要一套复杂的边界模拟系统，通常是在专用的试验场地内进行，例如运载火箭和导弹全尺寸试验的振动塔等。对于部段、子系统级试验件一般采用在试验现场搭建龙门架或是利用场地吊车水平悬吊或是水平支撑实现模拟试验产品的自由-自由边界条件。

但是对于存在如下系列问题的试验产品，现有技术存在以下问题：

(1)试验场地存在吊高不足的问题；

(2)试验场地存在吊车起吊能力不足的问题；

(3)试验产品总装需要牢固稳定安全的边界支撑的要求；

(4)试验产品竖立总装，总装后不能实现试验产品的起吊和翻转功能。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对现有技术中的上述不足和需求，本发明提出一种空气弹簧弹性支撑竖立结构自由-自由边界模拟装置，通过优化空气弹簧支撑和布局，对竖立的试验件进行自由-自由边界模拟试验，并提供多重保护，确保试验有效性和安全性。

(二)技术方案

一种空气弹簧弹性支撑竖立结构自由-自由边界模拟装置，试验件被竖立支撑，试验件下表面设置转接工装，所述转接工装的下表面均布若干空气弹簧，两彼此相邻的空气弹簧之间设置位移保护块，各空气弹簧背离试验件的一端连接相应的空气弹簧附加气室，各空气弹簧附加气室固定于试验固定面，各位移保护块也固定于试验固定面，各空气弹簧上设置相应的空气弹簧压力表。

空气弹簧设置于竖立状态的试验件的下端面并沿其圆周分布。

试验件上段设置围绕并紧包所述试验件外径的包带，所述包带上均布若干条沿所述试验件径向延伸的弹性支撑带，所述弹性支撑带包括绳和弹性元件，所述绳为钢丝绳或尼龙绳，所述弹性元件为弹簧或橡皮绳。

各个所述空气弹簧附加气室通过各自的输气管路支路连接至输气管路，各输气管路支路上设置相应的空气弹簧输气阀门，输气管路上设置气源开关阀，输气管路连接至气源。

根据竖立的试验件的支撑要求和质量分布特性，确定空气弹簧的设置数量和布局方案。

空气弹簧数量为3，支撑系统为静定系统，根据试验件的质量分布特性确定空气弹簧的目标工作压力值。

空气弹簧数量为4个以上，支撑系统为超静定系统，对超静定问题进行转换：首先建立系统力和力矩平衡方程，然后以空气弹簧目标工作压力平均值为目标值建立优化目标函数，再基于试验件的理论的质量分布状态，得到各空气弹簧的目标压力值。