一種復合材料錐管結構風載荷模擬試驗方法

文檔序號：5835820閱讀：117來源：國知局

專利名稱：一種復合材料錐管結構風載荷模擬試驗方法
技術領域：
本發(fā)明屬于模擬試驗研究領域，主要提出一種復合材料錐管結構風載荷模擬試驗方法。
背景技術：
隨著人們對復合材料的性能逐步認可，各種類型的復合材料不斷在國民經濟的各個領域得到應用，這其中就包括煙囪、電線桿和天線等錐管結構復合材料制品，該制品普遍采用錐管結構，其長度從一、二米到一百多米，對制品自重和一定風速下的撓度及破壞情況都有較高的技術要求。
長期以來風載荷試驗通常是在風洞中進行的，風洞試驗成本高、周期長，不利于帝臨在研制過程中對周期和成本的控制，另夕卜對這些安全系數取值較大的制品，也沒有必要在風洞中進行十分精確的撓度試驗。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的即是提出一種復合材料錐管結構風載荷模擬試驗方法，用于替代傳統(tǒng)的風洞試驗，解決煙囪、電線桿和天線等復合材料錐管結構風載荷撓度模擬試驗問題，并使該方法具有操作簡單、試驗周期短、成本低和可靠性高的特點。
本發(fā)明所提出的方法為
1、首先得出錐管結構上梯形載荷的分布，即提出直徑為d的圓在風場中載
荷《z^"kN/m，并將錐管結構兩端的外徑大小帶入，即得到錐管結構上梯形， 6400
載荷的分布；這是由錐管結構風載荷受力計算，風場中物體正面受到的風壓與風速之間的關系P^2/1600kPa，其中，P為物體正面所受風壓，v為風速。
2、確定集中載荷的加載位置
集中載荷的加載按下MM種方式迸行I .錐管結構小于5m時，實膨點集中載荷加載，加載位置為距離錐管結構固定端的f ，,和丄處，Z為錐管結構
的長度；II.錐管結構長度大于等于5m時，集中載荷采用間隔2 3m的等距加載方式，對于長度較大的制品，施加集中載荷的間隔也可更大。
3、確定集中載荷
當錐管結構采用n個加載點時，每個加載點距離固定端的長度分別為A ， A，…，Z ，其相應的集中載荷《，F2，…，i^可由下列方程確定，
<formula>formula see original document page 4</formula>其中，MO)=《隨S X)-《咖;^ X(Z - X)2 - ^Y^"'"(丄_勾3
其中，qmax為錐管結構底部的載荷，qmin為錐管結構頂部的載荷。
4、錐管結構撓度測試基準校平
基準校平分以下兩步一是錐管結構底座安裝基準校平，二是測試基準校平。
5、撓度測試
按照上述計算載荷大小和加載部位施加載荷，并通過測試錐管結構各點與測試基準位置變化得出各個部位的撓度值。
本發(fā)明采用施加多點局部載荷的方法來替代風洞試驗來測試錐管結構在一定風速下的撓度，采用該方法操作簡單、試驗周期短、成本低、結果可靠，不僅能用于煙囪、電線桿和天線錐管結構復合材料風載荷模擬試驗，還可用于柱形、梁形等復合材料結構風載荷模擬試驗，具有顯著的軍事效益和經濟效益。

附圖1為本發(fā)明電線桿風載荷試驗示意圖。
1、電線桿，2、測試基準面，3、底座安裝基準面，Fl、 F2、 F3、施加載荷大小，Wl、 W2、 W3、施加載荷位置。
具體實施例方式
實施例1
某復合材料錐管結構電線桿，長度為8m，頂部直徑為30mm，底部直徑為 150mm,風速45m/s下的撓度測試。
① 該錐管結構電線桿風載荷受力計算
電線桿底部的載荷為l ,0:x452 -0.149kN/m
電線桿頂部的載荷為』=7rX = 452 =29.8N/m。
② 集中載荷加載位置的確定
依據技術方案確定的原則，該電線桿采用4點加載，各個加載點距離固定端的位置分別為2m， 4m， 6m和8m。
③ 集中載荷的確定
2m， 4m， 6m和8m，對應的集中載荷^;， F2 ， ^和^滿足下列方程 F!x2十6x4 + ^x6 + ^x8 = 2225 尸2乂2 + 4 +尸4乂6 = 1072.87V 7^2 + ^4><4 = 397.3^ F4 x2 = 79.57V
得至U，巧=238.4〃， F2 =178.87^， F3=119.2iV， F4 = 39.8iV 。
電線桿撓度測試基準校平
基準校平分以下兩步一是電線桿ra安裝基準校平，二是測試基準校平。 ⑤撓度測試
按照上述計算載荷大小和加載部位施加載荷，加載方式參照以上示意圖，測試電線桿各點與測試基準位置變化來得出各個部位的撓度值。
其中施加載荷方式中如果錐管水平方jta，可用懸掛重物的方式來實施加載，
如錐管垂直成其它角度放置，可用調節(jié)拉力計的方式，也可采用水平放置的方式來實施加載，減去水平放置重力產生的撓度。
權利要求
1. 一種復合材料錐管結構風載荷模擬試驗方法，其特征是所述復合材料錐管結構風載荷模擬試驗方法為a、首先得出錐管結構上梯形載荷的分布，即提出直徑為d的圓在風場中載荷<math-cwu><![CDATA[<math> <mrow><mi>q</mi><mo>=</mo><mfrac> <msup><mi>πdv</mi><mn>2</mn> </msup> <mn>6400</mn></mfrac><mi>kN</mi><mo>/</mo><mi>m</mi><mo>,</mo> </mrow></math>]]></math-cwu>并將錐管結構兩端的外徑大小帶入，即得到錐管結構上梯形載荷的分布；這是由錐管結構風載荷受力計算，風場中物體正面受到的風壓與風速之間的關系P＝v2/1600kPa，其中，P為物體正面所受風壓，v為風速；b、確定集中載荷的加載位置集中載荷的加載按下面兩種方式進行I.錐管結構小于5m時，實施3點集中載荷加載，加載位置為距離錐管結構固定端的id="icf0002" file="S2008100498492C00012.gif" wi="15" he="8" top= "118" left = "26" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="no"/>和L處，L為錐管結構的長度；II.錐管結構長度大于等于5m時，集中載荷采用間隔2～3m的等距加載方式，對于長度較大的制品，施加集中載荷的間隔也可更大；c、確定集中載荷當錐管結構采用n個加載點時，每個加載點距離固定端的長度分別為L1，L2，…，Ln，其相應的集中載荷F1，F2，…，Fn可由下列方程確定，F1×L1+F2×L2+Λ+Fn×Ln＝M(0)F2×(L2-L1)+Λ+Fn×(Ln-L1)＝M(L1)…Fn×(Ln-Ln-1)＝M(Ln-1)其中，
全文摘要
本發(fā)明屬于模擬試驗研究領域。提出的一種復合材料錐管結構風載荷模擬試驗方法為首先得出錐管結構上梯形載荷的分布，確定集中載荷的加載位置，確定集中載荷，錐管結構撓度測試基準校平，進行撓度測試。本發(fā)明采用施加多點局部載荷的方法來替代風洞試驗來測試錐管結構在一定風速下的撓度，采用該方法操作簡單、試驗周期短、成本低、結果可靠，不僅能用于煙囪、電線桿和天線錐管結構復合材料風載荷模擬試驗，還可用于柱形、梁形等復合材料結構風載荷模擬試驗，具有顯著的軍事效益和經濟效益。
文檔編號G01M9/00GK101281089SQ200810049849
公開日2008年10月8日申請日期2008年5月23日優(yōu)先權日2008年5月23日
發(fā)明者張興剛, 樊曉斌, 鄭勁東申請人:中國船舶重工集團公司第七二五研究所

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