一種加筋壁板壓縮試驗(yàn)件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種加筋壁板壓縮試驗(yàn)件，屬于航空加筋壁板試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。包括考核段(1)與設(shè)置在考核段(1)兩端的過渡段(2)，所述過渡段(2)包括第一段(21)及第二段(22)，所述第一段(21)的一端連接在所述考核段(1)內(nèi)所有長(zhǎng)桁的端部，且與考核段(1)等厚，另一端連接第二段(22)，所述第二段(22)與第一段(21)下底面等高設(shè)計(jì)，第二段(22)的上底面低于第一段(21)的上底面，且圓滑過渡連接，從而保證過渡段(2)的形心與考核段形心一致，可以有效的解決加筋板壓縮試驗(yàn)件對(duì)中性問題，通過本實(shí)用新型公開的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)壓縮載荷通過試驗(yàn)件過渡段區(qū)域擴(kuò)散后能夠均勻作用在試驗(yàn)件考核段，提高了試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確率。
【專利說明】
一種加筋壁板壓縮試驗(yàn)件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于航空加筋壁板試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種加筋壁板壓縮試驗(yàn)件。
【背景技術(shù)】
[0002]加筋壁板已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于機(jī)身、機(jī)翼盒段和尾翼等薄壁結(jié)構(gòu)中，其在使用前，應(yīng)設(shè)計(jì)合理的加筋壁板試驗(yàn)件進(jìn)行性能試驗(yàn)，壓縮試驗(yàn)是其中一項(xiàng)重要的試驗(yàn)內(nèi)容。
[0003]加筋壁板的壓縮試驗(yàn)應(yīng)設(shè)計(jì)合理的試驗(yàn)件，保證試驗(yàn)載荷均勻地傳遞到考核區(qū)、避免試驗(yàn)件蒙皮自由邊提前失穩(wěn)，以獲得有效的試驗(yàn)結(jié)果。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，壁板軸壓試驗(yàn)件設(shè)計(jì)通常采用矩形實(shí)心的加載端和約束端，矩形截面的形心與試驗(yàn)件考核段加筋壁板截面形心不在同一高度上，這樣就會(huì)產(chǎn)生一附加彎矩，這一彎矩與壁板軸壓的壓縮載荷疊加，勢(shì)必造成試驗(yàn)件提前失效。通過這一附加彎矩造成的影響量與壁板屈曲的影響相互疊加而決定試驗(yàn)件最終失效，難以給出定性的解析解，根據(jù)大量試驗(yàn)研究，此影響量通常在10%以內(nèi)?；蛘咄ㄟ^其它方式來消除上述形心不同帶來的影響，比如，在加筋板壓縮試驗(yàn)件的加載端和約束端蒙皮側(cè)加裝平板來保證載荷作用在試驗(yàn)件形心上，這種試驗(yàn)件需要新增零件、連接螺栓，增加了裝配工作量。裝配后難以保證端面的平整度要求。同時(shí)試驗(yàn)件考核區(qū)蒙皮自由邊設(shè)計(jì)不合理容易導(dǎo)致蒙皮過早失穩(wěn)，試驗(yàn)捕捉到的失穩(wěn)載荷非真正考核區(qū)蒙皮的失穩(wěn)載荷。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為了解決上述問題，需要提供一種新的加筋壁板壓縮試驗(yàn)件，在考核蒙皮屈曲和壁板承載能力時(shí)，要保證考核段壓縮載荷均勻，防止加載偏心引起附加彎曲的情況出現(xiàn)。
[0006]為此，本實(shí)用新型提供的加筋壁板壓縮試驗(yàn)件，通過對(duì)加載端和約束端的形狀的改變，以使得所述加載端及約束端的形心與加筋壁板壓縮試驗(yàn)件的待考核區(qū)域的形心一致，從而來避免待考核區(qū)域的附加彎矩的出現(xiàn)。
[0007]所述加筋壁板壓縮試驗(yàn)件包括考核段與設(shè)置在考核段兩端的過渡段，所述考核段包括若干長(zhǎng)桁，任一長(zhǎng)桁包括相互平行的上面板與下面板，以及連接所述上面板及下面板的側(cè)面板，所述考核段的若干長(zhǎng)桁的側(cè)面板所在的面相互平行設(shè)置，所述考核段上鋪設(shè)有覆蓋所有長(zhǎng)桁下面板的蒙皮，以垂直于所述上面板或下面板所在面的線的方向?yàn)榇怪狈较?，所述過渡段包括第一段及第二段，所述第一段的一端連接在所述考核段內(nèi)所有長(zhǎng)桁的端部，另一端連接第二段，所述第二段用于連接壓縮機(jī)構(gòu)，所述第一段的第一上底面與所述上面板所在的面重合，所述第一段的第一下底面與所述蒙皮所在的面重合，所述第二段的第二上底面介于所述第一上底面與所述第一下底面之間，所述第二段的第二下底面與所述第一下底面所在的面重合，所述第一上底面與所述第二上底面弧狀過渡。
[0008]優(yōu)選的是，所述第二段的形心與所述考核段的形心均位于壓縮機(jī)構(gòu)提供的壓縮力的方向上。
[0009]優(yōu)選的是，所述第一段與第二段均為實(shí)心件，且與所述考核段一體成型。
[0010]優(yōu)選的是，所述長(zhǎng)桁與所述第一段通過圓角凸緣連接。
[0011]在上述方案中優(yōu)選的是，所述凸緣上設(shè)置有軸向應(yīng)變片，以監(jiān)控加載偏差時(shí)產(chǎn)生的二階彎曲應(yīng)力。
[0012]優(yōu)選的是，所述蒙皮包括蒙皮主體，所述蒙皮主體通過收縮段連接所述第一段，所述收縮段的收縮方向?yàn)樽缘谝欢蜗蛎善さ拿善ぶ黧w方向收縮。
[0013]通過本實(shí)用新型提供的加筋板壓縮試驗(yàn)件，可以有效的解決加筋板壓縮試驗(yàn)件對(duì)中性問題，結(jié)構(gòu)壓縮載荷通過試驗(yàn)件過渡段區(qū)域擴(kuò)散后均勻作用在試驗(yàn)件考核段;而且過渡段的設(shè)計(jì)能有效的保證夾具的對(duì)中，具有很好的試驗(yàn)效果。另外，試驗(yàn)件對(duì)夾具的要求較低，且試驗(yàn)件與夾具的連接易于安裝。此外該試驗(yàn)件的設(shè)計(jì)，消除了壁板蒙皮自由邊的非正常屈曲，達(dá)到真實(shí)的考核目的。該試驗(yàn)件無需附加平板和連接件以保證壁板對(duì)中，節(jié)約了成本。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型加筋壁板壓縮試驗(yàn)件的一優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為圖1所示實(shí)施例的過渡區(qū)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]其中，I為考核區(qū)，2為過渡區(qū)，3為蒙皮，4為軸向應(yīng)變片，11為長(zhǎng)桁，111為上面板，112為側(cè)面板，113為下面板，21為第一段，22為第二段，211為第一上底面，212為第一下底面，221為第二上底面，222為第二下底面，31為蒙皮主體，32為收縮段。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為使本實(shí)用新型實(shí)施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0018]在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制。
[0019]下面通過實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0020]本實(shí)用新型提供了一種加筋壁板壓縮試驗(yàn)件，將現(xiàn)有試驗(yàn)件的加載端和約束端的形狀加以改變，使得加載端及約束端的形心與試驗(yàn)件考核區(qū)的形心一致，也就是使得兩者的形心連線與施加壓縮力的矢量線重合，這樣，當(dāng)壓縮力作用到加載端時(shí)，其會(huì)作用到考核區(qū)的形心上，從而避免考核區(qū)受到類似附加彎矩等其它附加力的影響，而對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成偏差。
[0021]該試驗(yàn)件設(shè)計(jì)合理、軸壓產(chǎn)生的壓縮載荷直接作用在試驗(yàn)件形心，解決了試驗(yàn)夾具傳遞到試驗(yàn)件載荷產(chǎn)生的力線中心難以和形心重合的困難。另外，試驗(yàn)件考核段蒙皮自由邊的設(shè)計(jì)避免了該區(qū)域過早發(fā)生失穩(wěn)，從而達(dá)到真正考核中間區(qū)域蒙皮的目的。該試驗(yàn)件使得與其配合使用的試驗(yàn)夾具結(jié)構(gòu)得以簡(jiǎn)化，且便于安裝。
[0022]首先需要說明的是，形心是指結(jié)構(gòu)或裝置在形狀上的中心，比如，圓的形心及中心，長(zhǎng)方形的形心為對(duì)角線交點(diǎn)，當(dāng)構(gòu)成裝置或結(jié)構(gòu)體的材料密度一致時(shí)，形心即為重心，本實(shí)施例中，構(gòu)成加筋壁板考核段的材料密度相同(由于蒙皮相對(duì)于長(zhǎng)桁體積較小，且密度差距不大，故按同等材料處理)，同時(shí)，構(gòu)成過渡段的材料及材料密度也相同，所以，本實(shí)施例中，下述形心可以用重心代替。
[0023]由于加筋壁板的考核段形狀不同，因此，本實(shí)施例中的過渡段的形狀也不能加工成規(guī)則的長(zhǎng)方體，具體結(jié)構(gòu)如下:
[0024]如圖1所示，所述加筋壁板壓縮試驗(yàn)件包括考核段I與設(shè)置在考核段I兩端的過渡段2，本實(shí)施例中，兩端的過渡段2結(jié)構(gòu)相同，分別用于固定(約束)所述考核段，以及用于加載壓縮載荷。
[0025]繼續(xù)參考圖1，所述考核段I包括若干長(zhǎng)，11，任一長(zhǎng)桁11包括相互平行的上面板111與下面板113，以及連接所述上面板111及下面板113的側(cè)面板112，所述考核段I的若干長(zhǎng)桁11的側(cè)面板112所在的面相互平行設(shè)置，如圖1標(biāo)示的三條相互平行的長(zhǎng)桁U?？梢岳斫獾氖?，本實(shí)施例中，長(zhǎng)桁11按上述描述可以是工字型，可以是“Z”字型，也可以是工字型的其它變形。
[0026]所述考核段I上鋪設(shè)有覆蓋所有長(zhǎng)桁11下面板113的蒙皮3，具體的，如圖1所示，僅在下面板113的外側(cè)膠接有蒙皮3，且蒙皮3為一整體構(gòu)件，其能覆蓋考核段I上的所有長(zhǎng)桁下面板?？梢岳斫獾氖?，在通常情況下，長(zhǎng)桁11的上面板111面積小于下面板113的面積，而且由于在下面板113上有附加有蒙皮3，必然導(dǎo)致整個(gè)由長(zhǎng)桁11與蒙皮3組成的考核段I的形心偏向下面板(即圖示中的偏下方)，因此，其將在后續(xù)用于指導(dǎo)過渡段2的形狀規(guī)劃。
[0027]進(jìn)一步需要說明的是，本實(shí)施例以圖1示意的上面板111為上方，以下面板113為下方，以垂直于所述上面板111或下面板113所在面的線的方向?yàn)榇怪狈较?。下面敘述?包括對(duì)圖1及圖2的敘述)均以此方向?yàn)閰⒖肌?br>[0028]如圖2所示，所述過渡段2包括第一段21及第二段22，所述第一段21的一端連接在所述考核段I內(nèi)所有長(zhǎng)桁11的端部，另一端連接第二段22，所述第二段22用于連接壓縮機(jī)構(gòu)，或者作為約束端固定所述加筋壁板壓縮試驗(yàn)件，所述第一段21的第一上底面211與所述上面板所在的面重合，所述第一段21的第一下底面212與所述蒙皮所在的面重合，所述第二段22的第二上底面221介于所述第一上底面211與所述第一下底面212之間，所述第二段的第二下底面222與所述第一下底面212所在的面重合，所述第一上底面211與所述第二上底面221弧狀過渡。
[0029]需要說明的是，所述弧狀過渡參考圖2，過渡區(qū)域包括兩部分，上面一部分與第一上底面211相切，并向下方呈大圓角彎曲延伸，下面一部分與第二上底面221相切，并向上方呈大圓角彎曲延伸，兩個(gè)大圓角彎曲時(shí)形成的另一端相交，且在相交時(shí)，任一大圓角的彎曲弧度低于90度。
[0030]可以理解的是，第二段22為夾具夾持的一端，其上底面低于第一段21的上底面，從而其在高度上低于考核段I的上底面，這樣，第二段22或者包括其在內(nèi)的過渡段2的形心必然也會(huì)偏向下底面(第一下底面211或第二下底面221)，在一個(gè)備選實(shí)施方式中，優(yōu)選所述第二段22的形心與所述考核段I的形心均位于壓縮機(jī)構(gòu)提供的壓縮力的方向上。即與夾具靠近的第二段22的厚度應(yīng)保證端面的形心和考核段截面形心一致，比如從過渡段2向考核段I方向投影，過渡段2端面形心將會(huì)與壁板加筋板形心重合，避免了產(chǎn)生二階彎矩應(yīng)力。
[0031]本實(shí)施例中，所述第一段21與第二段22均為實(shí)心件，且與所述考核段I一體成型，如圖1所示，除蒙皮3外，其與結(jié)構(gòu)均可以一體加工成型。
[0032]如圖1或圖2所示，本實(shí)施例中，所述長(zhǎng)桁11與所述第一段21通過圓角凸緣連接，SP形成一個(gè)弧狀的過渡區(qū)域，優(yōu)選的，在該凸緣上設(shè)置有軸向應(yīng)變片4。可以理解的是，在考核段長(zhǎng)桁的每個(gè)自由凸緣及對(duì)應(yīng)位置的壁板上布置的軸向應(yīng)變片，主要是監(jiān)控加載偏差時(shí)產(chǎn)生的二階彎曲應(yīng)力，比如，當(dāng)作用在第二段22上的壓縮載荷不同時(shí)，其通過第一段21作用到各個(gè)長(zhǎng)桁11上的載荷也必然會(huì)有一定的差距，這時(shí)，通過軸向應(yīng)變片即可獲取該差異，從而對(duì)載荷施加設(shè)備或夾具進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整即可。
[0033]本實(shí)施例中，如圖1所示，所述蒙皮3包括蒙皮主體31，所述蒙皮主體31通過收縮段32來連接所述第一段21，所述收縮段32的收縮方向?yàn)樽缘谝欢?1向蒙皮3的蒙皮主體方向收縮，可以進(jìn)一步地理解為，所述蒙皮主體31的寬度低于所述第一段21的寬度，上述寬度是指圖1示意中的過渡段2的右前方可見面至左后方不可見面的距離，可以理解的是，削減蒙皮自由邊的寬度，能夠保證蒙皮自由邊不先于兩長(zhǎng)桁之間的蒙皮發(fā)生屈曲。
[0034]通過本實(shí)用新型提供的加筋板壓縮試驗(yàn)件，可以有效的解決加筋板壓縮試驗(yàn)件對(duì)中性問題，結(jié)構(gòu)壓縮載荷通過試驗(yàn)件過渡段區(qū)域擴(kuò)散后均勻作用在試驗(yàn)件考核段;而且過渡段的設(shè)計(jì)能有效的保證夾具的對(duì)中，具有很好的試驗(yàn)效果。另外，試驗(yàn)件對(duì)夾具的要求較低，且試驗(yàn)件與夾具的連接易于安裝。此外該試驗(yàn)件的設(shè)計(jì)，消除了壁板蒙皮自由邊的非正常屈曲，達(dá)到真實(shí)的考核目的。該試驗(yàn)件無需附加平板和連接件以保證壁板對(duì)中，節(jié)約了成本。
[0035]最后需要指出的是:以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制。盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種加筋壁板壓縮試驗(yàn)件，包括考核段(I)與設(shè)置在考核段(I)兩端的過渡段(2)，所述考核段(I)包括若干長(zhǎng)桁，任一長(zhǎng)桁包括相互平行的上面板與下面板，以及連接所述上面板及下面板的側(cè)面板，所述考核段(I)的若干長(zhǎng)桁的側(cè)面板所在的面相互平行設(shè)置，所述考核段(I)上鋪設(shè)有覆蓋所有長(zhǎng)桁下面板的蒙皮(3)，其特征在于:以垂直于所述上面板或下面板所在面的線的方向?yàn)榇怪狈较颍鲞^渡段(2)包括第一段(21)及第二段(22)，所述第一段(21)的一端連接在所述考核段(I)內(nèi)所有長(zhǎng)桁的端部，另一端連接第二段(22)，所述第二段(22)用于連接壓縮機(jī)構(gòu)，所述第一段(21)的第一上底面(211)與所述上面板所在的面重合，所述第一段(21)的第一下底面(212)與所述蒙皮所在的面重合，所述第二段(22)的第二上底面(221)介于所述第一上底面(211)與所述第一下底面(212)之間，所述第二段的第二下底面(222)與所述第一下底面(212)所在的面重合，所述第一上底面(211)與所述第二上底面(221)弧狀過渡。2.如權(quán)利要求1所述的加筋壁板壓縮試驗(yàn)件，其特征在于:所述第二段(22)的形心與所述考核段(I)的形心均位于壓縮機(jī)構(gòu)提供的壓縮力的方向上。3.如權(quán)利要求1所述的加筋壁板壓縮試驗(yàn)件，其特征在于:所述第一段(21)與第二段(22)均為實(shí)心件，且與所述考核段(I) 一體成型。4.如權(quán)利要求1所述的加筋壁板壓縮試驗(yàn)件，其特征在于:所述長(zhǎng)桁與所述第一段(21)通過圓角凸緣連接。5.如權(quán)利要求4所述的加筋壁板壓縮試驗(yàn)件，其特征在于:所述凸緣上設(shè)置有軸向應(yīng)變片。6.如權(quán)利要求1所述的加筋壁板壓縮試驗(yàn)件，其特征在于:所述蒙皮(3)包括蒙皮主體，所述蒙皮主體通過收縮段連接所述第一段(21)，所述收縮段的收縮方向?yàn)樽缘谝欢?21)向蒙皮(3)的蒙皮主體方向收縮。
【文檔編號(hào)】B64F5/00GK205643010SQ201620443209
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月16日
【發(fā)明人】劉存, 萬亞鋒
【申請(qǐng)人】中國航空工業(yè)集團(tuán)公司西安飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所