一种加载装置及力的加载方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种加载装置，包括：加载单元，用于向柔性试件施加载荷；以及调节单元，与所述加载单元相连接，用于测量所述加载单元上第一位置和所述柔性试件上第二位置之间的位移，并根据所述位移调整所述加载单元的施力方向以保持所述位移不变。本发明专利技术公开了一种应用上述加载装置的力的加载方法。通过上述加载装置和力的加载方法可以保证力的加载方向与柔性试件表面垂直。

A Loading Device and Loading Method of Force

【技术实现步骤摘要】
一种加载装置及力的加载方法
本专利技术涉及结构静力试验及控制领域，具体为一种加载装置及力的加载方法。
技术介绍
在进行力加载时，通常要求力的加载方向与加载面垂直。然而，柔性试件在进行力加载时通常会发生翘曲，此时力的加载点往往位于翘曲部位，且加载方向要求与加载面垂直。由于加载点通常是固定的，但柔性试件发生翘曲后，力的加载方向与加载面将不再保持垂直状态，而是发生一定的偏角，造成加载误差。因此，如何对柔性试件进行力加载同时保证力的加载方向与加载面的垂直，是目前亟需解决的关键问题之一。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出一种加载装置及力的加载方法，通过该加载装置或力的加载方法在对柔性试件进行力加载时可以保证力的加载方向与加载面垂直。本专利技术实施例提供的加载装置，包括：柔性试件，所述柔性试件的一端被固定；加载单元，所述加载单元与柔性试件配合，用于向柔性试件施加载荷；调节单元，所述调节单元与加载单元连接，用于调节加载单元的施力方向，使加载力与柔性试件垂直。进一步的，所述加载单元下端设有力传感器。进一步的，所述柔性试件与加载单元之间设有位移传感器，所述位移传感器的一端与加载单元连接，另一端与柔性试件连接。进一步的，所述加载单元包括：第一油缸，所述力传感器设于第一油缸伸出端中部，所述第一油缸的伸出端的端部与柔性试件表面铰接，所述位移传感器一端与第一油缸伸出端下部连接，所述位移传感器另一端与柔性试件连接。进一步的，所述调节单元包括：第二油缸，所述第二油缸与第一油缸相互垂直，所述第二油缸底座被固定；箱形梁；支撑块，所述支撑块设于箱形梁内，且支撑块与箱形梁滑动连接，所述支撑块侧壁与第二油缸的伸出端连接，所述第一油缸设于所述支撑块的正下方，且第一油缸底座与支撑块底端铰接。本专利技术实施例提供的应用上述加载装置进行力的加载方法，包括如下步骤：a.设定载荷：设定初始载荷F0；b.施加载荷：向柔性试件施加载荷F1，直到F1＝F0；c.方向调节：调节加载力方向，使加载力方向与柔性试件表面垂直。进一步的，所述b包括：b1.加载单元对柔性试件施加载荷F1；b2.力传感器输出载荷F1；b3.加载单元施加载荷，直到F1＝F0。进一步的，所述b包括：b1’.第一油缸伸出端向柔性试件施加载荷F1；b2’.力传感器输出载荷F1；b3’.第一油缸施加载荷，直到F1＝F0。进一步的，所述c包括：c1.设定初值：加载前，选定位移传感器初始值d0；c2.位移读取：加载后，位移传感器输出d1；c3.设置虚拟位移：设置虚拟位移d2，计算d2＝d1-d0；c4.差值调节：调节单元改变加载单元的施力方向，以此改变d1，直至d2＝0。进一步的，所述c3包括，第二油缸的伸长量改变支撑块在箱型梁中的位置，使第一油缸位置发生偏转，以此改变d1，直至d2＝0。有益效果：本专利技术采用两路控制，一路控制可以保证对试件加载力的大小，另一路采用设置虚拟位移的方式控制力加载方向，从而达到力的加载方向与加载面在加载过程中始终保持垂直的目的。本专利技术控制难度低，操作简便，容易实现。此外，通过本专利技术的装置及力的加载方法可以精确控制柔性材料得到加载力的值，而不会因为加载力方向与柔性试件表面不垂直造成误差。附图说明图1为本专利技术一个实施例所述的加载装置结构图；图2为本专利技术一个实施例所述的加载装置模块图；图2A为本专利技术一个实施例所述的柔性试件表面施加载荷之前加载力示意图；图2B为本专利技术一个实施例所述的柔性试件表面施加载荷之后加载力示意图；图3为本专利技术一个实施例所述的一种力的加载方法流程图；图4为本专利技术一个实施例所述的方向调节的原理图；图5为本专利技术一个实施例所述的差值调节的流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。本专利技术的实施例提供了一种加载装置，通过该装置在对柔性试件进行力加载时可以保证力的加载方向与加载面垂直。该加载装置的内部结构可参考图1。如图1所示，本专利技术实施例所述的加载装置可以包括：加载单元101，用于向柔性试件施加载荷；以及调节单元102，与上述加载单元连接，用于测量上述加载单元101上第一位置和上述柔性试件上的第二位置之间的位移，并通过以保持上述位移不变作为条件来调整加载单元101的力的加载方向，从而保证力的加载方向与柔性试件的表面保持垂直。下面将进一步结合附图详细说明本专利技术上述实施例的工作原理。如图2A所示，在上述加载单元101向柔性试件表面施加载荷之前，加载单元施加负荷的方向通常与上述柔性试件是垂直的，由于加载单元101通常用油缸实现，所以油缸的方向通常与上述柔性试件的表面是垂直的。所以，在这种情况下，上述加载单元101上一点A、上述柔性试件上一点B以及加载单元101在柔性试件上的加载点C可以构成一个直角三角形。如图2B所示，在上述载单元101向柔性试件表面施加载荷的过程中，即使柔性试件发生了翘曲，但是如果保持上述三角形ABC的三个边长基本不变，则可以基本保证，边AC和边BC之间的夹角还是直角。也就是说，在边AC和边BC固定的情况下，通过测量并调节边AB的长度保持不变即可以保持边AC和边BC的相互垂直，也即可以保持油缸的方向与柔性试件的表面是垂直的。通过上述原理可以看出，在本专利技术的实施例中，通过调节单元102测量上述加载单元101上的第一位置和上述柔性试件上的第二位置之间的位移，并根据上述位移调整加载单元101的施力方向以保持上述位移不变即可实现保证力的加载方向与柔性试件的表面保持垂直的目的。并且通过位移的改变来判断施力方向与柔性试件表面夹角的改变这种方式非常直观，并且易于实现。图1和图2显示了本专利技术实施例所述的加载装置的具体内部结构。如图2所示，上述加载单元101包括：第一油缸1011和力传感器1012。其中，第一油缸1011，的底座与调节单元相连接，加载端与力传感器1012相连接，用于向柔性试件103施加载荷。力传感器1012的一端与第一油缸1011的加载端相连接，另一端与柔性试件103在加载点相连接，用于测量施加到上述柔性试件103加载点上的载荷的大小。上述调节单元102可以包括：第二油缸1021、箱型梁1022、滑动支撑块1023、以及位移传感器1024。其中，第二油缸1021的底座与固定端相连接，加载端与箱型梁1022内的滑动支撑块1023相连接，用于调整滑动支撑块1023在箱型梁1022的位置。箱型梁1022与固定端相连接。上述滑动支撑块1023可以在箱形梁1022内由第二油缸1021推拉进行左右滑动，并且滑动支撑块1023的底部与第一油缸1011的底座相连接。上述位移传感器1024的一端连接至加载单元101中第一油缸1011或力传感器1012上的第一位置，另一端连接至柔性试件103上的第二位置，用于测量上述第一位置和第二位置之间的位移。在图1所示的加载装置中，1021通过调整滑动支撑块1023在箱型梁1022的位置以对第一油缸1011相对于柔性试件103表面的角度进行调节，具体的调节方式为：通过第二油缸1021的伸长和缩短，来推动滑动支撑块1023在箱形梁1022内移动；当滑动支撑块1023移动时，第一油缸1011的底座随之发生移动，此时，第一油缸1011将绕第一油缸1011与柔性试件103本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种加载装置，其特征在于，包括：加载单元，用于向柔性试件施加载荷；以及调节单元，与所述加载单元相连接，用于测量所述加载单元上第一位置和所述柔性试件上第二位置之间的位移，并根据所述位移调整所述加载单元的施力方向以保持所述位移不变。

【技术特征摘要】
1.一种加载装置，其特征在于，包括：加载单元，用于向柔性试件施加载荷；以及调节单元，与所述加载单元相连接，用于测量所述加载单元上第一位置和所述柔性试件上第二位置之间的位移，并根据所述位移调整所述加载单元的施力方向以保持所述位移不变。2.根据权利要求1所述的加载装置，其特征在于，所述加载单元包括：第一油缸和力传感器；其中，所述第一油缸的底座与所述调节单元相连接；所述第一油缸的加载端与所述力传感器相连接，用于向所述柔性试件施加载荷；所述力传感器的一端与所述第一油缸的加载端相连接，另一端与所述柔性试件在加载点相连接，用于测量施加到所述柔性试件加载点上的载荷的大小。3.根据权利要求1所述的加载装置，其特征在于，所述调节单元包括：第二油缸、箱型梁、滑动支撑块、以及位移传感器；其中，所述第二油缸的底座与固定端相连接；所述第二油缸的加载端与位于所述箱型梁内的滑动支撑块相连接，用于调整所述滑动支撑块在所述箱型梁内的位置；所述箱型梁与固定端相连接；所述滑动支撑块的底部与所述第一油缸的底座相连接；以及所述位移传感器的一端连接至所述加载单元上的第一位置，另一端连接至所述柔性试件上的第二位置，用于测量所述第一位置和第二位置之间的位移。4.根据权利要求3所述的加载装置，其特征在于，所述第二油缸根据所述位移传感器测量到的所述第一位置和第二位置之间的位...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文伟，庞家志，张生鹏，马璐军，
申请(专利权)人：航天科工防御技术研究试验中心，
类型：发明
国别省市：北京,11