一种侧边自由的长桁截止端试验测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及复合材料力学性能测试技术领域，提供了一种侧边自由的长桁截止端试验测试装置，包括试验件和试验夹具；试验件包括蒙皮、长桁、假肋、试验件端部增强垫片；假肋设置在肋站位面处，长桁在假肋两侧对称布置，长桁在肋站位处截止，试验件端部增强垫片设置在所述长桁的端部；蒙皮设置横向加强构件；试验夹具包括端部夹具、假肋支撑夹具和蒙皮面外支撑夹具；端部夹具用于对试验件端部进行夹持，假肋支撑夹具用于对假肋进行夹持，蒙皮面外支撑夹具用于约束蒙皮面外方向的位移和转动。本实用新型专利技术试验夹具与试验件配套设计，试验件及试验夹具简单合理，制造成本低；试验装置新颖简单、实用性高、具有很高的推广应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种侧边自由的长桁截止端试验测试装置
本技术涉及复合材料力学性能测试
，特别涉及一种侧边自由的长桁截止端试验测试装置。
技术介绍
目前复合材料加筋壁板结构在飞机结构中得到了广泛的应用。对于机身、机翼或尾翼等结构，通常采用T型、工型、帽型长桁加筋壁板结构，长桁和蒙皮之间通常采用共固化、共胶接、二次交接等成型方式。根据实际结构的功能、连接等方面的要求，长桁不可避免的需要在蒙皮一定位置截止，因此在加筋壁板结构中会出现长桁截止端。长桁截止端处由于结构构型和刚度的改变会导致该部分出现应力集中，导致长桁截止端出现脱粘或者分层等破坏。因此在结构设计中需要对长桁截止端处进行重点关注。根据实际部件外形尺寸、连接、功能等方面的要求，目前存在多项专利对长桁截止端的设计形式进行专利保护，其中比较有代表性的专利有3个：一种长桁端头设计方法来自StringerStiffenedAircraftCompositeStructures专利号EP3040268A1。该方案在长桁端头和端头处支撑结构的设计采用和支撑结构腹板直接相连的方式。该种构型使载荷直接由长桁传递到支撑结构腹板位置，传力更加高效。第二种长桁端头设计方案来自LoadTransferDevicesatStringerRun-out专利号US20120234978A1。该构型设计了一个套将长桁端头完全套住，并且将长桁腹板和长桁缘条分别和这个套筒连接。该设计方案能够将端头载荷分别从腹板和缘条上传递到蒙皮上去，增加了传递载荷的路径使传载均匀，从而避免端头出现应力集中。第三种长桁端头设计方案来自OptimizedStringerRun-outZonesinAircraftComponents专利号US2013/0101801A1。该检索专利对长桁端头区域进行了优化，通过长桁端头不同形状，不同斜削角设计等优化长桁端头的传力。关于长桁截止端试验装置及方法的专利较少，经查询比较典型的几种方案如下：方案一、《金属机翼长桁梢部拉伸试验研究》(来自《民用飞机设计与研究》2015年03期，作者柯志强)中提到了一种针对金属长桁端头的试验方案。该试验方案选取单个长桁典型端头结构设计试验件，试验件由长桁和蒙皮组成。试验件分为三组,试验件A-1、试验件A-2和试验件A-3，对应斜削角度分别为15°、30°和45°；该试验设计了边界支持夹具来模拟两种边界条件:(a)蒙皮两侧边支持。通过夹具对试验件蒙皮侧边的夹持，限制蒙皮侧边的面外变形。(b)翼肋的支撑。通过螺栓顶住翼肋连接区的长桁缘条，限制试验件在翼肋连接区的面外变形，模拟翼肋在该位置的面外刚度。方案二、国内某机翼项目机翼长桁端头选型试验。分别选择了五种不同长桁端头，分别选取长桁不同斜削角以及斜削方式进行选型试验。为了保证试验考核区两侧边的边界条件的真实，采用三长桁试验件。试验在壁板拉压试验平台上进行，试验件通过安装在两端的夹板连接到平台过渡端上，并且采用侧向支持与试验件肋假件相连，限制翼肋处机翼蒙皮的面外位移，同时可沿着滑轨轴向移动，加载时不会限制试验件的轴向变形。2个液压作动筒安装高度与试验件刚心一致，保证施加轴向拉伸/压缩载荷不会给试验件引起附加弯矩。压缩试验时在试件非夹持端两边施加刀口以防止屈曲。方案三、国内某机身攻关项目长桁截止端试验。该试验采用单长桁构型，针对拉伸和压缩试验分别设置了不同的夹具。拉伸试验件端部采用加载夹具和试验件螺栓连接，在长桁截止端中间设置了侧向支持夹具模拟肋对试验件的面外支撑。对于压缩试验件，端部采用灌封结构，并直接将试验件放置在试验台上进行加载，在两个长桁截止端中间位置以及长桁侧边蒙皮分别设置侧向支持夹具限制试验件中部的位移。以上3种试验方案的不足：方案一：蒙皮侧边支撑夹具没有和外部结构相连接，对蒙皮侧边支撑结构不足。方案二：多长桁试验件尺寸较大，对加载设备要求较高，疲劳加载效率较低、难度较大。方案三：针对帽型长桁结构并且对于拉伸和压缩试验分别设置不同的夹具，制造成本较高。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术的不足，提供了一种侧边自由的长桁截止端试验测试装置。本技术采用如下技术方案：一种侧边自由的长桁截止端试验测试装置，包括试验件和试验夹具；所述试验件，包括蒙皮、长桁、假肋、试验件端部增强垫片；所述假肋设置在肋站位面处，所述长桁在所述假肋两侧对称布置，所述长桁在肋站位处截止，所述试验件端部增强垫片设置在所述试验件的端部；所述试验夹具，包括端部夹具、假肋支撑夹具和蒙皮面外支撑夹具；所述端部夹具用于对长桁端部的所述试验件端部增强垫片进行夹持，所述假肋支撑夹具用于对所述假肋进行夹持，所述蒙皮面外支撑夹具用于约束蒙皮面外方向的位移和转动。进一步的，所述试验件包括试验考核区和非试验考核区；长桁腹板在肋站位处截止，所述假肋两侧的第一长桁截止端、第二长桁截止端均为试验考核区长桁截止端；长桁腹板在夹持区截止，第一夹持区截止端和第二夹持区截止端均为非试验考核区截止端；所述端部增强垫片在夹持区截止端处开槽，所述端部夹具通过液压夹持在所述端部增强垫片上。进一步的，所述端部夹具包括端部夹块和设置在所述端部夹块上的U形槽；所述U形槽避免了夹持长桁腹板，模拟分段长桁结构的真实受力。进一步的，考核区蒙皮的宽度取实际结构的长桁间距，靠近端部夹持区蒙皮进行加宽处理。进一步的，所述端部增强垫片粘贴在试验件端部的蒙皮上。进一步的，所述假肋支撑夹具包括支持立柱、滑轨、支持横梁、假肋夹块、弹簧；所述支持立柱间设置2个支持横梁，2个支撑横梁之间设置滑轨，所述滑轨上设置所述假肋夹块；假肋夹块与支持横梁间设置弹簧，所述假肋夹块可沿滑轨上下滑动(弹簧平衡假肋支持夹具的重力，使假肋在自由状态下保持在假肋中面位置，防止给假肋增加额外的载荷)；所述假肋能在所述假肋夹块的夹持下通过所述滑轨沿长桁轴向移动。进一步的，所述蒙皮面外支撑夹具包括蒙皮加强构件、连接结构和支撑结构；所述蒙皮加强构件设置在蒙皮的非试验考核区，以加强所述试验件横向的刚度从而防止蒙皮发生先失稳；所述连接结构将所述蒙皮加强构件与所述支撑结构连接固定或可拆卸连接固定。进一步的，所述蒙皮加强构件沿蒙皮宽度方向设置。进一步的，所述假肋支撑夹具的夹块与所述假肋之间通过拧紧螺栓夹紧。利用本技术进行侧边自由的长桁截止端试验测试方法，包括如下步骤：S1、上端部夹具夹持试验件上部的试验件端部增强垫片，使试验件自然垂直；S2、调整下端部夹具的位置，对中试验件下端部并夹紧下部的试验件端部增强垫片，完成试验件下部的夹持；S3、调整蒙皮面外夹具的位置，完成蒙皮面外夹具的固定；S4、调整假肋支撑夹具的位置，使夹持中面与假肋中面位于同一水平面，夹紧假肋。进一步的，步骤S4中，假肋支撑夹具的夹块与假肋之间通过拧紧螺栓夹紧。本技术的有益效果为：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种侧边自由的长桁截止端试验测试装置，其特征在于，包括试验件和试验夹具；/n所述试验件，包括蒙皮、长桁、假肋、试验件端部增强垫片；所述假肋设置在肋站位面处，所述长桁在所述假肋两侧对称布置，所述长桁在肋站位处截止，所述试验件端部增强垫片设置在所述试验件端部夹持区域；所述试验件包括试验考核区和非试验考核区，试验考核区蒙皮的宽度取实际结构的长桁间距，靠近端部夹持区蒙皮进行加宽处理；/n所述试验夹具，包括用于对所述试验件端部进行夹持的端部夹具、用于对所述假肋进行夹持的假肋支撑夹具、及用于约束蒙皮面外方向的位移和转动的蒙皮面外支撑夹具。/n

【技术特征摘要】
1.一种侧边自由的长桁截止端试验测试装置，其特征在于，包括试验件和试验夹具；
所述试验件，包括蒙皮、长桁、假肋、试验件端部增强垫片；所述假肋设置在肋站位面处，所述长桁在所述假肋两侧对称布置，所述长桁在肋站位处截止，所述试验件端部增强垫片设置在所述试验件端部夹持区域；所述试验件包括试验考核区和非试验考核区，试验考核区蒙皮的宽度取实际结构的长桁间距，靠近端部夹持区蒙皮进行加宽处理；
所述试验夹具，包括用于对所述试验件端部进行夹持的端部夹具、用于对所述假肋进行夹持的假肋支撑夹具、及用于约束蒙皮面外方向的位移和转动的蒙皮面外支撑夹具。


2.如权利要求1所述的侧边自由的长桁截止端试验测试装置，其特征在于，长桁腹板在肋站位处截止，所述假肋两侧的第一长桁截止端、第二长桁截止端均为试验考核区长桁截止端；长桁腹板在夹持区截止，第一夹持区截止端和第二夹持区截止端均为非试验考核区截止端；所述端部增强垫片在夹持区截止端处开槽，所述端部夹具通过液压夹持在所述端部增强垫片上。


3.如权利要求2所述的侧边自由的长桁截止端试验测试装置，其特征在于，所述端部夹具包括端部夹块和设置在所述端部夹块上的U形槽。

【专利技术属性】
技术研发人员：尚海江，李星，温顺达，李程辉，李梦琳，
申请(专利权)人：中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心，中国商用飞机有限责任公司，
类型：新型
国别省市：北京;11