本发明专利技术提供一种大型复杂曲面工程结构均匀面载荷加载的试验装置与方法，包括支柱、反力梁、木质曲面加载器、钢制加载托架、钢制套筒、由PLC同步系统控制的液压千斤顶作动器及定位动滑轮组成。首先通过调节定位螺栓，固定立柱与反力梁；将目标实验结构置于反力梁顶梁的下方，将木质曲面加载器吊装置于顶梁与目标实验结构之间，钢制加载托板置于木质曲面加载器上方；将液压千斤顶作动器通过螺栓与钢制加载托板相连；最后通过调节定位动滑轮控制木质曲面加载器的水平，利用PLC同步顶升系统控制，进行实验载荷加载。本发明专利技术对带有复杂曲面的模型结构施加均匀面载荷，实现其强度考核工况，符合工程实际需求，有效提高带有复杂曲面工程结构的强度考核精度。结构的强度考核精度。结构的强度考核精度。
【技术实现步骤摘要】
一种大型复杂曲面工程结构均匀面载荷加载的试验装置与方法
[0001]本专利技术属于模型试验
，具体涉及一种大型复杂曲面工程结构均匀面载荷加载的试验装置与方法。
技术介绍
[0002]年来，随着航空，船海，运输载具的日益增多，结构物遭受冲击载荷威胁的可能性也日益提高，结构物抗冲击性能以及相关结构的安全性考核问题越来越受到重视。目前，对于该类问题的研究，多基于数值模拟仿真的研究手段，物理实验由于价格高昂，且实际工程结构物多由复杂曲面构成，面载荷施加困难，相关物理实验研究较少。但为了探究工程结构物的强度安全特性，验证数值仿真研究方法的有效性与准确性，开展模型试验是十分必要的。
[0003]对于工程结构物的受力分析，多可以等效为一准静态加载过程模拟，如船体在航行中受到的波浪载荷，装载产生的弯矩；机翼与导弹受到的气动载荷等，相关等效方法已受到了有关领域的认可。但与数值仿真研究不同，数值仿真研究可采用面载荷定义将载荷作用区域直接定义到大曲度的表面，而在实际物理实验中，多采用液压千斤顶作动器作为载荷的输入源，进行多点或单点直接加载。此时就会面临着由于点加载带来的载荷施加的不均匀性，难以模拟真实情况下冲击物与被冲击结构面与面相互接触的状态。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种大型复杂曲面工程结构均匀面载荷加载的试验装置与方法。
[0005]本专利技术的目的通过如下技术方案来实现：
[0006]一种大型复杂曲面工程结构均匀面载荷加载的试验装置，包括支柱、反力梁、木质曲面加载器、钢制加载托架、钢制套筒、液压千斤顶作动器、定位动滑轮及目标实验结构；支柱共计四根，为反力梁提供约束，由配套螺栓固定于地面；反力梁共计三根，其中两根侧梁通过螺栓与支柱固连，一根顶梁位于目标实验结构上方，通过螺栓与侧梁固连，为液压千斤顶作动器提供反力面；木质曲面加载器作为载荷的传递介质与目标实验结构直接接触；钢制加载托架与液压千斤顶作动器采用螺栓连接的方式固连，确保液压千斤顶作动器的加载位置稳定；钢制套筒包裹木质曲面加载器，限制变形；液压液压千斤顶作动器由PLC同步顶升系统控制，用于提供载荷输入，与钢制加载托架连接；定位动滑轮为四个，用于调节木质曲面加载器的位置。
[0007]进一步地，所述支柱底部设置刚性固定工装，与地面固连；支柱自上而下设置四列螺栓孔，用于调节反力梁的侧梁高度。
[0008]进一步地，所述反力梁的两根侧梁的两端打孔，与支柱通过螺栓连接；侧梁两侧打孔，顶梁两端打通，使侧梁与顶梁通过螺栓连接，定位顶梁高度；顶梁两侧打孔，用于与钢制
加载托架进行螺栓连接，定位液压千斤顶作动器的加载部位。
[0009]进一步地，所述木质曲面加载器分为：A型木质曲面加载器和B型木质曲面加载器；A型木质曲面加载器用于大面积均布载荷的施加，整体为木质拼接而成，根据目标实验结构尺寸和载荷加载区域确定木块长宽与厚度，底部加工出与目标实验结构接触面相贴合的曲面形状；B型木质曲面加载器用于局部载荷的均布施加，整体为木质方墩，底部大小与试验要求的加载区域面积一致；木质曲面加载器保持受压方向为木材顺纹方向。
[0010]进一步地，所述钢制加载托架包括底板和顶板，底板与顶板之间采用十字交叉的钢板焊接相连，并布置四根实心钢柱提高稳定性；钢制加载托架分为：A型钢制加载托架和B型钢制加载托架；A型钢制加载托架用于大面积均布载荷的施加，由平板钢材与纵横交错的T型材加筋组成，T型材面板宽度大于等于液压千斤顶作动器的法兰宽度，T型材面板纵横交错处开孔，开孔位置与液压千斤顶作动器的法兰开孔位置保持一致，孔径与作动器法兰孔径保持一致，通过螺栓连接；B型钢制加载托架用于局部载荷的施加，顶板侧边开孔，与反力梁螺栓连接，底部中心开孔，开孔位置与液压千斤顶作动器)的法兰开孔位置保持一致，通过螺栓连接；钢制加载托架的。
[0011]进一步地，所述钢制套筒分为：A型钢制套筒和B型钢制套筒；A型钢制套筒用于大面积均布载荷的施加，结构形式为T型材，面板包裹木质曲面加载器A侧边，腹板向外并设置定位孔；B型钢制套筒用于局部载荷的均布加载，分为上下两部分，以钢制板材为上下部分分隔，下部分包裹B型木质曲面加载器，上部分包裹液压千斤顶作动器的出力面。
[0012]进一步地，所述液压千斤顶作动器的法兰面开孔，用于与钢制加载托架连接，缸侧设置安装孔，安装拉绳式磁吸位移传感器，出力面与反力梁的顶梁相接触作动，位移传感器磁吸头吸附于顶梁，保持拉绳的垂直。
[0013]进一步地，所述四个定位动滑轮，配套钢链穿过A型钢制套筒的侧边定位孔，经过反力梁的顶梁垂于地面，通过拉动钢链调节A型木质曲面加载器的位置，提高均布载荷加载试验工况下木质曲面加载器与目标实验结构加载面的贴合度。
[0014]一种大型复杂曲面工程结构均匀面载荷加载的试验方法，首先通过调节定位螺栓，固定立柱与反力梁；其次将目标实验结构置于反力梁顶梁的下方，将木质曲面加载器吊装置于顶梁与目标实验结构之间，钢制加载托板置于木质曲面加载器上方；然后将液压千斤顶作动器通过螺栓与钢制加载托板相连；最后通过调节定位动滑轮控制木质曲面加载器的水平，利用PLC同步顶升系统控制，进行实验载荷加载。
[0015]本专利技术的有益效果在于：
[0016]本专利技术模拟真实情况下大型复杂曲面工程结构物的受力情况。通过支柱搭配反力梁的组合形式，可通过调节工装，针对不同尺寸的目标结构进行试验，适用性广且操作简单，具有极高的推广价值。本专利技术装置可代替传统单点式与多点式准静态加载试验形式，实现均布面载荷与局部面载荷下的均匀准静态加载过程模拟。本专利技术装置解决了带有复杂曲面工程结构物难以施加均匀面载荷的问题，可更精准稳定的采集获得目标结构的结构响应，具有较高的实用价值。
附图说明
[0017]图1是本专利技术的一种具体施例的均布面载荷实验装置布置形式示意图；
[0018]图2是本专利技术的另一种具体施例的局部面载荷实验装置布置形式示意图；
[0019]图3是本专利技术的一种具体施例的支柱示意图；
[0020]图4是本专利技术的一种具体施例的反力梁示意图；
[0021]图5是本专利技术的一种具体施例的A型木质曲面加载器示意图；
[0022]图6是本专利技术的一种具体施例的B型木质曲面加载器示意图；
[0023]图7是本专利技术的一种具体施例的A型钢制加载托架示意图；
[0024]图8是本专利技术的一种具体施例的B型钢制加载托架示意图；
[0025]图9是本专利技术的一种具体施例的A型钢制套筒示意图；
[0026]图10是本专利技术的一种具体施例的B型钢制套筒示意图；
[0027]图11是本专利技术的一种具体施例的液压千斤顶作动器示意图；
[0028]图12是本专利技术的一种具体施例的定位动滑轮示意图。
具体实施方式
[0029]下面结合附图对本专利技术做进一步描述。
[0030]如图1所示，本专利技术一种大型复杂曲面工程结构均匀面载荷加载的试验装置布本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种大型复杂曲面工程结构均匀面载荷加载的试验装置，其特征在于：包括支柱(1)、反力梁(2)、木质曲面加载器、钢制加载托架、钢制套筒、液压千斤顶作动器(6)、定位动滑轮(12)及目标实验结构(11)；支柱(1)共计四根，为反力梁(2)提供约束，由配套螺栓固定于地面；反力梁(2)共计三根，其中两根侧梁通过螺栓与支柱(1)固连，一根顶梁位于目标实验结构(11)上方，通过螺栓与侧梁固连，为液压千斤顶作动器提供反力面；木质曲面加载器作为载荷的传递介质与目标实验结构(11)直接接触；钢制加载托架与液压千斤顶作动器(6)采用螺栓连接的方式固连，确保液压千斤顶作动器(6)的加载位置稳定；钢制套筒包裹木质曲面加载器，限制变形；液压液压千斤顶作动器(6)由PLC同步顶升系统控制，用于提供载荷输入，与钢制加载托架连接；定位动滑轮(12)为四个，用于调节木质曲面加载器的位置。2.根据权利要求1所述的一种大型复杂曲面工程结构均匀面载荷加载的试验装置，其特征在于：所述支柱(1)底部设置刚性固定工装，与地面固连；支柱(1)自上而下设置四列螺栓孔，用于调节反力梁(2)的侧梁高度。3.根据权利要求1所述的一种大型复杂曲面工程结构均匀面载荷加载的试验装置，其特征在于：所述反力梁(2)的两根侧梁的两端打孔，与支柱(1)通过螺栓连接；侧梁两侧打孔，顶梁两端打通，使侧梁与顶梁通过螺栓连接，定位顶梁高度；顶梁两侧打孔，用于与钢制加载托架进行螺栓连接，定位液压千斤顶作动器(6)的加载部位。4.根据权利要求1所述的一种大型复杂曲面工程结构均匀面载荷加载的试验装置，其特征在于：所述木质曲面加载器分为：A型木质曲面加载器(3)和B型木质曲面加载器(7)；A型木质曲面加载器(3)用于大面积均布载荷的施加，整体为木质拼接而成，根据目标实验结构(11)尺寸和载荷加载区域确定木块长宽与厚度，底部加工出与目标实验结构(11)接触面相贴合的曲面形状；B型木质曲面加载器(7)用于局部载荷的均布施加，整体为木质方墩，底部大小与试验要求的加载区域面积一致；木质曲面加载器保持受压方向为木材顺纹方向。5.根据权利要求1所述的一种大型复杂曲面工程结构均匀面载荷加载的试验装置，其特征在于：所述钢制加载托架包括底板和顶板，底板与顶板之间采用十字交叉的钢板焊接相连，并布置四根实心钢柱提高稳定性；钢制加载...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭君，赵华讯，朱玥瑶，许江，王爽，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：
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