静动态联合加载系统及试验方法技术方案

本发明专利技术涉及一种静动态联合加载系统及试验方法，静动态联合加载系统包括支撑立柱装置、悬挂装置和静动态冲击加载试验装置，静动态冲击加载试验装置包括主体加载装置、蓄能调节装置和供能集成装置；支撑立柱装置包括立柱、板桁架和斜支撑梁，悬挂装置固定设置在板桁架下部，悬挂装置下端固定设置框架，蓄能调节装置固定设置在框架左侧；主体加载装置包括静态加载装置和动态加载装置；蓄能装置包括蓄能器、环形抱箍、L形底座、蓄能器球阀、电磁液能阀和压力显示表；供能集成装置包括蓄气瓶、气动气源装置、液压泵装置和移动平台。本发明专利技术能提供更符合真实海况下结构所受到的静动态联合载荷，得到的结构响应更加符合实际。得到的结构响应更加符合实际。得到的结构响应更加符合实际。

【技术实现步骤摘要】
静动态联合加载系统及试验方法


[0001]本专利技术涉及船舶与海洋工程模型测试与试验方法领域，更具体地说，涉及一种静动态联合加载系统及试验方法。

技术介绍

[0002]如今日益增长的海洋运输需求使得船舶向大型化、高速化方向发展，船舶首部外飘特征明显，其在实际波浪环境中航行时主要受到静水载荷、波浪载荷和砰击载荷，船体可能会遭受偶然性过载以及动态砰击过程，在短时间内受到较大的冲击载荷，严重时会导致船体板架屈曲并逐渐向整个横剖面扩展产生崩溃，因此对船舶结构的极限承载强度提出更高的要求。传统的极限强度问题往往采用静力逐步加载方式，忽略了波浪周期性作用以及短时间内极限波浪载荷和动态砰击载荷对船体结构承载能量的影响，没有考虑结构在动态载荷作用下的动力屈曲特性，另外传统的冲击加载装置一般采用落锤、摆锤、丝杠螺母等驱动加载，加载速度较低无法提供高频载荷，且传统冲击加载装置不能提供静动态联合加载形式，与实际情况不符，无法提供真实海况下船舶所受的载荷。
[0003]此外随着船舶工业不断发展，出现各种新型船舶，船舶结构除了常见的板和加筋板结构外某些部位还存在不规则形状的弯曲板及倾斜筋。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种静动态联合加载系统及试验方法，其能模拟复杂高海况下舰船结构遭遇静/动态载荷对舰船缩比舱段结构、箱型梁结构以及舰船局部结构模型进行等效加载，为船舶结构模型强度测试评估提供支撑。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种静动态联合加载系统，包括支撑立柱装置、悬挂装置和静动态冲击加载试验装置，所述静动态冲击加载试验装置包括主体加载装置、蓄能调节装置和供能集成装置；
[0006]所述支撑立柱装置包括立柱、板桁架和斜支撑梁，所述立柱包括左右两根竖向设置，所述板桁架固定设置在两根立柱的中上部，所述斜支撑梁斜向固定的设置在板桁架和立柱之间，所述斜支撑梁设置在板桁架上部且为两根，两根所述斜支撑梁与左右两侧的立柱均固定连接；
[0007]所述悬挂装置固定设置在板桁架下部，所述悬挂装置下端固定设置框架，所述蓄能调节装置固定设置在框架左侧；
[0008]所述主体加载装置包括静态加载装置和动态加载装置；所述静态加载装置包括静态加载液压缸、液压管路和电磁换向阀，所述框架内左右两侧分别对称设置两个静态加载液压缸，两个所述静态加载液压缸中间设置动态加载冲击缸，两个所述静态加载液压缸内都固定设置有电磁换向阀，两个所述静态加载液压缸外接液压管路，两个所述静态加载液压缸底端固定设置加载头；所述动态加载冲击缸外接气动管路，所述动态加载冲击缸底端固定设置加载锤头；
[0009]所述蓄能装置包括蓄能器、环形抱箍、L形底座、蓄能器球阀、电磁液能阀和压力显示表；所述蓄能器通过环形抱箍固定设置在L形底座上，所述蓄能器通过蓄能球阀控制，所述蓄能器底部总管路与电磁液能阀连接，所述电磁液能阀分别与液压管路和气动管路连接，所述电磁液能阀侧面设置有压力显示表；
[0010]所述供能集成装置包括蓄气瓶、气动气源装置、液压泵装置和移动平台；所述气动气源装置和液压泵装置固定在移动平台上；所述气动气源装置通过气源供能管路与蓄气瓶连接；所述液压泵装置通过供能管路与蓄能装置中的电磁液能阀连接。
[0011]按上述方案，所述框架与悬挂装置之间设置有缓冲橡胶。
[0012]按上述方案，所述气动气源装置内部包括从左至右依次连接的气压源、过滤器、空气过滤器、止回阀、气压调压阀、第一二位五通电磁阀、压力显示表和常闭型二位三通电磁阀；所述气压调节阀与供能集成系统中的蓄气瓶连接；所述第一二位五通电磁阀和常闭型二位三通电磁阀之间连接动态加载冲击缸。
[0013]按上述方案，所述液压泵装置内部包括液位计、空气过滤器、单向阀、电磁液流阀、三位四通电磁换向阀，所述液压泵装置内部三位四通电磁换向阀二位二通电磁球阀通过液压管路与外部蓄能调节装置中的电磁液流阀连接。
[0014]按上述方案，所述液压泵装置的不锈钢油箱容积为30
‑
50L。
[0015]按上述方案，所述静载液压缸最大压力为45T。
[0016]本专利技术还提供一种静动态联合加载系统的试验方法，包括以下步骤：
[0017]S1、根据实际海洋航行中静动态联合加载装置受到的联合外载荷作用分别等效为静态载荷P
s
和动态载荷P
d
，其中动态载荷包括作用周期同甲板板架一阶自振周期同阶的动态载荷P
d1
和高频砰击造成的附加冲击载荷P
d2
；
[0018]S2、确定静态载荷P
s
作用大小；
[0019]S3、确定动态载荷P
d1
和P
d2
作用大小；对于甲板板架所受与一阶自振周期同阶的动态载荷P
d1
采用形状采用正弦半波形式：
[0020]P
d1
＝P
m
·
sin(ωt) 0≤t≤T
[0021]其中，P
m
为载荷峰值，T为载荷周期，ω为载荷频率，
[0022]对于高频砰击造成的瞬时冲击载荷形式采用楔形体入水砰击实验采集的砰击载荷时历形式，爬升阶段采用三角正弦函数模拟，后半段采用指数形式来模拟：
[0023][0024]其中，t1为砰击载荷达到峰值时刻，A1，A2为砰击载荷衰退系数；
[0025]S4、将船体结构离散成若干简单加筋板、甲板板架以及箱型梁结构；
[0026]S5、将静动态冲击加载试验装置安装在试验室的支撑立柱装置上；
[0027]S6、确认液压泵装置对静载液压缸压力调节范围；
[0028]S7、确认动态加载冲击缸的加载锤头到目标构件的冲击距离；
[0029]S8、启动液压泵装置进行预调节，预先将蓄能调节装置中的电磁液流阀预调至1
‑
3MPa，使静载液压缸下压到目标构件上并进行固定，然后脱开球头的两半环，再次调节电磁液流阀的压力给静载液压缸，施加所需要的静载压力，加载完毕后，等待冲击气缸进行冲击
试验；
[0030]S9、启动气动气源装置，预先调节气动气源上的气压，然后启动操作箱上的电源按钮使动态加载冲击缸复位，当需进行冲击加载试验时，启动冲击按钮使动态加载冲击缸储气，延时后其锤头瞬间冲击目标构件，对其进行高速冲击加载，每按一次按钮，动态加载冲击缸提供冲击载荷加载一次。
[0031]实施本专利技术的静动态联合加载系统及试验方法，具有以下有益效果：
[0032]1、本专利技术可以进行静态及动态载荷联合加载，在满足船舶本身静态载荷下，模拟船舶实际运营过程中所受的与结构一阶自振周期同阶的动态载荷以及高频砰击造成的瞬时冲击载荷，满足实际工程试验需求；
[0033]2、本专利技术采用液压泵站装置为静载供能，采用气动气源装置为动载功能两个系统互不影响可以单独控制，可产生多种静动载荷组合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种静动态联合加载系统，其特征在于，包括支撑立柱装置、悬挂装置和静动态冲击加载试验装置，所述静动态冲击加载试验装置包括主体加载装置、蓄能调节装置和供能集成装置；所述支撑立柱装置包括立柱、板桁架和斜支撑梁，所述立柱包括左右两根竖向设置，所述板桁架固定设置在两根立柱的中上部，所述斜支撑梁斜向固定的设置在板桁架和立柱之间，所述斜支撑梁设置在板桁架上部且为两根，两根所述斜支撑梁与左右两侧的立柱均固定连接；所述悬挂装置固定设置在板桁架下部，所述悬挂装置下端固定设置框架，所述蓄能调节装置固定设置在框架左侧；所述主体加载装置包括静态加载装置和动态加载装置；所述静态加载装置包括静态加载液压缸、液压管路和电磁换向阀，所述框架内左右两侧分别对称设置两个静态加载液压缸，两个所述静态加载液压缸中间设置动态加载冲击缸，两个所述静态加载液压缸内都固定设置有电磁换向阀，两个所述静态加载液压缸外接液压管路，两个所述静态加载液压缸底端固定设置加载头；所述动态加载冲击缸外接气动管路，所述动态加载冲击缸底端固定设置加载锤头；所述蓄能装置包括蓄能器、环形抱箍、L形底座、蓄能器球阀、电磁液能阀和压力显示表；所述蓄能器通过环形抱箍固定设置在L形底座上，所述蓄能器通过蓄能球阀控制，所述蓄能器底部总管路与电磁液能阀连接，所述电磁液能阀分别与液压管路和气动管路连接，所述电磁液能阀侧面设置有压力显示表；所述供能集成装置包括蓄气瓶、气动气源装置、液压泵装置和移动平台；所述气动气源装置和液压泵装置固定在移动平台上；所述气动气源装置通过气源供能管路与蓄气瓶连接；所述液压泵装置通过供能管路与蓄能装置中的电磁液能阀连接。2.根据权利要求1所述的静动态联合加载系统，其特征在于，所述框架与悬挂装置之间设置有缓冲橡胶。3.根据权利要求1所述的静动态联合加载系统，其特征在于，所述气动气源装置内部包括从左至右依次连接的气压源、过滤器、空气过滤器、止回阀、气压调压阀、第一二位五通电磁阀、压力显示表和常闭型二位三通电磁阀；所述气压调节阀与供能集成系统中的蓄气瓶连接；所述第一二位五通电磁阀和常闭型二位三通电磁阀之间连接动态加载冲击缸。4.根据权利要求1所述的静动态联合加载系统，其特征在于，所述液压泵装置内部包括液位计、空气过滤器、单向阀、电磁液流阀、三位四通电磁换向阀，所述液压泵装置内部三位四通电磁换向阀二位二通电磁球阀通过液压管路与外部蓄能调节装置中的电磁液流阀连接。5.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王一雯，王妙珠，郑成，周沪，孔祥韶，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：