一种柔性蒙皮结构的力热联合试验方法技术

本发明专利技术提出一种柔性蒙皮结构的力热联合试验方法，属于材料性能试验技术领域，包括如下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种柔性蒙皮结构的力热联合试验方法


[0001]本专利技术涉及材料性能试验
，具体涉及一种柔性蒙皮结构的力热联合试验方法
。

技术介绍

[0002]为研究柔性蒙皮结构在力热联合载荷作用下的结构安全性问题，建立了适用于柔性蒙皮结构这种特殊结构系统的力热联合试验方法，用于考核柔性蒙皮结构在力热联合载荷作用下强刚度是否满足设计要求
。
[0003]在柔性蒙皮结构的力热联合试验中，需要综合考虑柔性蒙皮结构表面承受的气动载荷和加热条件
。
对一般的刚性体或弹性体加载时，可以采用分布加载方式进行模拟气动力，但是由于柔性蒙皮结构刚度较低，采用分布加载方式会使柔性蒙皮结构加载点局部区域产生大变形，甚至可能会造成柔性蒙皮结构破损
。
现有技术中的替代方案是采用皮囊加载，采用皮囊加载可以使柔性蒙皮结构表面受力更加均匀，能够避免局部产生大变形，模拟气动载荷效果较好
。
考虑加热条件时，传统方案是在柔性蒙皮结构上
、
下表面布置双排石英灯进行加热，但是若采用皮囊加载方案，由于模拟气动力的皮囊加载是在柔性翼下表面进行，导致设置气囊的一侧无法布置石英灯
。
[0004]综上，现有技术方案应用于柔性蒙皮结构的力热联合试验时效果不理想，不能同时实现对气动载荷和加热条件的模拟效果，进行柔性蒙皮结构试验时气动载荷和加热条件模拟效果不理想，需要做出改进
。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种柔性蒙皮结构的力热联合试验方法，目的是解决现有技术中柔性蒙皮结构试验时气动载荷和加热条件模拟效果不理想的问题
。
[0006]本专利技术的目的是通过如下技术方案实现的：
[0007]一种柔性蒙皮结构的力热联合试验方法，采用单侧加热
、
单侧加载的力热联合试验方案，包括如下步骤：
[0008]S100、
对待测产品和试验装置进行固定
[0009]对柔性蒙皮结构的四边进行固支，约束其沿各个方向的平动和转动自由度；
[0010]在待试验的柔性蒙皮结构上表面布设石英灯，下表面布设皮囊；
[0011]在柔性蒙皮结构表面布设位移传感器
、
应变片和温度传感器；
[0012]S200、
进行静力加载并保持
[0013]首先对皮囊充气，进行静力加载，加载至
n
倍试验使用载荷时停止加载，并保持载荷大小不变；
n
＞1；
[0014]S300、
进行热负荷加载
[0015]静力加载完成后，保持皮囊内压强大小不变，打开石英灯对柔性蒙皮结构的上表面进行加热，通过温度传感器对上表面温度进行测量；
[0016]S400、
测点数据收集和处理
[0017]进行静力加载和热负荷加载过程中，记录各个应变
、
位移测点的数据，得到应变
‑
载荷曲线和位移
‑
载荷曲线，根据曲线确定达到设计载荷时的应变大小和位移大小；
[0018]S500、
对试验数据进行后处理分析，验证产品是否满足强度和刚度要求
[0019]对试验数据进行后处理分析，验证柔性蒙皮结构是否满足强度和刚度要求，完成力热联合试验
。
[0020]作为优选方案，对柔性蒙皮结构的四边进行固支步骤中，采用对柔性蒙皮结构的四边通过螺栓连接与固定试验台面进行连接的方式，模拟固支边界条件，约束柔性蒙皮结构沿各个方向的平动和转动自由度
。
[0021]作为优选方案，石英灯为
10
根功率为
3kW
的单排石英灯
。
[0022]作为优选方案，皮囊采用弹性模量为
5MPa
的橡胶材料制成
。
[0023]作为优选方案，进行静力加载步骤中，
n
的取值范围为
[1.2
，
2]。
[0024]作为优选方案，进行热负荷加载步骤中，进行热负荷加载时从室温开始，按照每增加
50℃
为一级的方式逐级加温，最终达到试验条件
。
[0025]作为优选方案，柔性蒙皮结构包括上面板
、
下面板和梯形波纹板，上面板和下面板平行设置，梯形波纹板在上面板和下面板之间
。
[0026]作为优选方案，位移传感器有一处，布置在梯形波纹板的几何中心，方向与上面板及下面板平行设置，通过导线连接到信号采集装置，用于监测柔性蒙皮结构几何中心位置的实时位移；位移传感器采用直流差动式位移传感器或激光位移传感器，测量量程为0～
50mm。
[0027]作为优选方案，应变片有5个，均匀布置在柔性蒙皮结构上表面外侧，粘贴固定；应变片采用测量量程为0～
2000
με
的中温电阻式应变片
。
[0028]作为优选方案，温度传感器布置在柔性蒙皮结构上表面几何中心；温度传感器采用2个接触式
K
型热电偶，测量量程为0～
1000℃。
[0029]本专利技术所取得的有益技术效果是：
[0030]通过开展柔性蒙皮结构力热联合试验，获取柔性蒙皮结构应变
、
位移等参数随加载大小和加热温度的变化数据，能够用于验证力热载荷作用下柔性蒙皮结构强刚度是否满足设计要求
。
采用单侧加热
、
单侧加载的力热联合试验方案，适用于柔性蒙皮结构，保证了皮囊加载和石英灯加热同步进行，解决了现有技术中柔性蒙皮结构试验时气动载荷和加热条件模拟效果不理想的问题，具有突出的实质性特点和显著的进步
。
附图说明
[0031]图1是本专利技术其中一种具体实施例的柔性蒙皮结构方案示意图；
[0032]图2是本专利技术其中一种具体实施例的试验边界条件示意图；
[0033]图3是本专利技术其中一种具体实施例的试验加载方案示意图；
[0034]图4是本专利技术其中一种具体实施例的位移测点示意图；
[0035]图5是本专利技术其中一种具体实施例的应变测点示意图；
[0036]图6是本专利技术其中一种具体实施例的温度测点示意图
。
具体实施方式
[0037]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术的技术方案做进一步详细说明
。
显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术要求保护的范围
。
[0038]一种柔性蒙皮结构的力热联合试验方法具体实施例，采用单侧加热
、
单侧加载的力热联合试验方案，能够保证皮囊加载和石英灯加热同步进行，用于考核柔性蒙皮结构在力热联合载荷作用下强刚度是否满足设计要求，为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种柔性蒙皮结构的力热联合试验方法，其特征在于，采用单侧加热
、
单侧加载的力热联合试验方案，包括如下步骤：
S100、
对待测产品和试验装置进行固定对柔性蒙皮结构的四边进行固支，约束其沿各个方向的平动和转动自由度；在待试验的柔性蒙皮结构上表面布设石英灯，下表面布设皮囊；在柔性蒙皮结构表面布设位移传感器
、
应变片和温度传感器；
S200、
进行静力加载并保持首先对皮囊充气，进行静力加载，加载至
n
倍试验使用载荷时停止加载，并保持载荷大小不变；
n
＞1；
S300、
进行热负荷加载静力加载完成后，保持皮囊内压强大小不变，打开石英灯对柔性蒙皮结构的上表面进行加热，通过温度传感器对上表面温度进行测量；
S400、
测点数据收集和处理进行静力加载和热负荷加载过程中，记录各个应变
、
位移测点的数据，得到应变
‑
载荷曲线和位移
‑
载荷曲线，根据曲线确定达到设计载荷时的应变大小和位移大小；
S500、
对试验数据进行后处理分析，验证产品是否满足强度和刚度要求对试验数据进行后处理分析，验证柔性蒙皮结构是否满足强度和刚度要求，完成力热联合试验
。2.
根据权利要求1所述的力热联合试验方法，其特征在于，所述对柔性蒙皮结构的四边进行固支步骤中，采用对柔性蒙皮结构的四边通过螺栓连接与固定试验台面进行连接的方式，模拟固支边界条件，约束柔性蒙皮结构沿各个方向的平动和转动自由度
。3.
根据权利要求1所述的力热联合试验方法，其特征在于，所述石英灯为
10
根功率为
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑宇宁，王振峰，王一凡，杨鑫鑫，杨浩，黄建栋，王捷冰，郭辰昉，乔逸飞，张宁宁，毛亚楠，齐征，王晨，常健，孙京阳，
申请(专利权)人：北京临近空间飞行器系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：