【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种复合材料曲板外压与剪切组合作用试验件及加载方法，属于航空航天实验与复合材料结构力学领域。
技术介绍
1、随着飞行器速度越来越快和服役环境越来越极端，复合材料曲板结构在外压与剪切载荷组合作用下的屈曲问题必须被考虑。一些飞机在高速机动飞行时，复合材料曲板翼面在气动压力与剪切载荷的组合作用下出现了非常明显的屈曲变形，因此，复合材料曲板翼面蒙皮在气动压力与剪切载荷的组合作用下的屈曲问题必须被考虑。复合材料潜水器在深海航行时，其复合材料曲板结构受到海水压力与剪切载荷的组合作用。2023年6月18日，“泰坦”号复合材料结构潜水器进行了首次商业化载人下潜，在下降1小时45分钟之后失联，最后一次发现是在3800米深处。经研究确认该复合材料结构潜水器发生内爆。复合材料结构在承受内压方面有一定的优势(纤维主要承受拉力)，但是复合材料结构在承受外压的能力相对就要弱一些，特别是外压作用下的抗屈曲性能。当复合材料密闭结构在外压作用下发生屈曲时，密闭结构内部的空气急剧压缩，这就增大了复合材料结构发生内爆的可能性。
2、目前，国内外没有复合材料曲板结构外压与剪切载荷组合作用研究的相关报道，执行相应的研究缺少相应的试验件。相对于复合材料平板剪切试件，曲板边及其附近曲面的夹持更为复杂，夹持边框需要一些特殊的细节设计来完成对曲板边及其附近曲面的夹持。复合材料曲板结构外压与剪切载荷组合载荷的施加是一个难点，国内的相关报道很少，专利技术人之前针对复合材料平板结构提出了一种外压与剪切载荷施加方法，即，剪切载荷和外压通过特殊的操作同时直接施加
技术实现思路
1、本专利技术要解决的问题是：复合材料曲板外压与剪切载荷组合作用试验件设计及加载方法；复合材料曲板直边及其附近曲面的夹持与夹持边框设计；复合材料曲板曲边及其附近曲面的夹持与夹持边框设计；试验件剪切载荷与外压的组合施加与控制。
2、本专利技术解决技术问题所采用的技术方案是：一种复合材料曲板外压与剪切组合作用试验件及加载方法，该试验件包括复合材料曲板、复合材料曲板直边夹持边框和复合材料曲板曲边夹持边框三部分。复合材料曲板直边夹持边框包括直边夹持上边框和直边夹持下边框。复合材料曲板直边及其附近曲面被直边夹持上边框与直边夹持下边框夹持在中间，通过沉头螺钉连接固定。复合材料曲板曲边夹持边框包括曲边夹持上边框和曲边夹持下边框。复合材料曲板曲边及其附近曲面被曲边夹持上边框与曲边夹持下边框夹持在中间，通过沉头螺钉连接固定。该试验件通过实验装置可被施加剪切载荷与外压载荷，试验件在外压与剪切应力组合作用下发生屈曲。实验装置由压力容器和夹持系统组成，夹持系统由一对大滑板和一对小滑板组成。复合材料曲板试验件与小滑板通过转动连接销转动连接。大滑板的端部有u型槽，它与小滑板的侧部凸缘相配合，小滑板的端部也有u型槽。小滑板、试验件和大滑板的安装顺序为：先把一个小滑板滑入大滑板至适当位置，用螺钉把小滑板与大滑板连接固定，然后滑入试验件，试验件夹持部分与小滑板端部u型槽相配合，并用转动连接螺栓与其转动连接，然后滑入另一块小滑板，与试验件转动连接，试验机夹头夹住两个小滑板，把小滑板向上拉伸到一定的位置(施加剪切载荷，拉伸的距离控制剪切载荷大小)，然后用螺钉把滑动小滑板固定在大滑板上(在试验件上形成剪切应力)，最后用螺栓和螺母把大滑板安装到压力容器上，渐进施加外压。
3、与现有技术相比，本专利技术的优点是：
4、1、试验件首先通过施加剪切载荷得到剪切应力，然后固定试验件，这样操作的好处是剪切应力会对试验件在外压作用下的屈曲行为产生影响，并且这个影响是可以控制的；2、复合材料曲板的直边和曲边可被试验件边框有效夹持；3、试验件外压与剪切组合载荷的施加简单、可行。
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1.一种复合材料曲板外压与剪切组合作用试验件，其特征在于：包括复合材料曲板、复合材料曲板直边夹持边框和复合材料曲板曲边夹持边框，复合材料曲板直边夹持边框包括直边夹持上边框和直边夹持下边框，复合材料曲板直边及其附近曲面被直边夹持上边框与直边夹持下边框夹持在中间，通过沉头螺钉连接固定，复合材料曲板曲边夹持边框包括曲边夹持上边框和曲边夹持下边框，复合材料曲板曲边及其附近曲面被曲边夹持上边框与曲边夹持下边框夹持在中间，通过沉头螺钉连接固定，该试验件通过实验装置可被施加剪切载荷与外压载荷，试验件在外压与剪切应力组合作用下发生屈曲。
2.如权利要求1所述的一种复合材料曲板外压与剪切组合作用试验件的加载方法，其特征在于：试验件与两个小滑板转动连接，其中的一个小滑板与大滑板固定连接，用试验机夹头夹住两个小滑板，把另一个小滑板向上拉伸到一定的位置，然后用螺钉把该小滑板固定在大滑板上，在试验件上形成剪切应力，最后用螺栓和螺母把大滑板安装到压力容器上，通过压力容器渐进施加外压。
【技术特征摘要】
1.一种复合材料曲板外压与剪切组合作用试验件，其特征在于：包括复合材料曲板、复合材料曲板直边夹持边框和复合材料曲板曲边夹持边框，复合材料曲板直边夹持边框包括直边夹持上边框和直边夹持下边框，复合材料曲板直边及其附近曲面被直边夹持上边框与直边夹持下边框夹持在中间，通过沉头螺钉连接固定，复合材料曲板曲边夹持边框包括曲边夹持上边框和曲边夹持下边框，复合材料曲板曲边及其附近曲面被曲边夹持上边框与曲边夹持下边框夹持在中间，通过沉头螺钉连接固定，该试...
【专利技术属性】
技术研发人员：李成虎，韩观林，
申请(专利权)人：北京航空航天大学宁波创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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