【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及力学试验件上的加载接头及其设计方法领域。
技术介绍
1、传统的力学试验往往需要在试验件表面连接胶布带或拉压垫等加载装置，以实现试验载荷的施加。这种方式存在以下问题：
2、a)胶布带或拉压垫在长期使用后易发生胶层老化，与试验件连接的可靠性降低，在试验过程中容易脱粘，影响试验安全；
3、b)对于表面积小、单位面积载荷大的试验件，使用胶布带或拉压垫可能会将试验件表面大部分区域覆盖，没有足够的空间再布置其他试验装置，比如应变片、位移传感器、温度传感器等，给试验实施和监控带来困难；
4、c)对于表面积更小的试验件，结构表面空间的不足往往使得胶布带或拉压垫无法粘贴，需要设计特殊的试验夹具来加载，大大增加了试验成本。
5、针对以上问题，国内外学者和工程技术人员开展了广发研究，形成了一些技术成果。
6、具体如下：
7、公告号为cn214251829u的技术专利中提出了一种用于斜向加载的拉压垫装置，能够满足在斜向加载的情况下不产生附加弯矩，使加载面的受力均匀，提高拉压垫与试验件连接的稳定性，降低脱粘风险；
8、公开号为cn106153319a的专利技术专利申请中提出了一种用于飞机静力试验中模拟前机身载荷的加载装置，该装置与试验件相连实现载荷施加，避免在非考核区域使用真实结构；
9、公告号为cn211543937u的技术专利中提出了一种飞机复合材料盒段试验件结构，简化了试验非考核区域的结构形式，便于试验载荷施加；
10、公告号为
11、公告号为cn107521721b的专利技术专利中提出了一种全尺寸疲劳试验中机身航向载荷加载设计方法和加载接头，简化了机身航向载荷的施加。
12、以上现有技术有的对传统加载装置进行了优化，在某些情况下降低了脱粘风险，但并未从根本上改变加载方式，无法解决表面积小的试验件加载问题；有的通过设计专用加载结构与试验件连接来施加载荷，在专用加载结构上依然粘贴胶布带或拉压垫等传统装置，试验中脱粘的风险依然存在；有的在试验件制成后再连接加载接头，需要新增紧固件开孔，破坏试验件结构完整性，影响试验考核。
技术实现思路
1、本专利技术针对以上问题，提出了一种力学试验件上的加载接头的设计方法，通过在试验件上新增加载接头设计特征，接头与试验件作为一个整体加工制造，无需通过紧固件或其他方式连接，替代传统的加载装置。
2、本专利技术的技术方案为：所述加载接头包括与力学试验件表面连为一体的耳片，所述耳片中具有耳孔，按以下步骤进行设计：
3、首先确定耳片与试验件一体成型，耳片材料与试验件材料一致；
4、然后确定试验件载荷f的大小和方向，确定载荷力线与试验件外表面的交汇点q，并将耳片中耳孔的圆心o设计在载荷f的作用点a与交汇点q的延长线上；
5、此后依次确定耳孔直径d，确定圆心o的位置，确定耳片厚度t，耳片与试验件交汇区域的宽度w，根部倒角半径r。
6、进一步的，当试验件载荷f具有多个方向时，所述耳片也具有多个，每个试验件载荷f对应其中一个耳片。
7、关于设计参数的边界条件：
8、耳孔直径其中τu是加载接头耳片材料的剪切极限强度；
9、考虑到耳孔中的螺栓剪切面积为在试验载荷下螺栓不能破坏，螺栓材料强于耳片材料，保守的取耳片材料的剪切强度τu，保守的按一个剪切面考虑，需保证即
10、耳片厚度由于耳孔的挤压面积为dt，耳孔须在试验载荷f的作用下不发生挤压屈服，耳片材料的挤压屈服强度为σbry，需保证dtσbry≥f，又由于保证即可，也就是材料剪切强度小于挤压屈服强度，保守的取
11、圆心o到耳片边缘或根部任意位置的距离e≥1.5d；
12、由于除了要保证耳孔内不发生挤压屈服，还要保证耳片本体材料不发生拉伸屈服，耳片的最小静拉伸面积为2(e-d/2)t，σty是试验件材料的拉伸屈服强度，需保证(e-d/2)tσty≥f，又由于因此只需要即可，材料的拉伸屈服大于剪切强度，因此只需要即可，又由于因此只需要(e-d/2)≥d即可，即e≥1.5d；
13、耳片与试验件交汇区域的宽度w≥2e；
14、除了要保证耳孔内不发生挤压屈服、耳孔周围的耳片本体材料不发生拉伸屈服，还要保证耳片根部不发生拉伸屈服，耳片根部的静拉伸面积为wt，因此需要保证wtσty≥f，由于(e-d/2)tσty≥f，因此只需要w≥(e-d/2)即可，又由于e≥1.5d，因此需w≥d，同时为了便于加工，耳片根部与试验件之间需夹角≥90°，应保证w≥2e；
15、耳片根部与试验件本体光滑过渡，根部倒角半径r≥5mm，使得加工方便，同时避免应力集中。
16、本专利技术所涉及的接头耳片可以依据实际使用情况设计成任意衍生型，包括尺寸、外形、位置、数量等。试验件外表面可以是平面，也可以是曲面或任意其他形状，从而使得本专利技术适用于各类应用场景，可稳定的对试验件施加载荷。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种力学试验件上的加载接头的设计方法，其特征在于，所述加载接头包括与力学试验件表面连为一体的耳片，所述耳片中具有耳孔，按以下步骤进行设计：
2.根据权利要求1所述的一种力学试验件上的加载接头的设计方法，其特征在于，当试验件载荷F具有多个方向时，所述耳片也具有多个，每个试验件载荷F对应其中一个耳片。
3.根据权利要求1所述的一种力学试验件上的加载接头的设计方法，其特征在于，耳孔直径其中τu是加载接头耳片材料的剪切极限强度；
【技术特征摘要】
1.一种力学试验件上的加载接头的设计方法，其特征在于，所述加载接头包括与力学试验件表面连为一体的耳片，所述耳片中具有耳孔，按以下步骤进行设计：
2.根据权利要求1所述的一种力学试验件上的加载接头的设计方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：何志全，王隽永，朱智毅，聂宏，魏小辉，王显珺，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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