【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于流体力学，尤其涉及一种用于测量砰击压力的可变刚度的二维试验模型及方法。
技术介绍
1、结构入水砰击问题是一个重要的研究领域，在船舶、水上飞机等领域都有重要的应用，如船舶在波浪航行过程中，会出现反复的出入水现象，在入水砰击瞬间产生巨大的砰击载荷，可能对船舶局部结构造成损坏。在实际过程中，由于结构具有弹性效应，导致砰击载荷会受结构的弹性振动的影响，并且由于砰击载荷的变化，结构响应也随之改变，在面对这种复杂的强非线性的流固耦合问题，由于机理复杂，目前仍然缺少一种成熟的方法来预报砰击载荷。
2、试验研究作为研究入水砰击现象直接有效的方法，可为入水砰击理论研究提供可靠的基础数据，而目前在对流固耦合效应下的入水砰击试验的研究中，为了分析不同刚度的影响，现有技术分别设置不同刚度的试验模型，但试验成本没有有效改善。
3、通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术试验结构复杂，系统稳定性差，操作繁琐，对不同刚度模型需重复制作，增加了试验成本，而且现有技术在入水砰击试验中试验的准确性差。
技术实现思路
1、为克服相关技术中存在的问题，本专利技术公开实施例提供了一种用于测量砰击压力的可变刚度的二维试验模型及方法。
2、所述技术方案如下：一种用于测量砰击压力的可变刚度的二维试验模型的方法，该方法包括以下步骤：
3、s1、将位于模型框架一侧的甲板吊环连接吊装绳，通过电动葫芦将模型框架部分吊起，使模型框架在重力的作用下旋转；将模型框架部分下
4、s2、用磁力吸盘的磁力吸住可更换外板，磁力吸盘连接吊装绳，通过电动葫芦将可更换外板吊起后移动到模型框架的正上方，对准后缓慢下落，将可更换外板吊装到安装位置；
5、s3、用螺丝将模型框架和可更换外板进行连接，将模型框架旋转180°；
6、s4、用法兰盘连接器连接模型框架和砰击试验架；
7、s5、将模型框架放置在静力加载平台上进行静力加载，用于测量砰击压力的可变刚度的二维试验模型已预先设置好应变片，分阶段多次加载不同的外载荷；通过数据采集仪记录各次静力加载的模型应变响应时历，将可更换外板作为二维模型测量区域进行多次更换不同测量位置，多次重复上述静力加载过程，分析比较试验测得的在相同静载荷下的应力响应，得出二维模型测量区域的刚度；建立结构有限元模型，由结构有限元软件分析结构响应，与试验值进行相互印证，确定二维模型的刚度；
8、s6、预先设置好应变片和压力传感器，在进行砰击试验时，将应变片和压力传感器与数据采集仪配置好，在试验开始时，打开数据采集仪，记录下砰击压力和结构响应的时历曲线；改变二维模型测量区域的刚度，再次进行试验。
9、在步骤s6后，获取不同刚度的砰击压力和结构响应的峰值和作用时间，分析在流固耦合作用下砰击的作用；
10、采用基于流固耦合的联合仿真，以数值的角度验证砰击现象的流固耦合作用。
11、本专利技术的另一目的在于提供一种用于测量砰击压力的可变刚度的二维试验模型，该模型通过所述的用于测量砰击压力的可变刚度的二维试验模型的方法实现，该模型设置有：
12、后挡板，左挡板，右挡板，上甲板，底部钢板连接结构，内底组成模型框架部分；
13、可更换外板通过螺丝与模型框架连接；
14、四个法兰盘连接器与上甲板连接并固定到模型框架上。
15、进一步，所述后挡板由第一竖直板，内底安装定位槽，第一螺丝固定孔，底部钢板连接结构定位槽，第一上甲板安装定位凸台，第一挡板安装定位槽组成；
16、所述第一竖直板上有内底安装定位槽，第一螺丝固定孔，底部钢板连接结构定位槽，第一上甲板安装定位凸台，第一挡板安装定位槽。
17、进一步，所述右挡板与左挡板在模型框架对称布置，右挡板与左挡板均由第二竖直板、垂直板、第二上甲板安装定位凸台、后挡板安装定位凸台、底部钢板连接结构安装定位槽、多个第二螺丝固定孔组成；
18、所述第二竖直板与垂直板垂直连接，多个第二螺丝固定孔沿可更换外板的外形布置，第二竖直板上有第二上甲板安装定位凸台，后挡板安装定位凸台，底部钢板连接结构安装定位槽。
19、进一步，所述上甲板由第一水平板、第二挡板安装定位槽、法兰盘固定器安装孔、连接螺丝、甲板吊环组成；
20、第一水平板上有第二挡板安装定位槽，法兰盘固定器安装孔；通过第二挡板安装定位槽分别与右挡板、左挡板卡和；
21、通过连接螺丝与可更换外板连接；
22、甲板吊环安装在第一水平板上；
23、第一水平板通过法兰盘固定器安装孔与法兰盘连接器连接。
24、进一步，所述底部钢板连接结构由倾斜板、竖直固定板，两个三角板，第二水平板，长螺丝组成；
25、倾斜板、竖直固定板、两个三角板、第二水平板组成整体框架，通过竖直固定板上的安装固定凸台分别与右挡板、左挡板连接，三角板上的安装固定凸台与后挡板连接，长螺丝连接模型框架和可更换外板。
26、进一步，所述内底由内底板、四个内底纵骨、四个内底肋板组成；
27、内底肋板上设置有下固定凸台和上固定凸台，分别连接后挡板和上甲板。
28、进一步，所述可更换外板由钢制外板、四个外板纵骨、四个外板肋板，钢板外框组成；
29、所述钢板外框上均匀布置24个螺丝孔，钢制外板均匀布置21个传感器安装孔位；
30、所述螺丝孔通过螺丝分别与右挡板、左挡板、上甲板、底部钢板连接结构连接。
31、进一步，所述法兰盘连接器的上圆形端面同心的圆周上均匀分布八个上圆形通孔；
32、所述法兰盘连接器的下圆形端面同心的圆周上均匀分布四个下圆形通孔；利用穿过下圆形通孔的螺丝与上甲板连接。
33、结合上述的所有技术方案，本专利技术所具备的优点及积极效果为：本专利技术结构简单、稳定性强，实现了研究变刚度砰击试验中，钢制板架的简单拆装。降低了试验成本，在变刚度入水砰击试验中发挥巨大的作用。
34、本专利技术结构简单，该模型的稳定性强，操作简单，通过设计模型固定框架，模型固定框架与不同刚度的可更换外板组合，实现砰击试验模型的可变刚度。减少了不同刚度模型的重复制作，降低了试验成本，为流固耦合的入水砰击试验提供了方便，同时后挡板和前后挡板的设置，降低了试验过程中的三维效应，近似模拟了砰击的二维效应，提高了试验的准确性，内底和可更换外板组成的双层底结构，既保证了二维试验模型可以更换不同刚度的可更换外板，又保证了模型的水密性。本专利技术简单易用，为科学试验提供了方便，在考虑流固耦合作用下的入水砰击试验中发挥巨大作用。
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1.一种用于测量砰击压力的可变刚度的二维试验模型的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于测量砰击压力的可变刚度的二维试验模型的方法，其特征在于，在步骤S6后，获取不同刚度的砰击压力和结构响应的峰值和作用时间，分析在流固耦合作用下砰击的作用；
3.一种用于测量砰击压力的可变刚度的二维试验模型，其特征在于，该模型通过权利要求1-2任意一项所述的用于测量砰击压力的可变刚度的二维试验模型的方法实现，该模型设置有：
4.根据权利要求3所述的用于测量砰击压力的可变刚度的二维试验模型，其特征在于：所述后挡板（1）由第一竖直板（1-1），内底安装定位槽（1-2），第一螺丝固定孔（1-3），底部钢板连接结构定位槽（1-4），第一上甲板安装定位凸台（1-5），第一挡板安装定位槽（1-6）组成；
5.根据权利要求3所述的用于测量砰击压力的可变刚度的二维试验模型，其特征在于：所述右挡板（2）与左挡板（3）在模型框架对称布置，右挡板（2）与左挡板（3）均由第二竖直板（2-1）、垂直板（2-2）、第二上甲板安装定位凸台（2-3）、
6.根据权利要求3所述的用于测量砰击压力的可变刚度的二维试验模型，其特征在于：所述上甲板（4）由第一水平板（4-1）、第二挡板安装定位槽（4-2）、法兰盘固定器安装孔（4-3）、连接螺丝（4-4）、甲板吊环（4-5）组成；
7.根据权利要求3所述的用于测量砰击压力的可变刚度的二维试验模型，其特征在于：所述底部钢板连接结构（5）由倾斜板（5-1）、竖直固定板（5-2），两个三角板（5-3），第二水平板（5-4），长螺丝（5-5）组成；
8.根据权利要求3所述的用于测量砰击压力的可变刚度的二维试验模型，其特征在于：所述内底（6）由内底板（6-1）、四个内底纵骨（6-2）、四个内底肋板（6-3）组成；
9.根据权利要求书3所述的用于测量砰击压力的可变刚度的二维试验模型，其特征在于：所述可更换外板（7）由钢制外板（7-1）、四个外板纵骨（7-2）、四个外板肋板（7-3），钢板外框（7-4）组成；
10.根据权利要求书3所述的用于测量砰击压力的可变刚度的二维试验模型，其特征在于：所述法兰盘连接器（8）的上圆形端面同心的圆周上均匀分布八个上圆形通孔（8-1）；
...【技术特征摘要】
1.一种用于测量砰击压力的可变刚度的二维试验模型的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于测量砰击压力的可变刚度的二维试验模型的方法，其特征在于，在步骤s6后，获取不同刚度的砰击压力和结构响应的峰值和作用时间，分析在流固耦合作用下砰击的作用；
3.一种用于测量砰击压力的可变刚度的二维试验模型，其特征在于，该模型通过权利要求1-2任意一项所述的用于测量砰击压力的可变刚度的二维试验模型的方法实现，该模型设置有：
4.根据权利要求3所述的用于测量砰击压力的可变刚度的二维试验模型，其特征在于：所述后挡板（1）由第一竖直板（1-1），内底安装定位槽（1-2），第一螺丝固定孔（1-3），底部钢板连接结构定位槽（1-4），第一上甲板安装定位凸台（1-5），第一挡板安装定位槽（1-6）组成；
5.根据权利要求3所述的用于测量砰击压力的可变刚度的二维试验模型，其特征在于：所述右挡板（2）与左挡板（3）在模型框架对称布置，右挡板（2）与左挡板（3）均由第二竖直板（2-1）、垂直板（2-2）、第二上甲板安装定位凸台（2-3）、后挡板安装定位凸台（2-4）、底部钢板连接结构安装定位槽（2-5）...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁军，缪威龙，张冲，孙士丽，郭乔，张照飞，郑凯文，侯雪健，孙宁雨，张家瑞，
申请(专利权)人：中国船舶科学研究中心，
类型：发明
国别省市：
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