一種用于熱強(qiáng)度試驗(yàn)的力熱耦合加載方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于飛行器結(jié)構(gòu)熱強(qiáng)度技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種力熱耦合加載方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在試驗(yàn)件外部區(qū)域施加面分布載荷力熱耦合試驗(yàn)中，一般采用電阻絲加熱帶配合水囊進(jìn)行熱載荷及力載荷加載，請(qǐng)參閱圖1，其為現(xiàn)有電阻絲加熱帶配合水囊加載效果示意圖。加熱帶I緊貼試驗(yàn)件5布置，對(duì)試驗(yàn)件5進(jìn)行接觸式加熱。隔熱層2至于水囊3與加熱帶I之間，防止水囊3受到溫度影響。水囊承載外殼4對(duì)水囊3起到限位作用，防止其變形膨脹。
[0003]電阻絲加熱帶可以對(duì)試驗(yàn)件進(jìn)行低于300°C的加熱，如果進(jìn)行更高溫度的熱試驗(yàn)，加熱帶無(wú)法滿(mǎn)足。且由于加熱帶表面為絕緣材料，導(dǎo)熱率低，升溫速度較慢，控制跟隨性較差，無(wú)法滿(mǎn)足大溫升率試驗(yàn)要求。采用石英燈管加熱器可以滿(mǎn)足大溫升率、高溫的試驗(yàn)要求且控制跟隨性好，但其采用熱輻射非接觸加熱，與水囊布置相沖突，且高溫對(duì)構(gòu)成水囊外殼的橡膠影響較大，故也不宜采用。水囊注水加壓實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)件表面接觸區(qū)域載荷的加載為均布載荷，無(wú)法在試驗(yàn)件表面實(shí)現(xiàn)不等分布的載荷的加載。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:提供一種用于熱強(qiáng)度試驗(yàn)的力熱耦合加載方法，能夠?qū)崿F(xiàn)高溫、大溫升率，能夠模擬不等分布載荷。
[0005]技術(shù)方案:一種用于熱強(qiáng)度試驗(yàn)的力熱稱(chēng)合加載方法，包括:
[0006]石英燈管排布在試驗(yàn)件加載區(qū)域前，與試驗(yàn)件加載區(qū)域間隙設(shè)置，石英燈管排布區(qū)域留有空隙區(qū)域；
[0007]頂桿前端鉸接加載塊，加載塊穿過(guò)石英燈管排布區(qū)域的空隙區(qū)域，頂推在試驗(yàn)件加載區(qū)域表面；
[0008]石英燈管對(duì)試驗(yàn)件加載區(qū)域進(jìn)行熱輻射加溫；加載塊對(duì)試驗(yàn)件加載區(qū)域進(jìn)行力載荷加載。
[0009]進(jìn)一步,還包括:
[0010]在試驗(yàn)件局部由于發(fā)生變形而產(chǎn)生位移時(shí)，頂桿和加載塊與試驗(yàn)件隨動(dòng)。
[0011]作為改進(jìn)，頂桿內(nèi)部帶有水冷裝置對(duì)自身降溫。
[0012]頂桿和加載塊為至少兩對(duì)，每個(gè)加載塊頂推在試驗(yàn)件加載區(qū)域的不同位置，根據(jù)試驗(yàn)要求每個(gè)加載塊施加的載荷為相同值或不同值。
[0013]石英燈管為分區(qū)控制，根據(jù)試驗(yàn)要求每個(gè)區(qū)的石英燈管對(duì)試驗(yàn)件加載區(qū)域的熱輻射加溫溫度值為相同或不同。
[0014]有益效果:
[0015]利用石英燈管加熱器高透射率、高加熱效率、小尺寸、大功率及控制跟隨性好的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)高溫、大溫升率加熱；
[0016]利用作動(dòng)筒頂連接頂桿頂推多塊加載塊加載局部均布載荷，模擬整體區(qū)域面分布載荷，且可對(duì)各加載塊施加不同載荷，近似模擬不等分布的面載荷，加載塊受溫度影響小，可在高溫條件下進(jìn)行載荷加載；
[0017]加載塊與頂桿鉸接，在試驗(yàn)件局部由于發(fā)生變形而產(chǎn)生位移時(shí)可與試驗(yàn)件隨動(dòng)，保持與試驗(yàn)件面接觸頂桿帶水冷裝置，可以提高高溫下加載大載荷時(shí)頂桿的抗壓穩(wěn)定性，進(jìn)而提高試驗(yàn)可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為現(xiàn)有電阻絲加熱帶配合水囊加載效果示意圖。
[0019]圖2為本發(fā)明石英燈管配合頂桿頂推加載塊加載效果示意圖。
[0020]圖3為本發(fā)明石英燈管配合頂桿頂推加載塊主視圖。
[0021]圖4為本發(fā)明石英燈管配合頂桿頂推加載塊側(cè)視圖。
[0022]圖5為本發(fā)明頂桿及加載塊結(jié)構(gòu)局部剖視圖。
[0023]其中:1-加熱帶、2-隔熱層、3-水囊、4-水囊承載外殼、5-試驗(yàn)件、6_石英燈管、
7-頂桿、8-加載塊、9-試驗(yàn)件加載區(qū)域、10-試驗(yàn)件發(fā)生變形時(shí)加載塊位置、11-水冷管、12-頂桿冷卻內(nèi)腔、13-冷卻水水流路徑、14-進(jìn)水管、15-排水管。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0025]一種用于熱強(qiáng)度試驗(yàn)的力熱耦合加載方法，包括:
[0026]步驟1、石英燈管排布在試驗(yàn)件加載區(qū)域前，與試驗(yàn)件加載區(qū)域間隙設(shè)置，石英燈管排布區(qū)域留有空隙區(qū)域；
[0027]步驟2、頂桿前端鉸接加載塊，加載塊穿過(guò)石英燈管排布區(qū)域的空隙區(qū)域，頂推在試驗(yàn)件加載區(qū)域表面；
[0028]步驟3、石英燈管對(duì)試驗(yàn)件加載區(qū)域進(jìn)行熱輻射加溫；加載塊對(duì)試驗(yàn)件加載區(qū)域進(jìn)行力載荷加載。
[0029]進(jìn)一步,還包括:
[0030]步驟4、在試驗(yàn)件局部由于發(fā)生變形而產(chǎn)生位移時(shí)，頂桿和加載塊與試驗(yàn)件隨動(dòng)。[0031 ] 作為改進(jìn)，頂桿內(nèi)部帶有水冷裝置對(duì)自身降溫。
[0032]頂桿和加載塊為至少兩對(duì)，每個(gè)加載塊頂推在試驗(yàn)件加載區(qū)域的不同位置，根據(jù)試驗(yàn)要求每個(gè)加載塊施加的載荷為相同值或不同值。
[0033]石英燈管為分區(qū)控制，根據(jù)試驗(yàn)要求每個(gè)區(qū)的石英燈管對(duì)試驗(yàn)件加載區(qū)域的熱輻射加溫溫度值為相同或不同。
[0034]通過(guò)不同長(zhǎng)度石英燈管的有序排布，使連接作動(dòng)筒的頂桿及加載塊穿過(guò)加熱器的燈管排布區(qū)留出的空隙區(qū)域，加載塊與頂桿鉸接，處于試驗(yàn)件與石英燈管加熱器之間，與試驗(yàn)件面接觸，實(shí)現(xiàn)局部均布載荷的加載。根據(jù)試驗(yàn)加載區(qū)域、加載載荷及試驗(yàn)件形狀等要求，使用一定數(shù)量的頂桿頂推加載塊與試驗(yàn)件面接觸，即近似模擬出這一整體區(qū)域的面分布載荷的加載。對(duì)不同加載塊施加不同載荷即可實(shí)現(xiàn)整體區(qū)域近似面分布載荷的不等分布載荷的加載。
[0035]排布燈管時(shí)在加熱功率允許的情況下，在沒(méi)有頂桿穿過(guò)的加熱器區(qū)域布置長(zhǎng)燈管，減小加熱死區(qū)。頂桿內(nèi)部帶水冷裝置，提高試驗(yàn)可靠性。加熱區(qū)域尺寸大于試驗(yàn)件尺寸，加熱器外部包裹隔熱材料，以提高溫升率及加熱均勻性。
[0036]實(shí)施例
[0037]請(qǐng)參閱圖2、圖3及圖4，其為本發(fā)明石英燈管配合頂桿頂推加載塊加載效果示意圖、主視圖及側(cè)視圖，包括試驗(yàn)件5、石英燈管6、頂桿7、加載塊8及試驗(yàn)件加載區(qū)域9。排布石英燈管6，石英燈管6進(jìn)行分區(qū)控制，石英燈管排布范圍要求覆蓋試驗(yàn)件5邊緣，且在試驗(yàn)件加載區(qū)域9留出空間。將頂桿7與加載塊8接，穿過(guò)石英燈管6排布區(qū)域使加載塊8與試驗(yàn)件5均勻接觸。試驗(yàn)時(shí)根據(jù)試驗(yàn)件加載區(qū)域9載荷分布要求，對(duì)各加載塊進(jìn)行協(xié)調(diào)加載，實(shí)現(xiàn)高溫條件下的每個(gè)區(qū)的石英燈管對(duì)試驗(yàn)件加載區(qū)域進(jìn)行溫度值相同或不同的輻射加溫以及均布載荷或不等分面載荷的近似加載。
[0038]再請(qǐng)參閱圖5，其為頂桿及加載塊結(jié)構(gòu)局部剖視圖。加載塊8與頂桿7鉸接，當(dāng)試驗(yàn)件發(fā)生變形時(shí)，加載塊8可跟隨試驗(yàn)件轉(zhuǎn)動(dòng)，最大可轉(zhuǎn)至試驗(yàn)件發(fā)生變形時(shí)加載塊位置10處。頂桿7末端安裝有進(jìn)水管14、排水管15各一根，分別與頂桿冷卻內(nèi)腔12相連，冷卻水水流路徑如13所示，冷卻水進(jìn)入進(jìn)水管14后經(jīng)水冷管11流至頂桿內(nèi)腔12靠近加載塊
8—端，吸收熱量后流至頂桿內(nèi)腔12靠近排水口 15—端，經(jīng)排水口 15排出，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)頂桿的冷卻，提高試驗(yàn)可靠性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于熱強(qiáng)度試驗(yàn)的力熱耦合加載方法，其特征在于，包括: 石英燈管排布在試驗(yàn)件加載區(qū)域前，與試驗(yàn)件加載區(qū)域間隙設(shè)置，石英燈管排布區(qū)域留有空隙區(qū)域； 頂桿前端鉸接加載塊，加載塊穿過(guò)石英燈管排布區(qū)域的空隙區(qū)域，頂推在試驗(yàn)件加載區(qū)域表面； 石英燈管對(duì)試驗(yàn)件加載區(qū)域進(jìn)行熱輻射加溫；加載塊對(duì)試驗(yàn)件加載區(qū)域進(jìn)行力載荷加載。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于熱強(qiáng)度試驗(yàn)的力熱耦合加載方法，其特征在于，還包括: 在試驗(yàn)件局部由于發(fā)生變形而產(chǎn)生位移時(shí)，頂桿和加載塊與試驗(yàn)件隨動(dòng)。
3.如權(quán)利要求2所述的一種用于熱強(qiáng)度試驗(yàn)的力熱耦合加載方法，其特征在于，頂桿內(nèi)部帶有水冷裝置對(duì)自身降溫。
4.如權(quán)利要求3所述的一種用于熱強(qiáng)度試驗(yàn)的力熱耦合加載方法，其特征在于， 頂桿和加載塊為至少兩對(duì)，每個(gè)加載塊頂推在試驗(yàn)件加載區(qū)域的不同位置，根據(jù)試驗(yàn)要求每個(gè)加載塊施加的載荷為相同值或不同值。
5.如權(quán)利要求3所述的一種用于熱強(qiáng)度試驗(yàn)的力熱耦合加載方法，其特征在于， 石英燈管為分區(qū)控制，根據(jù)試驗(yàn)要求每個(gè)區(qū)的石英燈管對(duì)試驗(yàn)件加載區(qū)域的熱輻射加溫溫度值為相同或不同。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種用于熱強(qiáng)度試驗(yàn)的力熱耦合加載方法，能夠?qū)崿F(xiàn)高溫、大溫升率，能夠模擬不等分布載荷，技術(shù)方案包括：石英燈管排布在試驗(yàn)件加載區(qū)域前，與試驗(yàn)件加載區(qū)域間隙設(shè)置，石英燈管排布區(qū)域留有空隙區(qū)域；頂桿前端鉸接加載塊，加載塊穿過(guò)石英燈管排布區(qū)域的空隙區(qū)域，頂推在試驗(yàn)件加載區(qū)域表面；石英燈管對(duì)試驗(yàn)件加載區(qū)域進(jìn)行熱輻射加溫；加載塊對(duì)試驗(yàn)件加載區(qū)域進(jìn)行力載荷加載。
【IPC分類(lèi)】G01N3-18
【公開(kāi)號(hào)】CN104697862
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310660091
【發(fā)明人】李世平, 叢琳華, 陸琳, 蔣軍亮
【申請(qǐng)人】中國(guó)飛機(jī)強(qiáng)度研究所
【公開(kāi)日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2013年12月6日