一種飛機(jī)大型壁板剪切加載裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及飛機(jī)大型機(jī)身壁板的剪切載荷加載技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種飛機(jī)大型壁板剪切加載裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)身壁板結(jié)構(gòu)是飛機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)中非常典型又非常重要的結(jié)構(gòu)形式，受力復(fù)雜，包括拉伸/壓縮、剪切、彎曲及氣密等載荷。機(jī)身壁板強(qiáng)度試驗(yàn)是飛機(jī)機(jī)身設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，其中剪切載荷加載技術(shù)是試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，目前，壁板剪切載荷的施加方法主要有兩種，一是采用在試驗(yàn)件端部施加扭轉(zhuǎn)載荷的方式給壁板施加剪切載荷，二是直接在壁板自由邊上施加剪切載荷。
[0003]針對(duì)上述剪切載荷的施加方法，美國(guó)波音公司公開了一種用于曲板組合件的試驗(yàn)裝置E-fixture (圖8)，該裝置可以實(shí)現(xiàn)軸向拉/壓、扭轉(zhuǎn)、內(nèi)壓聯(lián)合加載試驗(yàn)，該套裝置對(duì)壁板端部施加扭轉(zhuǎn)載荷，從而對(duì)壁板施加剪切載荷。由于壁板試件的邊界條件的影響，試件獲得均勻的純剪切區(qū)域較小，E-fixture裝置是在壁板的周邊施加剪切載荷，但載荷的作用點(diǎn)均是合力點(diǎn)，對(duì)于剪切均勻性有很大影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理的飛機(jī)大型壁板剪切加載裝置。
[0005]本發(fā)明的目的通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種飛機(jī)大型壁板剪切加載裝置，包括第一直邊加載組件、第二直邊加載組件、曲邊加載組件，壁板試驗(yàn)件，第一二力桿組件、第二二力桿組件，其中，第一直邊加載組件與第二直邊加載組件結(jié)構(gòu)相同且反對(duì)稱設(shè)置于曲邊加載組件加載框架的兩側(cè)，第一直邊加載組件通過(guò)第一二力桿組件與曲邊加載組件連接，第二直邊加載組件通過(guò)第二二力桿組件與曲邊加載組件連接，壁板試驗(yàn)件兩曲邊分別設(shè)置有上角形件、下角形件對(duì)通過(guò)螺栓壁板試驗(yàn)件進(jìn)行固定，曲邊加載組件通過(guò)雙耳及杠桿通過(guò)軸銷分別連接上角形件的第一合力點(diǎn)以及第二合力點(diǎn)，壁板試驗(yàn)件的兩直邊上設(shè)置有相同數(shù)量的耳片，第一直邊加載組件、第二直邊加載組件通過(guò)壁板試驗(yàn)件上耳片與壁板試驗(yàn)件連接。
[0006]優(yōu)選的是，所述第一二力桿組件與所述第二二力桿組件分別由相同數(shù)量的二力桿構(gòu)成，用于第一直邊加載組件、第二直邊加載組件與曲邊加載組件的連接。
[0007]上述任一方案中優(yōu)選的是，第一直邊加載組件包括第一豎梁、第二豎梁、第一橫梁、第二橫梁，其中，第一豎梁、第二豎梁平行設(shè)置并與第一橫梁、第二橫梁構(gòu)成矩形框架，第一橫梁、第二橫梁之間垂直于第一橫梁均勻設(shè)置多個(gè)二力桿增加框架的剛度，第一橫梁、第二橫梁之間之間垂直于第一橫梁均勻設(shè)置多套均載器加載組件。
[0008]上述任一方案中優(yōu)選的是，均載器加載組件包括底座、均載器、雙頭螺柱、力傳感器、雙耳接頭、曲杠桿、軸銷、雙耳、雙耳接頭，其中底座通過(guò)螺栓固定于第一橫梁上，均載器上端通過(guò)軸銷與底座連接、下端通過(guò)雙頭螺柱連接第一力傳感器，第一力傳感器通過(guò)雙耳接頭連接曲杠桿一端，曲杠桿的中部設(shè)置有軸孔并通過(guò)軸銷將曲杠桿固定于第二橫梁上，曲杠桿另一端設(shè)置有雙耳接頭連接雙耳，雙耳通過(guò)軸銷連接壁板試驗(yàn)件直邊上的耳片。
[0009]上述任一方案中優(yōu)選的是，所述曲邊加載組件包括第一長(zhǎng)直梁、第二長(zhǎng)直梁、第一短直梁、第二短直梁、第一角梁、第二角梁、第三角梁、第四角梁，其中，第一長(zhǎng)直梁、第二長(zhǎng)直梁相互平行與第一短直梁、第二短直梁通過(guò)第一角梁、第二角梁、第三角梁、第四角梁螺栓固定連接構(gòu)成矩形框架，框架與第一直邊加載組件、第二直邊加載組件相配合的第一長(zhǎng)直梁、第二長(zhǎng)直梁上設(shè)置有連接頭用于連接第一二力桿組件、第二二力桿組件的二力桿的接頭。
[0010]上述任一方案中優(yōu)選的是，杠桿通過(guò)軸銷固定在第二短直梁的中部，杠桿一端連接第二合力點(diǎn)，另一端連接設(shè)置于第二短直梁上的第二力傳感器，第二力傳感器通過(guò)一雙耳連接固定在第二短直梁上的底座。
[0011]本發(fā)明所提供的飛機(jī)大型壁板剪切加載裝置的有益效果在于:采用整體自平衡框架的結(jié)構(gòu)形式，對(duì)壁板試驗(yàn)件施加剪切載荷時(shí)，自由邊的剪應(yīng)力滿足剪切互等定理，其它載荷形式加載裝置互不干涉，簡(jiǎn)化了加載裝置的規(guī)模，獲得更好地均勻性，曲邊剪切組件的主體框架采用多段對(duì)接的方式構(gòu)成，更換很少的部件即可適用不同尺寸的試驗(yàn)件，為在研機(jī)型提供技術(shù)保障。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是按照本發(fā)明的飛機(jī)大型壁板剪切加載裝置的一優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2是按照本發(fā)明的飛機(jī)大型壁板剪切加載裝置的圖1所示實(shí)施例的直邊剪切加載組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3是按照本發(fā)明的飛機(jī)大型壁板剪切加載裝置的圖1所示實(shí)施例的直邊剪切加載組件的主體框架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖4是按照本發(fā)明的飛機(jī)大型壁板剪切加載裝置的圖1所示實(shí)施例的直邊剪切加載組件的均載器加載組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖5是按照本發(fā)明的飛機(jī)大型壁板剪切加載裝置的圖1所示實(shí)施例的曲邊剪切加載組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖6是按照本發(fā)明的飛機(jī)大型壁板剪切加載裝置的圖1所示實(shí)施例的壁板試驗(yàn)件受力示意圖；
[0018]圖7是按照本發(fā)明的飛機(jī)大型壁板剪切加載裝置的圖1所示實(shí)施例的壁板試驗(yàn)件安裝示意圖；
[0019]圖8是美國(guó)波音公司公開的一種用于曲板組合件的試驗(yàn)裝置E-fixture的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]附圖標(biāo)記:
[0021]100-第一直邊剪切加載組件、101-第一豎梁、102-第一橫梁、103-底座、104-均載器、105-雙頭螺柱、106-力傳感器、107-雙耳接頭、108-曲杠桿、109- 二力桿、110-銷軸、111-第二橫梁、112-第二豎梁、113-耳片、114-單雙耳接頭；200_第一二力桿組件；300-曲邊剪切加載組件、301A-第一角梁、301B-第二角梁、301C-第三角梁、301D-第四角梁、302A-第一短直梁、302B-第二短直梁、303-雙耳、306A-第一長(zhǎng)直梁、306B-第二長(zhǎng)直梁、309-杠桿；400_壁板試驗(yàn)件、401-第一角形合力點(diǎn)、414-第二角形合力點(diǎn)、500-第二二力桿組件、600-第二直邊剪切加載組件。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了更好地理解按照本發(fā)明方案的飛機(jī)大型壁板剪切加載裝置，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的飛機(jī)大型壁板剪切加載裝置的一優(yōu)選實(shí)施例作進(jìn)一步闡述說(shuō)明。
[0023]參照?qǐng)D1-圖7，本發(fā)明提供的飛機(jī)大型壁板剪切加載裝置包括第一直邊加載組件100、第二直邊加載組件600、曲邊加載組件300，壁板試驗(yàn)件400，第一二力桿組件200、第二二力桿組件500，其中，第一直邊加載組件100與第二直邊加載組件600結(jié)構(gòu)相同且反對(duì)稱設(shè)置于曲邊加載組件300加載框架的兩側(cè)，第一直邊加載組件100通過(guò)第一二力桿組件200與曲邊加載組件300連接，第二直邊加載組件600通過(guò)第二二力桿組件500與曲邊加載組件300連接，壁板試驗(yàn)件400兩曲邊分別設(shè)置有上角形件、下角形件對(duì)通過(guò)螺栓壁板試驗(yàn)件400進(jìn)行固定，曲邊加載組件300通過(guò)雙耳303及杠桿309通過(guò)軸銷分別連接上角形件的第一合力點(diǎn)401以及第二合力點(diǎn)414，壁板試驗(yàn)件400的兩直邊上設(shè)置有相同數(shù)量的耳片，第一直邊加載組件100、第二直邊加載組件600通過(guò)壁板試驗(yàn)件400上耳片與壁板試驗(yàn)件400連接。所述第一二力桿組件200與所述第二二力桿組件500分別由相同數(shù)量的二力桿構(gòu)成，用于第一直邊加載組件100、第二直邊加載組件600與曲邊加載組件300的連接。
[0024]第一直邊加載組件100包括第一豎梁101、第二豎梁112、第一橫梁102、第二橫梁111，其中，第一豎梁101、第二豎梁112平行設(shè)置并與第一橫梁102、第二橫梁111構(gòu)成矩形框架，第一橫梁102、第二橫梁111之間垂直于第一橫梁102均勻設(shè)置多個(gè)二力桿109增加框架的剛度，第一橫梁102、第二橫梁111之間之間垂直于第一橫梁102均勻設(shè)置多套均載器加載組件。均載器加載組件包括底座103、均載器104、雙頭螺柱105、力傳感器106、雙耳接頭107、曲杠桿108、軸銷110、雙耳113、雙耳接頭114，其中底座103通過(guò)螺栓固定于第一橫梁102上，均載器104上端通過(guò)軸銷與底座103連接、下端通過(guò)雙頭螺柱105連接第一力傳感器106，第一力傳感器106通過(guò)雙耳接頭107連接曲杠桿108 —端，曲杠桿108的中部設(shè)置有軸孔并通過(guò)軸銷110將曲杠桿108固定于第二橫梁111上，曲杠桿108另一端設(shè)置有雙耳接頭114連接雙耳113，雙耳113通過(guò)軸銷連接壁板試驗(yàn)件400直邊上的耳片。
[0025]所述曲邊加載組件300包括第一長(zhǎng)直梁306A、第二長(zhǎng)直梁306B、第一短直梁302A、第二短直梁302B、第一角梁301A、第二角梁301B、第三角梁301C、第四角梁301D，其中，第一長(zhǎng)直梁306A、第二長(zhǎng)直梁306B相互平行與第一短直梁302A、第二短直梁302B通過(guò)第一角梁301A、第二角梁301B、第三角梁301C、第四角梁301D螺栓固定連接構(gòu)成矩形框架，框架與第一直邊加載組件100、第二直邊加載組件600相配合的第一長(zhǎng)直梁306A、第二長(zhǎng)直梁306B上設(shè)置有連接頭用于連接第一二力桿組件200、第二二力桿組件500的二力桿的接頭。杠桿309通過(guò)軸銷固定在第二短直梁302B的中部，杠桿309 —端連接第二合力點(diǎn)414，另一端連接設(shè)置于第二短直梁302B上的第二力傳感器310，第二力傳感器310通過(guò)一雙耳連接固定在第二短直梁302B上的底座。
[0026]在具體使用過(guò)程中，壁板試驗(yàn)件400的每個(gè)直邊均布了 8對(duì)耳片(如圖7所示)，耳片編號(hào)404-411、415-422，耳片通過(guò)多排螺栓與壁板試驗(yàn)件400直邊連接。通過(guò)耳片對(duì)壁板試驗(yàn)件400直邊的16個(gè)加載位置施加剪切載荷，每個(gè)加載位置的載荷大小相等，兩直邊的載荷方向相反，從而在壁板試驗(yàn)件400兩直邊形成大小相等方向相反的剪流。
[0027]壁板試驗(yàn)件400曲邊端部連接有上角形件402、412及下角形件403、413，角形件與壁板試驗(yàn)件400采用螺栓連接，對(duì)角形件的合力點(diǎn)401及414施加平行于壁板試驗(yàn)件400端面的載荷，并且兩合力點(diǎn)的載荷大小相等、方向相反，從而對(duì)壁板試驗(yàn)件400的端部連接區(qū)域施加剪切載荷。二力桿組件200及500中均包括6個(gè)二力桿，直邊剪切加載組件組件100通過(guò)二力桿組件200及500與曲邊剪切加載組件300連為一體，形成整體框架。壁板試驗(yàn)件400直邊剪切加載組件100和600結(jié)構(gòu)相同，為反對(duì)稱組件，分別給機(jī)身壁板試驗(yàn)件400兩直邊施加大小相等方向相反的剪力。
[0028]直邊剪切加載組件100的主體框架由豎梁101、112及橫梁102、111構(gòu)成，在橫梁102與111間布置6個(gè)二力桿109以增加框架剛度。
[0029]在主體框架上布置8套相同的