一种曲面蜂窝夹层结构维修后强度及疲劳试验装置及方法与流程

本发明属于航空结构性能设计与验证领域，具体涉及一种曲面蜂窝夹层结构维修后强度及疲劳试验装置及方法。

背景技术：

1、复合材料夹层结构具有轻质、抗弯能力强等优点，在飞机结构中大量应用于雷达天线罩、整流罩、机尾翼前后缘、操纵面等部位。然而，以前往往将这类结构看作非主承力的次要结构，较少进行疲劳分析。随着复合材料夹层结构在飞机承力结构和功能结构中的应用日益广泛，对这类结构尤其是发生损伤维修后疲劳特性的关注度和寿命评估的要求不断提出。

2、现有的关于复合材料疲劳的研究和提出的分析及验证方法主要针对层压复合材料及其结构，且多针对于元件及试验件开展，鲜见关于样件的复杂工况强度及疲劳试验验证方法。夹层复合材料及其结构的疲劳损伤模式具有特殊性和复杂性，相关的疲劳研究资料文献较层合结构更为稀少，需要进行专门研究。

技术实现思路

1、现有蜂窝夹层复合材料结构试验方法主要存在以下缺点：

2、针对性差：现有的复合材料试验方法多针对平板试样或标准试验件，而曲面蜂窝夹层结构与平板结构的受力状态有显著差异，直接套用平板试验方法无法真实反映维修区域的实际应力状态和破坏模式。

3、分离评估：静强度试验和疲劳试验通常分开进行，需要两套不同的试验件和夹具，成本高、周期长且无法考察静强度衰减与疲劳损伤扩展之间的关联性

4、支持设计困难：缺乏通用化的曲面结构维修后试验方法，导致维修方案的设计与验证缺乏可靠的数据支持，难以准确评估维修后长期服役安全性和寿命。

5、本发明方法的主要目的是克服现有试验技术的不足，提供一种可靠、边界、高效的强度及疲劳试验方法，提高蜂窝夹层复合材料结构维修后强度及疲劳性能的验证精度，实现复杂载荷的施加及耦合精度，提高试验验证效率。

6、第一方面，本申请提供一种曲面蜂窝夹层结构维修后强度及疲劳试验装置，包括上力加载杆、杠杆、施力双耳、支架、下力加载杆、安装底板、橡胶加载块、力转换板、定位片和连杆,其中：

7、上力加载杆和下力加载杆为静力试验机的夹头；杠杆用于连接上力加载杆和连杆，上力加载杆与杠杆中心通过销轴紧配合连接，杠杆的两端各通过销轴与连杆连接，将力载荷传递到连杆；连杆用于根据试验件的型面调整力载荷加载方向，连杆的两端分别通过孔位与杠杆和施力双耳连接，连杆与施力双耳的安装角度为90°；角度调整确认后通过定位片进行定位，确保加载过程中安装角度不会发生改变；定位片是一个f形结构，三个角点分别通过螺栓与杠杆、连杆和施力双耳紧连接；施力双耳是t型横截面结构，上端通过销轴与连杆结构连接，下端通过螺栓与力转换板结构连接；力转换板是矩形等厚钢板，一面通过螺栓与施力双耳固定连接，另一面通过螺栓与橡胶加载块连接，中间位置通过销轴与支架连接；各橡胶加载块的一面和试验件通过环氧树脂胶接，另一面和力转换板上通过螺栓连接。

8、第二方面，本申请提供一种曲面蜂窝夹层结构维修后强度及疲劳试验方法，利用上述的一种曲面蜂窝夹层结构维修后强度及疲劳试验装置实现，方法包括：

9、步骤1：上力加载杆、下力加载杆分别夹持于疲劳试验机的上、下液压夹头之间；

10、步骤2：试验系统的杠杆将施加的静态和疲劳压力分配到试件两侧；

11、步骤3：按照试验要求进行加载，通过移动上力加载杆和下力加载杆的相对位置，将连杆、施力双耳和支架等载荷传递转换成力矩作用于试件两侧的两个力转换板；

12、步骤4：通过每个力转换板将力矩转换成试件两侧的预设矩形面积上的面外拉力和压力，施加到试件表面，实现单通道多点加载试验。

13、综上所述，本发明提供一种曲面蜂窝夹层结构维修后强度及疲劳试验方法，可以用于模拟复杂曲率曲面蜂窝夹层复合材料结构维修后的强度和疲劳性能验证方法，要求该方法可以实现不同曲面外形结构的载荷转化和加载，仅需根据结构外形面及维修区域位置做适配性方案调整而不涉及整体结构的更改，不同试验载荷量级及相邻载荷分配可通过简单杠杆原理进行调整，从而提高蜂窝夹层结构维修后强度及疲劳性能的验证精度及效率，避免由于元件级试验的验证不充分导致结构性能存在误差。

1.一种曲面蜂窝夹层结构维修后强度及疲劳试验装置，其特征在于，包括上力加载杆、杠杆、施力双耳、支架、下力加载杆、安装底板、橡胶加载块、力转换板、定位片和连杆,其中：

2.一种曲面蜂窝夹层结构维修后强度及疲劳试验方法，其特征在于，利用权利要求1所述的一种曲面蜂窝夹层结构维修后强度及疲劳试验装置实现，方法包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1包括：

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2包括：

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤3包括：

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤4包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，预设矩形面积各6个60mm×60mm矩形面积。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤43之后，方法还包括：