一种壁板压缩稳定性试验装置的制作方法

一种壁板压缩稳定性试验装置
【技术领域】
1.本发明涉及飞机强度试验技术领域，尤其涉及一种壁板压缩稳定性试验装置。


背景技术：

2.加筋壁板为飞机设计领域中的一种常见的结构形式，一般由机体蒙皮与长桁组成，在机身、机翼、尾翼、舱门等主承力部件上常被选用。随着航空新技术、新材料的发展，加筋壁板由最初的金属蒙皮与长桁铆接的形式，逐渐在壁板的结构形式、制备工艺、装配方法等多方面有了长足的进步，尤其近几十年，随着复合材料先进技术的成熟及在飞机领域中的广泛运用，复合材料加筋壁板逐渐向着大尺寸、整体式、一体化成型等技术方向发展，如采用整体缠绕成型的复合材料机身桶段、采用液体成型(rtm/lcm)工艺的全尺寸机翼壁板等结构，已在先进民用飞机型号中得到应用。
3.在飞机初步设计阶段，为了对典型加筋壁板的承载能力及分析方法进行验证，壁板压缩稳定性试验是结构试验中的重要组成之一。传统的加筋壁板压缩试验件端头的形式为通过树脂灌封试验件两端，用于试验工装夹持，此种方式的缺点是试验件一但灌封完成，因其整体不可拆卸的结构形式，导致试验件两加载端不再便于进行装配调节，且对于大尺寸试验件灌封端与试验夹具连接平面的平面度精度在制造时也难以保证；同时，传统的试验工装一般通过设计支撑板与试验件肋腹板进行机械连接，以提供对试验件的面外约束，此种方式工装需求数量多、成本高，且占用空间大、装配复杂，更不利于试验应变片的安装及试验过程的观测。
4.因此，有必要研究一种壁板压缩稳定性试验装置来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种壁板压缩稳定性试验装置，用于壁板压缩稳定性承载能力测试及稳定性分析方法的验证，且可保证试验件压缩载荷的均匀传递，防止加载偏心而引起的附加弯矩。
6.一方面，本发明提供一种壁板压缩稳定性试验装置，所述壁板压缩稳定性试验装置包括：上压板组件、侧支撑板组件、下压板组件、角盒组件、调节杆组件和肋夹持组件，所述上压板组件设置在试验件上方，所述侧支撑板设置在试验件两侧，所述下压板设置在试验件下方，所述角盒组件设置在试验件两端各长桁之间，所述角盒组件通过螺栓与试验件蒙皮连接，所述调节杆组件设置在所述侧支撑板组件之间，所述肋夹持组件配套布置于所述调节杆组件上，各组件之间通过机械连接形成装配关系。
7.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述上压板组件包括上压板和上水平支撑板，所述上压板开有四个螺栓孔及多排螺纹孔，四个螺栓孔用于连接加载作动器；所述上水平支撑板上开有长圆通孔，所述上水平支撑板共包括两个，布置于试验件上端头两侧，通过螺栓与所述上压板的螺纹孔进行连接。
8.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述侧支撑板组件包括侧支撑板和侧支撑条，所述侧支撑板组件共包括两组，分别布置于试验件左侧和右侧；所述侧支撑板上开有多排螺栓孔与长圆孔；所述侧支撑条上开有一排螺栓孔，所述侧支撑条共包括四个，布置于试验件左侧边两侧和右侧边两侧，通过螺栓与所述侧支撑板上的长圆孔进行连接。
9.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述下压板组件包括下压板、下水平支撑板和侧固定板；所述下压板开有四个螺栓孔及多排螺纹孔，四个螺栓孔用于连接试验台支持工装；所述下水平支撑板上开有长圆通孔，所述下水平支撑板共包括两个，布置于试验件下端头两侧，通过螺栓与所述下压板螺纹孔进行连接；所述侧固定板共包括两处，上开有长圆通孔，布置于所述侧支撑板两端，通过螺栓与所述下压板螺纹孔进行连接。
10.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述角盒组件由多个冠状金属角盒组成，所述角盒组件与所述试验件的连接螺栓孔可先制为初孔，于装配工装上进行预装配，在保证其与所述上压板组件、所述下压板组件连接端面的平面度要求、平行度要求后，再配钻终孔，进行最终装配，以防止装配阶差而引起附加弯矩的产生。
11.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述侧支撑组件中的所述侧支撑条与所述试验件为线接触，以提供对试验件在压缩过程中的小量面外约束。
12.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述调节杆组件包括调节杆、轴支座和滑动轴套，布置于所述侧支撑板组件之间，用于提供横向支撑；所述调节杆为圆柱形杆类结构，两端设有外螺纹，所述轴支座为矩形块体结构，开有通孔及螺纹孔，所述滑动轴套包括滑套与轴，均为带肩圆柱杆类结构，所述滑套上开有通孔与所述轴组成滑动运动副。
13.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述肋夹持组件包括固定夹和固定带，所述固定夹为开口槽型结构，上端面开有螺纹连接通孔，所述固定带为“l”型角材或“回”型型材，安装于所述固定夹开口槽中，用于限制试验件肋的面外位移；所述肋夹持组件配套布置于所述调节杆组件上。
14.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述肋夹持组件可通过调整所述固定带与所述试验件肋的接触形式、所述固定夹的数量、夹持预紧力来改变对试验件肋的面外支持系数。
15.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述调节杆组件通过所述滑动轴套的带肩轴与所述肋夹持组件中的所述固定夹连接，以实现所述肋夹持组件通过所述滑动轴套的运动副，对所述试验件压缩方向自由度的释放。
16.与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：
17.1.通过冠状金属角盒组件连接于试验件两端，作为试验件加载端，代替传统的树脂灌封端方案；此方案可改善试验件加载端与试验工装的装配性，易满足试验工装形位公差的要求；
18.2.采用冠状金属角盒组件作为加载端，在易安装、可调节的优势下，其可设计性强，更容易保证加载端与试验件形心的一致性，以防止加载偏心而引起的附加弯矩；且冠状
金属角盒在试验件压缩方向的刚度梯度变化更利于压缩载荷均匀的向试验件扩散，防止提前失稳，尤其适用于分段长桁式加筋壁板；
19.3.采用新型的肋夹持形式，代替传统的固定式机械连接形式，通过改变肋夹持组件工装与试验件肋的接触形式，可提供不同支持系数的面外约束；且肋夹持组件数量可调，拆装方便，占用空间小；
20.4.设计新型的调整杆组件，在对试验件工装提供横向支撑的同时，其滑动轴套与肋夹持组件的配合可释放试验件肋在压缩方向的自由度；且滑动轴套布置数量可调，轻巧、容拆装，占用空间小；
21.5.整套试验工装极大的简化了工装数量，工装设计轻巧简洁，尤其充分将试验件考核区暴露于视野之下，便利试验计量设备的安装、试验数据采集、试验观测。
22.当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
【附图说明】
23.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
24.图1是本发明一个实施例提供的壁板压缩稳定性试验装置的主视图；
25.图2是本发明一个实施例提供的壁板压缩稳定性试验装置的局部视图；
26.图3是本发明一个实施例提供的侧支撑板组件轴测图；
27.图4是本发明一个实施例提供的角盒组件轴测图；
28.图5是本发明一个实施例提供的调节杆组件轴测图；
29.图6是本发明一个实施例提供的肋支撑组件轴测图；
30.图7是本发明一个实施例提供的试验件与试验装置安装图。
31.其中，图中：
32.上压板组件1、侧支撑板组件2、下压板组件3、角盒组件4、调节杆组件5、肋夹持组件6、上压板11、上水平支撑板12、侧支撑板21、侧支撑条22、试验件7、下压板31、下水平支撑板32、侧固定板33、调节杆51、轴支座52、滑动轴套53、滑套531、轴532、固定夹61、固定带62。
【具体实施方式】
33.为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
34.应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
35.在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
36.本发明的目的是提供一种壁板压缩稳定试验装置，具体涉及一种加筋壁板的压缩稳定性试验工装，用于壁板压缩稳定性承载能力测试及稳定性分析方法的验证，且可保证
试验件压缩载荷的均匀传递，防止加载偏心而引起的附加弯矩。
37.一种壁板压缩稳定性试验装置，包括上压板组件、侧支撑板组件、下压板组件、角盒组件、调节杆组件、肋夹持组件组成，各组件之间通过机械连接形成装配关系；
38.进一步，所述上压板组件包括上压板、上水平支撑板，所述上压板开有四个螺栓孔及多排螺纹孔，四个螺栓孔用于连接加载作动器；所述上水平支撑板上开有长圆通孔，所述上水平支撑板共包括两个，布置于试验件上端头两侧，通过螺栓与所述上压板的螺纹孔进行连接，加载作动器即为加载试验的作动机构，例如传统的液压作动器一类。
39.进一步，所述侧支撑板组件包括侧支撑板、侧支撑条，所述侧支撑板组件共包括两组，布置于试验件左侧和右侧；所述侧支撑板上开有多排螺栓孔与长圆孔；所述侧支撑条上开有一排螺栓孔，所述侧支撑条共包括四个，布置于试验件左侧边两侧和右侧边两侧，通过螺栓与所述侧支撑板上的长圆孔进行连接；
40.进一步，所述下压板组件包括下压板、下水平支撑板、侧固定板；所述下压板开有四个螺栓孔及多排螺纹孔，四个螺栓孔用于连接试验台支持工装；所述下水平支撑板上开有长圆通孔，所述下水平支撑板共包括两个，布置于试验件下端头两侧，通过螺栓与所述下压板螺纹孔进行连接；所述侧固定板共包括两处，上开有长圆通孔，布置于所述侧支撑板两端，通过螺栓与所述下压板螺纹孔进行连接；
41.进一步，所述角盒组件由多个冠状金属角盒组成，布置于所述试验件两端各长桁之间，所述角盒组件通过螺栓与试验件蒙皮连接，用于向下传递试验件压缩载荷；
42.优选地，所述角盒组件与所述试验件的连接螺栓孔可先制为初孔，于装配工装上进行预装配，在保证其与所述上压板组件、所述下压板组件连接端面的平面度要求、平行度要求后，再配钻终孔，进行最终装配，以防止装配阶差而引起附加弯矩的产生；
43.优选地，此方案所述角盒组件与所述侧支撑板组件中的所述侧支撑条在压缩方向的间隙便于合理设计，以防止试验件刀口连接区提前失稳；
44.优选地，所述侧支撑组件中的所述侧支撑条与所述试验件为线接触，以提供对试验件在压缩过程中的小量面外约束；
45.进一步，所述调节杆组件包括调节杆、轴支座、滑动轴套，布置于所述侧支撑板组件之间，用于提供横向支撑；所述调节杆为圆柱形杆类结构，两端设有外螺纹，用于连接，所述轴支座为矩形块体结构，开有通孔及螺纹孔，所述滑动轴套包括滑套与轴，均为带肩圆柱杆类结构，所述滑套上开有通孔与所述轴组成滑动运动副；
46.进一步，所述肋夹持组件包括固定夹和固定带，所述固定夹为开口槽型结构，上端面开有螺纹连接通孔，所述固定带包括“l”型角材、“回”型型材，安装于所述固定夹开口槽中，用于限制试验件肋的面外位移；所述肋夹持组件配套布置于所述调节杆组件上。
47.优选地，所述肋夹持组件可通过调整所述固定带与所述试验件肋的接触形式、所述固定夹的数量、夹持预紧力来改变对试验件肋的面外支持系数；
48.优选地，所述调节杆组件通过所述滑动轴套的带肩轴与所述肋夹持组件中的所述固定夹连接，以实现所述肋夹持组件通过所述滑动轴套的运动副，对所述试验件压缩方向自由度的释放。
49.作为一个具体实施例，如图1
‑
图7所示，本发明所述一种壁板压缩稳定性试验装置，包括上压板组件1、侧支撑板组件2、下压板组件3、角盒组件4、调节杆组件5、肋夹持组件
6组成，各组件之间通过机械连接形成装配关系；
50.作为一个具体实施例，如图1和图2所示，所述上压板组件1包括上压板11、上水平支撑板12，所述上压板11开有四个螺栓孔及多排螺纹孔，四个螺栓孔用于连接加载作动器；所述上水平支撑板12上开有长圆通孔，所述上水平支撑板12共包括两个，布置于所述试验件7上端头两侧，通过螺栓与所述上压板11的螺纹孔进行连接；
51.作为一个具体实施例，如图1和图3所示，所述侧支撑板组件2包括侧支撑板21、侧支撑条22，所述侧支撑板组件2共包括两组，布置于所述试验件7左侧和右侧；所述侧支撑板21上开有多排螺栓孔与长圆孔；所述侧支撑条22上开有一排螺栓孔，所述侧支撑条22共包括四个，布置于所述试验件7的左侧边两侧和右侧边两侧，通过螺栓与所述侧支撑板21上的长圆孔进行连接；
52.作为一个具体实施例，如图1和图2所示，所述下压板组件3包括下压板31、下水平支撑板32、侧固定板33；所述下压板31开有四个螺栓孔及多排螺纹孔，四个螺栓孔用于连接试验台支持工装；所述下水平支撑板32上开有长圆通孔，所述下水平支撑板32共包括两个，布置于所述试验件7下端头两侧，通过螺栓与所述下压板31螺纹孔进行连接；所述侧固定板33共包括两处，上开有长圆通孔，布置于所述侧支撑板21两端，通过螺栓与所述下压板31螺纹孔进行连接；
53.作为一个具体实施例，如图1和图4所示，所述角盒组件4为多个冠状金属角盒组成，布置于所述试验件7两端各长桁之间，所述角盒组件4通过螺杆与所述试验件7蒙皮连接，用于向下传递试验件压缩载荷；
54.作为一个具体实施例，如图1和图4所示，所述角盒组件4与试验件的连接螺栓孔可先制为初孔，于装配工装上进行预装配，在保证其与所述上压板组件1、所述下压板组件3连接端面的平面度要求、平行度要求后，再配钻终孔，进行最终装配，以防止装配阶差而引起附加弯矩的产生；
55.作为一个具体实施例，如图1和图4所示，此方案所述角盒组件4与所述侧支撑板组件2中的所述侧支撑条22在压缩方向的间隙便于合理设计，以防止试验件刀口连接区提前失稳；
56.作为一个具体实施例，如图1和图4所示，所述侧支撑组件2中的所述侧支撑条22与试验件为线接触，以提供对试验件在压缩过程中的小量面外约束；
57.作为一个具体实施例，如图5和图7所示，所述调节杆组件5包括调节杆51、轴支座52、滑动轴套53，布置于所述侧支撑板组件2之间，用于提供横向支撑；所述调节杆51为圆柱形杆类结构，两端设有外螺纹，用于连接，所述轴支座52为矩形块体结构，开有通孔及螺纹孔，所述滑动轴套53包括滑套与轴，均为带肩圆柱杆类结构，所述滑套531上开有通孔与所述轴532组成滑动运动副；
58.作为一个具体实施例，如图6和图7所示，所述肋夹持组件6包括固定夹和固定带，所述固定夹61为开口槽型结构，上端面开有螺纹连接通孔，所述固定带62包括“l”型角材、“回”型型材，安装于所述固定夹61开口槽中，用于限制所述试验件7肋的面外位移与扭转；所述肋夹持组件6配套布置于所述调节杆组件5上。
59.作为一个具体实施例，如图6和图7所示，所述肋夹持组件6可通过调整所述固定带62与所述试验件7肋的接触形式、所述固定夹61的数量、夹持预紧力来改变对所述试验件7
肋的面外支持系数；
60.作为一个具体实施例，如图5、图6和图7所示，所述调节杆组件5通过所述滑动轴套53的带肩轴与所述肋夹持组件6中的所述固定夹61连接，以实现所述肋夹持组件6通过所述滑动轴套53形成的滑动运动副，对所述试验件7在压缩方向自由度的释放。
61.本发明通过冠状金属角盒组件连接于试验件两端，作为试验件加载端，代替传统的树脂灌封端方案；此方案可改善试验件加载端与试验工装的装配性，易满足试验工装形位公差的要求；采用冠状金属角盒组件作为加载端，在易安装、可调节的优势下，其可设计性强，更容易保证加载端与试验件形心的一致性，以防止加载偏心而引起的附加弯矩；且冠状金属角盒在试验件压缩方向的刚度梯度变化更利于压缩载荷均匀的向试验件扩散，防止提前失稳；本发明采用新型的肋夹持形式，代替传统的固定式机械连接形式，通过改变肋夹持组件工装与试验件肋的接触形式，可提供不同支持系数的面外约束；且肋夹持组件数量可调，拆装方便，占用空间小；本发明设计新型的调整杆组件，在对试验件工装提供横向支撑的同时，其滑动轴套与肋夹持组件的配合可释放试验件肋在压缩方向的自由度；且滑动轴套布置数量可调，轻巧、容拆装，占用空间小；本发明整套试验工装极大的简化了工装数量，工装设计轻巧简洁，尤其充分将试验件考核区暴露于视野之下，便利试验计量设备的安装、试验数据采集、试验观测。
62.本发明已完成结构方案详细设计及三维mbd设计，并已完成其生产制造及装配，已在相关试验件上进行试验验证，效果优秀。
63.以上对本技术实施例所提供的一种壁板压缩稳定性试验装置，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。
64.如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包括”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包括/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本技术的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本技术的一般原则为目的，并非用以限定本技术的范围。本技术的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
65.还需要说明的是，术语“包括”、“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包括，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
66.应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
67.上述说明示出并描述了本技术的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本技术
并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本技术的精神和范围，则都应在本技术所附权利要求书的保护范围内。