大型箭体结构轴压自平衡加载试验系统及试验方法与流程

1.本发明涉及强度试验技术领域，具体地，涉及一种大型箭体结构轴压自平衡加载试验系统及试验方法。


背景技术：

2.大型箭体结构轴压试验通常采用四点式轴压加载系统加载，其加载原理是：在试验工位上建设4个可承载250t或350t的抗拉点，分布在4m
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4m的矩形顶点上，试验前，首先在抗拉点上各安装1个250t或350t液压作动器，其次在4个抗拉点中心位置依次叠装承力平台、模拟过渡段、试件、加力帽、1000t级主加载梁，之后在主加载梁两端各安装1根500t级辅加载梁，并通过4套传力拉杆和单双耳装置辅加载梁与350t液压作动器。试验时，通过控制350t液压作动器收缩产生拉压力荷，从而实现对试验件进行四点式轴压加载。
3.四点式轴压加载系统存在几个明显的不足：一是加载能力取决于抗拉点的承载极限，因抗拉点建设难度较大，其极限能力一般不超过350t，故试验加载能力仅为1400t，不能满足新一代大推力运载火箭结构试件轴压试验需求；二是抗拉点建设完成后不能移动，通常一组4个抗拉点只能满足一种直径试件的轴压试验需求，局限较大；三是四点式轴压加载方法对试验厂房的承载能力、水平度等要求高，建设成本高。
4.经现有技术专利文献检索发现，中国实用新型专利公开号为cn215931495u，公开了一种用于固体推进剂动态双轴压缩的加载装置，属于材料力学性能试验测试技术领域，通过双孔锁线器及细绳组成的悬挂结构使夹具和试验件表面微接触，避免直接在试件上操作，减少因固定试件和夹具自重而造成的预应力和损伤。包括匹配相连的上夹具和下夹具，所述上夹具包括上夹具本体及上加载台，上加载台上固定连接有圆盘状的上压盘；下夹具包括下夹具体和下加载台，所述下加载台上固定连接有底部固定套座；所述上夹具体和下夹具体相互扣合，位于上夹具体和下夹具体之间的区域为装夹区域；本实用新型设计的夹具能够在高应变率液压伺服试验机上实现加载比例为1:1，应变率涵盖1-100s-1动态加载等双轴压缩加载试验。而本发明提供了大型箭体结构轴压自平衡加载试验系统及试验方法，解决试验加载能力小、局限较大以及成本高等问题。因此，该文献与本发明所介绍的方法是属于不同的发明构思。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种大型箭体结构轴压自平衡加载试验系统及试验方法。
6.根据本发明提供的一种大型箭体结构轴压自平衡加载试验系统，包括多功能承力平台、模拟过渡段、悬臂式加载平台、液压作动器、传力拉杆以及单双耳装置，多功能承力平台通过模拟过渡段连接箭体结构试件的一端，箭体结构试件的另一端通过模拟过渡段连接于悬臂式加载平台上，多功能承力平台周边均匀设有液压作动器，液压作动器通过传力拉杆和单双耳装置与悬臂式加载平台连接；
7.通过控制液压作动器收缩，产生一个向下的拉力，拉力通过传力拉杆和单双耳装置传递至悬臂式加载平台，悬臂式加载平台将拉力合成后变成轴压施加至箭体结构试件上实现轴压加载。
8.一些实施例中，多功能承力平台在多个分布圆周上沿平台轴对称分布有多组液压作动器安装孔，液压作动器通过液压作动器安装孔连接于多功能承力平台。
9.一些实施例中，多功能承力平台上设有多个t型燕尾槽，t型燕尾槽的数量范围为30-60。
10.一些实施例中，多功能承力平台上设有多个扇形槽，通过扇形槽实现平台整体的吊装和移动。
11.一些实施例中，悬臂式加载平台沿轴对称分布有多个悬臂短梁，悬臂短梁的数量与每组液压作动器安装孔的数量相同。
12.一些实施例中，悬臂短梁上分布有多个传力拉杆安装孔，传力拉杆安装孔的分布圆直径与液压作动器安装孔的分布圆直径相同。
13.一些实施例中，悬臂式加载平台的下端面上多个分布圆直径上均匀分布有螺栓孔，通过螺栓孔与箭体结构试件相连接。
14.一些实施例中，悬臂式加载平台的上有多个梯形槽，通过梯形槽实现吊装。
15.一些实施例中，悬臂式加载平台上端面上分布有多个起吊孔。
16.本发明还提供了一种大型箭体结构轴压自平衡加载试验系统的加载方法，包括以下步骤：
17.步骤一：在多功能承力平台内侧依次安装模拟过渡段、箭体结构试件、模拟过渡段以及悬臂式加载平台；
18.步骤二：在多功能承力平台外侧安装多个液压作动器；
19.步骤三：利用传力拉杆和单双耳装置将液压作动器与悬臂式加载平台连接；
20.步骤四：试验时，通过控制液压作动器收缩，产生一个向下的拉力，拉力通过传力拉杆和单双耳装置传递至悬臂式加载平台，悬臂式加载平台将拉力合成后变成轴压施加至箭体结构试件上，从而实现轴压加载。
21.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
22.(1)本发明结构合理，厂房建设成本低，采用轴压自平衡加载方法时，对厂房承力、水平度等无要求，因此，可节约大量的厂房建设费用；
23.(2)本发明通过多功能承力平台提高适应性，可适应用2m至58m直径的不同箭体结构轴压加载要求；
24.(3)本发明移动便利，核心装置的多功能承力平台和悬臂式加载平台试验平台均可通过行车或者汽吊移动，可适用于不同的试验工位开展试验。
附图说明
25.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
26.图1为箭体结构轴压自平衡加载试验系统示意图；
27.图2为多功能承力平台示意图；
28.图3为模拟过渡段示意图；
29.图4为传力拉杆示意图；
30.图5为单双耳装置示意图；
31.图6为悬臂式加载平台示意图。
32.图中标号：
33.1-多功能承力平台、11-t型燕尾槽、12-液压作动器安装孔13、扇形槽、2-模拟过渡段、3-悬臂式加载平台、31-悬臂短梁、32-传力拉杆安装孔、33-梯形槽、34-起吊孔、4-液压作动器、5-传力拉杆、6-单双耳装置、7-箭体结构试件。
具体实施方式
34.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
35.实施例1
36.本发明提供的一种大型箭体结构轴压自平衡加载试验系统，如图1-6所示，包括多功能承力平台1、模拟过渡段2、悬臂式加载平台3、液压作动器4、传力拉杆5以及单双耳装置6，多功能承力平台1通过模拟过渡段2连接箭体结构试件7的一端，箭体结构试件7的另一端通过模拟过渡段2连接于悬臂式加载平台3上，多功能承力平台1周边均匀设有液压作动器4，液压作动器4通过传力拉杆5和单双耳装置6与悬臂式加载平台3连接。
37.如图2所示，多功能承力平台1在多个分布圆周上沿平台轴对称分布有多组液压作动器安装孔12，可根据箭体结构试件7的直径大小选择分布圆直径与箭体结构试件7接近的一组安装液压作动器4。多功能承力平台1上设有48个t型燕尾槽11，可满足直径2m至直径5m范围的箭体结构试件7规定安装需求。多功能承力平台1上设有多个扇形槽13，用于降低平台重量，便于平台整体吊装、移动。
38.如图6所示，悬臂式加载平台3沿轴对称分布有多个悬臂短梁31，悬臂短梁31的数量与液压作动器安装孔12的数量相同。悬臂短梁31上分布有多个传力拉杆安装孔32，传力拉杆安装孔32的分布圆直径与液压作动器安装孔12的分布圆直径相同。悬臂式加载平台3的下端面上多个分布圆直径上均匀分布有螺栓孔，用于满足不同直径的试件安装需求。悬臂式加载平台3的上有多个梯形槽33，用于降低平台重量，便于高空吊装。悬臂式加载平台3上端面上分布有多个起吊孔34，在试验时用于吊销平台的重力对试件施加轴压的影响。
39.工作原理：在多功能承力平台1上既安装箭体结构试件7，又安装液压作动器4，试验时，通过控制液压作动器4收缩，产生一个向下的拉力，拉力通过传力拉杆5和单双耳装置6传递至悬臂式加载平台3，箭体结构试件7和液压作动器4将对多功能承力平台1产生一对大小相同、方向相反的作用力，两者相互抵消，悬臂式加载平台3将拉力合成后变成轴压施加至箭体结构试件7，最终实现轴压自平衡加载。
40.更为具体的，多功能承力平台1作为轴压加载试验系统的基座，不仅可满足不同直径的箭体结构试件7固定安装，而且可适应于多种规格的液压作动器4的安装需求；液压作动器4安装在多功能承力平台1的上端面外沿区域，在平台上沿轴对称分布，是轴压载荷施
加的源头；传力拉杆5主要用于将液压作动器4产生的轴压传递至悬臂式加载平台3；单耳双装置6用于将两个或多个传力拉杆5连接成一个整体，可满足不同高度的箭体结构试件7轴压载荷传递需求；悬臂式加载平台3作为轴压载荷的加载装置，其下表面内侧可与试件或模拟过渡段2连接，其上表面外沿可满足不同规格的传力拉杆5安装需求；模拟过渡段2主要用于模拟箭体结构试件7的真实边界条件，根据试验需要，安装在箭体结构试件7与多功能承力平台1、箭体结构试件7与悬臂式加载平台3之间。
41.实施例2
42.本发明还提供了一种大型箭体结构轴压自平衡加载试验系统的加载方法，包括以下步骤：
43.步骤一：在多功能承力平台1内侧依次安装模拟过渡段2、箭体结构试件7、模拟过渡段2以及悬臂式加载平台3；
44.步骤二：在多功能承力平台1外侧安装多个液压作动器4；
45.步骤三：利用传力拉杆5和单双耳装置6将液压作动器4与悬臂式加载平台3连接；
46.步骤四：试验时，通过控制液压作动器4收缩，产生一个向下的拉力，拉力通过传力拉杆5和单双耳装置6传递至悬臂式加载平台3，悬臂式加载平台3将拉力合成后变成轴压施加至箭体结构试件7上，从而实现轴压加载。
47.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
48.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。