[发明专利]一种加强框、梁单一截面静力/疲劳性能试验方法

说明书

技术领域

本发明属于飞机设计领域，涉及一种适用于对加强框、梁等结构的典型截面进行试验的方法。

背景技术

在飞机设计技术领域，对于加强框、梁等结构的典型截面的静力/疲劳试验研究，一直没有适当的方法，往往参照加强框、梁的真实结构，模拟加强框、梁在飞机上的安装、固定方式，采用大量连接夹具进行试验，因此试验件数量多，制造、试验的周期长。

发明内容

本发明的目的是：设计一种能够反映加强框、梁的典型截面特征的四点弯曲梁试验件，通过简易的夹具，安装在试验机上，进行静力/疲劳试验研究。

本发明的技术方案是：一种加强框、梁单一截面静力/疲劳性能试验方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一，选取需要进行试验研究的加强框、梁的截面；

第二，设计一个四点弯曲梁，选材、制造工艺与上述的加强框、梁一致，以四点弯曲梁的中间横截面为对称轴，对称轴处截面的形状和尺寸与上述的加强框、梁截面的形状和尺寸一致，对称布置4根与上、下缘条和腹板垂直的筋条，分别作为固定点和加载点的支撑，在筋条1和筋条4与下缘条相交的部位，一端固定铰支，一端可动铰支，形成简支梁，在筋条2和筋条3与上缘条相交的部位加载，加载方向沿筋条轴线，并从上缘条指向下缘条；

第三，分析并绘制四点弯曲梁弯矩图，在筋条2和筋条3之间的区域是弯矩相等的纯弯曲段，作为试验考核段；

第四，根据对称轴处的截面尺寸，计算载荷P的大小，作为四点弯曲梁的静力试验的设计载荷，其中P=kWσ_b/L，并对受压缘条进行稳定性校核，然后进行静力破坏试验；

第五，根据加强框、梁所选截面的疲劳寿命要求，结合四点弯曲梁的静力破坏试验结果，确定四点弯曲梁的疲劳试验载荷谱，进行疲劳试验。

所述在P=kWσ_b/L的公式中，σ_b是四点弯曲梁所选材料及工艺的强度极限，W为四点弯曲梁对称轴处截面的抗弯截面系数，k为四点弯曲梁对称轴处截面的塑性修正系数，L表示筋条2和筋条3之间的距离。

本发明的优点是：

1）四点弯曲梁试验件作为具有典型加强框、梁特征的结构试验件，反应了加强框、梁主要截面的受力情况，用其进行试验研究，可以明显缩小试验的规模，缩短试验的周期并降低研制成本；

2）四点弯曲梁试验件尤其适用于没有集中承力接头的以承受弯曲载荷为主的加强框、梁结构的典型受力截面的试验研究;

3）由于四点弯曲梁试验规模较小，便于进行加强框、梁的不同材料或工艺的对比试验研究;

4）可以设计简易的四点弯曲梁试验夹具如图4所示，在普通的试验机上进行四点弯曲梁静力/疲劳试验，试验简单、方便。

附图说明

附图1是典型四点弯曲梁结构

附图2是四点弯曲梁支持、加载简图

附图3是四点弯曲梁弯矩图

附图4是带简易夹具的四点弯曲梁支持、加载示意图

附图5是加强框a典型截面的四点弯曲梁

附图6是加强框a典型截面四点弯曲梁的疲劳试验载荷谱

附图7是加强框b的焊接四点弯曲梁

附图8是加强框b焊接四点弯曲梁的疲劳试验载荷谱

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。

最佳实施例一：

一、加强框a为承受主起落架着陆载荷的主承力结构，为了提高加强框的整体性和生产效率，拟采用整体锻件制造，由于加强框a上没有集中承力接头，无法单独对加强框a整体锻件的真实结构进行试验研究，通过分析加强框a的受力情况，选取其受力最严重的下位锁梁轴线与22长桁轴线之间的截面作为试验研究的对象，该截面的静力/疲劳性能可以涵盖其它截面。

二、设计一个四点弯曲梁，采用钛合金大型锻件制造，梁腹板上布置4根筋条，分别作为固定点和加载点的支撑，在距离对称轴较远的两个筋条的下缘条处固定，形成简支，在距离对称轴较近的两个筋条的上缘条处加载，结构尺寸如图5所示。