[实用新型]一种侧边自由的长桁截止端试验测试装置

说明书

本实用新型涉及复合材料力学性能测试技术领域，提供了一种侧边自由的长桁截止端试验测试装置，包括试验件和试验夹具；试验件包括蒙皮、长桁、假肋、试验件端部增强垫片；假肋设置在肋站位面处，长桁在假肋两侧对称布置，长桁在肋站位处截止，试验件端部增强垫片设置在所述长桁的端部；蒙皮设置横向加强构件；试验夹具包括端部夹具、假肋支撑夹具和蒙皮面外支撑夹具；端部夹具用于对试验件端部进行夹持，假肋支撑夹具用于对假肋进行夹持，蒙皮面外支撑夹具用于约束蒙皮面外方向的位移和转动。本实用新型试验夹具与试验件配套设计，试验件及试验夹具简单合理，制造成本低；试验装置新颖简单、实用性高、具有很高的推广应用价值。

技术领域

本实用新型涉及复合材料力学性能测试技术领域，特别涉及一种侧边自由的长桁截止端试验测试装置。

背景技术

目前复合材料加筋壁板结构在飞机结构中得到了广泛的应用。对于机身、机翼或尾翼等结构，通常采用T型、工型、帽型长桁加筋壁板结构，长桁和蒙皮之间通常采用共固化、共胶接、二次交接等成型方式。

根据实际结构的功能、连接等方面的要求，长桁不可避免的需要在蒙皮一定位置截止，因此在加筋壁板结构中会出现长桁截止端。长桁截止端处由于结构构型和刚度的改变会导致该部分出现应力集中，导致长桁截止端出现脱粘或者分层等破坏。因此在结构设计中需要对长桁截止端处进行重点关注。

根据实际部件外形尺寸、连接、功能等方面的要求，目前存在多项专利对长桁截止端的设计形式进行专利保护，其中比较有代表性的专利有3个：

一种长桁端头设计方法来自Stringer Stiffened Aircraft CompositeStructures专利号 EP3040268A1。该方案在长桁端头和端头处支撑结构的设计采用和支撑结构腹板直接相连的方式。该种构型使载荷直接由长桁传递到支撑结构腹板位置，传力更加高效。

第二种长桁端头设计方案来自Load Transfer Devices at Stringer Run-out专利号 US20120234978A1。该构型设计了一个套将长桁端头完全套住，并且将长桁腹板和长桁缘条分别和这个套筒连接。该设计方案能够将端头载荷分别从腹板和缘条上传递到蒙皮上去，增加了传递载荷的路径使传载均匀，从而避免端头出现应力集中。

第三种长桁端头设计方案来自Optimized Stringer Run-out Zones inAircraft Components 专利号US 2013/0101801A1。该检索专利对长桁端头区域进行了优化，通过长桁端头不同形状，不同斜削角设计等优化长桁端头的传力。

关于长桁截止端试验装置及方法的专利较少，经查询比较典型的几种方案如下：

方案一、《金属机翼长桁梢部拉伸试验研究》(来自《民用飞机设计与研究》2015年03期，作者柯志强)中提到了一种针对金属长桁端头的试验方案。该试验方案选取单个长桁典型端头结构设计试验件，试验件由长桁和蒙皮组成。试验件分为三组,试验件A-1、试验件A-2和试验件A-3，对应斜削角度分别为15°、30°和45°；

该试验设计了边界支持夹具来模拟两种边界条件:

(a)蒙皮两侧边支持。通过夹具对试验件蒙皮侧边的夹持，限制蒙皮侧边的面外变形。

(b)翼肋的支撑。通过螺栓顶住翼肋连接区的长桁缘条，限制试验件在翼肋连接区的面外变形，模拟翼肋在该位置的面外刚度。

方案二、国内某机翼项目机翼长桁端头选型试验。分别选择了五种不同长桁端头，分别选取长桁不同斜削角以及斜削方式进行选型试验。为了保证试验考核区两侧边的边界条件的真实，采用三长桁试验件。