[发明专利]用于在薄壳结构外表面产生特定局部几何初始缺陷的装置

说明书

本发明用于在薄壳结构外表面产生特定局部几何初始缺陷的装置，属于结构工程技术领域；包括固定磁铁、伸缩杆、固定杆、连接杆、滑杆、外载荷和定滑轮；固定杆开有长孔；固定磁铁通过伸缩杆固定于固定杆的侧壁顶部，用于将整个装置吸附于试验机上；连接杆通过螺栓与固定杆的长孔固定；滑杆上的滑块与连接杆上的滑槽配合，使得滑杆沿轴向位移；外载荷通过系绳绕过定滑轮与固定板连接，将外载荷的重量通过定滑轮和系绳转化为对滑杆的轴向推力，随着滑杆沿滑槽长度方向的移动，所述压头对薄壳表面实现了定点加载，形成所需凹陷。本发明能够定量地产生位置、角度、深度可变的凹坑缺陷，用于定量评估初始缺陷参数对结构承载力的影响。

技术领域

本发明属于结构工程技术领域，具体涉及一种用于在薄壳结构外表面产生特定局部几何初始缺陷的装置。

背景技术

薄壳结构由于具有质量轻、结构紧凑、承载性能好等优点被广泛用于建筑、航空航天、船舶、汽车制造等领域。真实的薄壳结构由于制造误差、外力或者腐蚀等原因在其外表面不可避免地产生局部几何初始缺陷。而几何初始缺陷是影响结构强度和稳定性的关键性敏感参数，它使得实际结构的承载能力往往小于理想设计载荷，从而影响结构安全。专利CN107716622 A和专利CN 212419173 U均针对薄壁结构的局部凹陷设计了修复装置。因此，在进行薄壳结构设计时必须要考虑初始缺陷对结构承载力的影响。

近年来，对于薄壁壳体的轴压能力预测一直收到国内外众多研究机构的重视。先通过缺陷敏感性曲线获得结构承载能力的折减因子，后将理想的承载载荷进行折减是保证壳体满足设计需求一种有效的办法。观察发现薄壳在受到轴压时往往从一个局部凹陷变形开始，随后逐渐扩展整个结构最终破坏。因而，将局部凹陷作为初始缺陷进行缺陷敏感性研究对于保证薄壳的设计承载能力具有十分重要的实际意义。在专利CN107145639B中公开了一种网格开槽壳体的轴压承载折减因子的预测方法，该方法是利用数值模拟在有限元壳体模型表面形成单点凹陷后分析得到折减因子。而此种预测方法仅为仿真分析，需要通过实验的验证才能保证此种方法的可靠性。通常在进行缺陷敏感实验时，往往需要在薄壳表面生成不同程度的凹陷后进行重复实验研究，这便使得实验流程十分的繁琐。因而，有必要设计一种可以快速方便在薄壳结构外表面产生特定局部几何初始缺陷的实验装置。

发明内容

要解决的技术问题：

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种用于在薄壳结构外表面产生特定局部几何初始缺陷的装置，为了定量地产生位置、角度、深度可变的凹坑缺陷，用于定量评估初始缺陷参数对结构承载力的影响。

本发明的技术方案是：一种用于在薄壳结构外表面产生特定局部几何初始缺陷的装置，其特征在于：包括固定磁铁、伸缩杆、固定杆、连接杆、滑杆、外载荷和定滑轮；所述固定杆沿长度方向开有长孔；所述固定磁铁通过伸缩杆固定于固定杆的侧壁顶部、且伸缩杆轴向平行于固定杆的开孔面，用于将整个装置吸附于试验机上；

所述连接杆的中部开有圆通孔，通过螺栓依次穿过圆通孔和长孔，实现连接杆和固定杆的固定；连接杆下端面沿长度方向开有滑槽，并在下方中部固定有连接板；所述滑槽的长度方向平行于固定杆的开孔面；

所述滑杆一端固定有固定板，另一端固定有压头，其外周面上固定有滑块，所述滑块的截面与滑槽相同，能够在滑槽内滑动，并带动滑杆沿轴向位移；

所述定滑轮通过转轴安装于连接杆的连接板上，定滑轮的中心轴垂直于连接板；

所述外载荷通过系绳绕过定滑轮与固定板连接，将外载荷的重量通过定滑轮和系绳转化为对滑杆的轴向推力，随着滑杆沿滑槽长度方向的移动，所述压头对薄壳表面实现了定点加载，形成所需凹陷。

本发明的进一步技术方案是：所述固定杆为条形板结构，其板面下方沿长度方向开有长孔。

本发明的进一步技术方案是：所述伸缩杆能够沿长度方向伸缩，通过调节伸缩杆的长度和连接杆的安装角度，将压头与薄壳的外表面的接触。