用于测试平面外拉升强度的装置以及测试配装到复合夹心板的载荷施加元件的平面外拉 ...的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及测试配装到复合夹心板的载荷施加元件的平面外拉升强度的装置，尤其是，测试配装到复合夹心板的切口载荷施加元件的平面外拉升强度的装置，切口延伸通过面板并延伸入复合夹心板的重量轻的内芯中。
[0002]本发明还涉及测试配装到复合夹心板的载荷施加元件的平面外拉升强度的方法，尤其是，测试配装到复合夹心板的切口内的载荷施加元件的平面外拉升强度的方法，切口延伸通过面板并延伸入复合夹心板的重量轻的内芯中。
【背景技术】
[0003]复合夹心板是特殊类型的复合材料/结构，其通过将一个但最好是两个相对薄但刚硬的面板附连到重量轻但厚的内芯上加工制成的。内芯材料通常是强度相对低的材料，但其较厚的厚度提供了夹心的复合材料，该复合材料具有高的弯曲刚度和总体低的密度。通常通过将内芯材料层叠在两个薄层之间来制造复合夹心板，所述薄层提供拉升强度。重量轻的内芯通常通过粘结连接和/或金属钎焊附连到面板上。这形成板状的组件。
[0004]面板通常是层叠物，其由玻璃和/或碳纤维加强的热缩性和/或热固性聚合物组成，诸如不饱和的聚酯、环氧树脂。替代地，金属片，最好是诸如铝那样重量轻的金属，也可用于夹心板的面板。夹心板的重量轻的内芯通常是开口室和/或闭口室结构的泡沫(诸如聚氯乙烯、聚亚胺酯、聚乙烯或聚苯乙烯泡沫、复合泡沫)，或是开口室和/或闭口室的金属泡沫，最好是诸如铝那样重量轻的金属。
[0005]相当经常地是蜂窝结构，最好是诸如铝那样重量轻的金属或玻璃纤维和高级复合材料，由于它们的强度对重量比极好，所以，它们首选为重量轻的内芯。蜂窝结构是具有蜂窝几何形的结构，其允许使所用材料量为最少而达到最小的重量。蜂窝结构的几何形可变化很大，但所有如此结构的共同特征是形成在薄的垂直壁之间的中空小室阵列。小室通常为圆柱形和六角形。蜂窝形的结构提供密度最小的材料以及平面外相当高的压缩特性和平面外的剪切特性。
[0006]复合的夹心板的特性是正交性的，因此，根据结构的定向，板的反作用是不同的。因此，有必要区分平面内的力和平面外的力。在复合夹心板中，提供面板来传递平面内的力，而提供重量轻的内芯用于高的横向剪切强度。
[0007]复合夹心板广泛地用于这样的场合:需要平的或略微弧形的表面，且它们高的强度-对-重量比是有价值的。出于该原因，它们广泛地用于航天工业中，并且长期来在飞机和火箭领域起作用。尽管夹心板能够承载高载荷，但各种部件的载荷引入和/或锚固却需要特殊的方案，因为所述不同的强度依赖于所施加力的方向。为了充分利用复合夹心板的有利特性和避免其损坏，来自诸如透镜、天线等之类的附加部件的静态和动态载荷必须最佳地引入到结构中。当飞机、航天器、火箭、卫星等经受强烈振动时，部件附连点上的传递到承载部件的夹心板的载荷非常高。
[0008]较佳地借助于配装到夹心结构的插入件，来实现用于载荷引入的部件的锚固。既可通过使用特殊工具的传统的方法，也可使用新发明的插入件和如欧洲专利申请EP13160089.2和EP13160092.6中披露的对应方法，将如此的载荷施加元件配装到复合夹心板。
[0009]不管将载荷施加元件配装到复合夹心板的方法如何，必须测试拉伸强度以确保赋予的承载能力的严格要求得到满足。同时，测试既不能损坏夹心板，也不能损坏载荷施加元件。此外，具有不均匀或弧形外表面的夹心板提出了特殊的困难。
【发明内容】
[0010]有待解决的技术问题
[0011]本发明的目的因此是提供测试夹心板内载荷施加元件的拉伸强度的装置和方法，即使在不均匀或弧形夹心板的情形中，该装置和方法也可提供可靠的、可再生的结果，同时，对夹心板不造成损坏。
[0012]发明概述
[0013]根据本发明，通过一种装置，其包括拉力构件、相对于拉力构件可位移地布置的推力构件、力分配构件以及布置在所述推力构件和所述力分配构件之间的测力计，可实现提供用来测试夹心板内载荷施加元件的拉伸强度的装置的上述目的，即使在不均匀或弧形夹心板的情形中，该装置也可提供可靠的、可再生的结果，同时，对夹心板不造成损坏。拉力构件布置和构造成将拉升强度测试力施加到载荷施加元件上。推力构件机械地连接到拉力构件上，使得反力(来自于施加所述的拉升强度测试力)通过所述力分配构件被传递和分配到载荷施加元件周围的复合夹心板的表面上。测力计构造成用来测量推力构件和复合夹心板表面之间的所述反力。
[0014]通过一种方法来实现提供测试夹心板内载荷施加元件的拉伸强度的方法的上述目的，即使在不均匀或弧形夹心板的情形中，该方法也可提供可靠的、可再生的结果，同时，对夹心板不造成损坏，所述方法包括如下步骤:
[0015]-提供测试装置，该装置包括拉力构件、相对于拉力构件可位移地布置并机械地连接到拉力构件的推力构件、力分配构件以及布置在所述推力构件和所述力分配构件之间的测力计；
[0016]-将所述测试装置放置在复合夹心板上，使得力分配构件布置在复合夹心板的表面和测力计之间，并围绕着所述载荷施加元件；
[0017]-通过拉力构件施加拉升强度测试力到载荷施加元件上，并逐渐地增大该拉升强度测试力到预定的阈值，由此，造成推力构件传递和分配合成反力，其是通过力分配构件围绕载荷施加元件施加到复合夹心板表面上的表面压力；以及
[0018]-借助于测力计来测量推力构件和复合夹心板表面之间的反力，测得的反力减小，同时逐渐地增大拉升强度测试力，表示复合夹心板和/或其载荷施加元件的失效。
[0019]有益效果
[0020]本发明最重要的优点在于这样的一种能力，即使复合夹心板的表面是弧形的或不均匀的，也可测试配装到复合夹心板的载荷施加元件的平面外拉伸强度。同时，本发明的装置和方法提供可再生的测试结果。最后但不是最不重要的，借助于力分配构件，通过将测试力分配到板的表面上以及载荷施加元件周围，可在测试过程中防止损坏板或插入件。
【附图说明】
[0021]借助于描述和参照附图，本发明进一步的特征和优点将在下面进行详细地描述，附图中:
[0022]图1示出了已知复合夹心板的立体图；
[0023]图2示出了剖视的立体图，显示刚好配装到复合夹心板之前的作为载荷施加元件的插入件；
[0024]图3A示出了配装到复合夹心板切口内的作为载荷施加元件的插入件剖视立体图；
[0025]图3B示出了配装到复合夹心板的开口内的插入件侧视剖视图；
[0026]图4A示出了根据本发明的测试配装到复合夹心板的载荷施加元件平面外的拉伸强度的装置的剖视立体图；
[0027]图4B示出了图4A的装置的俯视剖视图；
[0028]图5A示出了根据本发明的测试装置的优选实施例的剖视立体图，其放置在复合夹心板上，在其静止状态中，即，没有施加拉升强度测试力；
[0029]图5B示出了图5A的测试装置的侧向剖视图，在其静止状态中，S卩，没有施加拉升强度测试力；
[0030]图6示出了图5B的测试装置的侧向剖视图，在其致动的状态中，S卩，施加拉升强度测试力；
[0031]图7示出了根据本发明的测试装置的特别优选实施例的侧向剖视图。
[0032]注意:附图不按比例绘制，提供附图只是为了说明而已，附图只用来更好地理解本发明的范围，而不是限定本发明的范围。从这些图中，不应隐含对本发明任何特征的限制。
【具体实施方式】
[0033]借助于描述并参照附图，本发明的进一步特征和优点将在下面作详细描述:
[0034]图1示出了复合夹心板5的优选实施例的立体图，S卩，带有面板10和重量轻的内芯15的复合夹心板5。尽管带有两个面板的夹心板是更为普遍和也是首选的，但本发明的概念适用于带有仅一个面板10的复合夹心板。复合夹心板5 (不带有下文中描述的本发明的切口)本身是通过已知方法生产的，其通过将相对薄的但刚性的面板附连到重量轻的内芯15来进行生产。内芯材料通常是强度相对低的材料，但其较厚的厚度提供复合夹心板5以高的弯曲刚度和总体低的密度。复合夹心板5最好通过将重量轻的内芯15层叠在提供拉升强度的两个薄面板之间来制造。
[0035]复合夹心板5的面板10包括以下中的一个或多个:
[0036]-玻璃和/或碳纤维加强的热塑性和/或热固性聚合物的层叠物，聚合物诸如是不饱和的聚酯、环氧树脂；和/或
[0037]-金属板，最好是诸如铝那样的重量轻的金属。
[0038]尽管所有说明性的图显示蜂窝结构作为重量轻的内芯15，但本发明的重量轻的内芯15包括以下中的一个或多个:
[0039]-开室和/或闭室结构的泡沫，诸如聚氯乙烯、聚亚胺酯、聚乙烯或聚苯乙烯泡沫、合成泡沫；
[0040]-开室和/或闭室的金属泡沫，较佳地是诸如铝那样的重量轻的金属；
[0041]-蜂窝结构，较佳地是诸如铝那样的重量轻的金属或玻璃纤维和高级复合材料。
[0042]通过粘结剂连接和/或金属钎焊和/或焊接和/或软焊，重量轻的内芯15较佳地附连到第一面板10和/或所述第二面板