一种复合材料舱体结构件刚度测试装置的制作方法

本实用新型涉及一种复合材料舱体结构件刚度测试装置。

背景技术：

树脂基纤维增强复合材料结构件具有质量轻、耐腐蚀性好等优点，同时具有可以采用大规模整体模具成型的特点，尤其是复合材料结构件的综合力学性能优越性十分突出，在各大领域内的应用越来越广泛。力学性能的检测是复合材料结构件制造过程中不可缺少的重要工艺组成部份，其中的刚度测试是结构件综合力学性能检测的主要内容之一。

某种树脂基纤维增强复合材料舱体结构件由树脂基与增强纤维在模具上通过湿法缠绕工艺成型，具有气动形面和外形尺寸大的特点，大端口部粘上含有安装接口的轻质金属环。舱体结构件使用时金属环与另一舱体口部呈水平方向连接，舱体结构件内腔装有重物装置，使舱体结构件整体结构成为一种具有悬臂梁特性的装置，不可避免的发生弯曲变形。以复合材料舱体结构件的金属环口部端面为边界条件，在轴向某一位置的环向施加载荷力，利用一种刚度测试装置对舱体结构件模拟实际受力状态进行弯曲变形幅度测试，测试试验的目的：检验舱体结构件方案设计是否正确；检验舱体结构件实际变形幅度与变形幅度的设计值的差异，对树脂基增强纤维铺层设计进一步优化；检验舱体结构件产品静力刚度指标的合格率。

目前市场上可用于刚度测试的装置种类繁多、形式多样，功能用途不尽相同，但是这些现有刚度测试专利装置产品都不适合用作外形尺寸大、载荷力大 、边界接口形式多样化的多种复合材料舱体结构件的刚度测试。

技术实现要素：

本实用新型其目的就在于提供一种复合材料舱体结构件刚度测试装置，具有操作方便快捷、检测数据准确可靠、结构简单、制造成本低的特点，适用于载荷力大 、外形尺寸与边界接口各不相同的多种规格复合材料舱体结构件的刚度测试。

实现上述目的而采取的技术方案，包括“T”型静力支架，所述“T”型静力支架上端经支架螺栓连接悬臂杆，悬臂杆一端经悬臂杆螺栓连接直线位移传感器，直线位移传感器经黄铜线连接试件，试件上设有套环，套环经上钢丝绳连接称重传感器，称重传感器另一端经下钢丝绳连接定滑轮、连接套，连接套经丝杆连接丝杆螺母，所述定滑轮经定滑轮螺栓固定在静力支架上，丝杆螺母经丝杆螺栓固定在静力支架上，所述连接套上设有长螺栓，长螺栓一端连接导向板，导向板上设有腰型槽，导向板经导向板螺栓固定在静力支架上。

有益效果

与现有技术相比本实用新型具有以下优点。

1）本刚度测试装置适用于载荷力大 、外形尺寸与边界接口各不相同的多种规格复合材料舱体结构件的刚度测试；

2）本刚度测试装置具有结构简单、操作方便快捷、检测数据准确可靠、综合试验费用低廉等优点，满足复合材料结构件低成本制造的要求。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。

图1为本装置结构示意主视图；

图2为本装置中定滑轮结构示意主视图；

图3为本装置中静力支架结构示意主视图；

图4为图3视图的俯视图；

图5为图3视图的左视图；

图6为图3视图的右视图；

图7为本装置中悬臂杆结构示意主视图；

图8为图7的A-A剖视图；

图9为本装置中丝杆结构示意主视图；

图10为本装置中螺母结构示意主视图；

图11为图10视图的俯视图；

图12为本装置中连接套结构示意主视图；

图13为本装置中滑轮座结构示意主视图；

图14为图13视图的左视图；

图15为图13视图的俯视图。

具体实施方式

本装置包括“T”型静力支架20，如图1所示，所述“T”型静力支架20上端经支架螺栓4连接悬臂杆1，悬臂杆1一端经悬臂杆螺栓3连接直线位移传感器2，直线位移传感器2经黄铜线5连接试件21，试件21上设有套环7，套环7经上钢丝绳8连接称重传感器9，称重传感器9另一端经下钢丝绳15连接定滑轮16、连接套13，连接套13经丝杆10连接丝杆螺母11，所述定滑轮16经定滑轮螺栓17固定在静力支架20上，丝杆螺母11经丝杆螺栓12固定在静力支架20上，所述连接套13上设有长螺栓14，长螺栓14一端连接导向板19，导向板19上设有腰型槽45，导向板19经导向板螺栓18固定在静力支架20上。

所述悬臂杆1上设有悬臂杆长腰形槽53。

所述丝杆10上设有单线梯形螺纹55，丝杆10一端设有六角头54，丝杆10另一端设有轴台56，所述的单线梯形螺纹55与丝杆螺母11上设有的单线梯形内螺纹57构成加力螺纹副，所述的六角头54便于用棘轮套筒扳手持续加力操作，所述的轴台56埋装在连接套13上设有的沉孔61内。

在试件21的轴向加载位置用胶粘接套环7，套环7上设有套环通孔44，套环通孔44用于连接上钢丝绳8的一端；在试件21轴向考核位移变化的位置胶粘接位移支座6，位移支座6上设有支座通孔43，支座通孔43用于连接黄铜线5的一端，所述的套环7上设有的套环通孔44轴向中间位置与位移支座6上设有的支座通孔43轴向中间位置相对于试件21安装在静力支架20上设有的接口墙板29上的轴心位置要求在同一竖直面内。

所述静力支架20上设有两排相互对齐的多个螺纹孔49，两排相互对齐的多个螺纹孔49用来固定连接定滑轮16在不同要求的位置上，满足不相同的各种复合材料舱体结构件轴向加力载荷在不同的位置。

所述直线位移传感器2为带数显装置的直线位移传感器，称重传感器9为带数显装置的称重传感器。

实施例

本装置包括1个悬臂杆1、1个带数显装置的直线位移传感器2、2个悬臂杆螺栓3、2个支架螺栓4、一段普通的细黄铜线5、一段圆股的上钢丝绳8、1个带数显装置的称重传感器9、1个丝杆10、1个丝杆螺母11、4个丝杆螺栓12、1个连接套13、1个长螺栓14、一段圆股的下钢丝绳15、1个定滑轮16、6个定滑轮螺栓17、4个导向板螺栓18、1块导向板19、1个静力支架20，如图1所示。

所述的悬臂杆1用2个支架螺栓4固定连接在静力支架20上，所述的定滑轮16用6个定滑轮螺栓17固定连接在静力支架20上，所述的导向板19用4个导向板螺栓18固定连接在静力支架20上，所述的丝杆螺母11用4个丝杆螺栓12固定连接在静力支架20上，如图1所示。

所述的直线位移传感器2用2个悬臂杆螺栓3固定在悬臂杆1上，用一段普通的细黄铜线5与试件21相连。

所述的1个丝杆10与1个丝杆螺母11构成螺旋副，所述的连接套13装配在丝杆10上，所述的连接套13设有1根长螺栓14，长螺栓14的一端卡在导向板19上设有的腰型槽45内，避免丝杆10加力时连接套13发生扭转，所述的称重传感器9一端用一段圆股的上钢丝绳8与试件21相连，另一端用一段圆股的下钢丝绳15绕过定滑轮16与连接套13上的长螺栓14相连，所述的1个称重传感器9、1个定滑轮16、1个连接套13、1个丝杆10、1个丝杆螺母11、1个导向板19、一段圆股的上钢丝绳8、一段圆股的下钢丝绳15和1个长螺栓14组成本装置的刚度测试加力载荷系统。

所述的定滑轮16包括1根支撑轴22、1个标准螺母23、1个弹簧垫圈24、1个轴套25、1个钢轮26、1个圆柱滚子轴承27、1个滑轮座28，如图2所示，所述的钢轮26上设有“U”型槽46，所述的滑轮座28上设有1个“U”型槽63、1个滑轮座通孔64、2个滑轮座长腰型槽65，如图13、图14、图15所示，所述的钢轮26采用紧配合装配在圆柱滚子轴承27上，所述的圆柱滚子轴承27安装在 “U”型槽63内，并用支撑轴22、标准螺母23、弹簧垫圈24固定在滑轮座28上的滑轮座通孔64处。

所述的静力支架20包括1块接口墙板29、1块顶加固板30、1块I底座板31、2根长筋杆32、1块II底座板33、4根支脚条34、1块III底座板35、2根墙面支杆36、2根背筋杆37、1块IV底座板38、2根I墙面筋杆39、2根II墙面筋杆40、1根III墙面筋杆41和4根底座杆42，各零件之间采用焊接方式固定，如图3、图4、图5、图6所示，所述的2根墙面支杆36和4根底座杆42的材料采用热轧普通工字钢型材，所述的2根长筋杆32和2根背筋杆37材料采用热轧无缝钢管型材，所述的4根支脚条34、2根I墙面筋杆39、2根II墙面筋杆40和1根III墙面筋杆41材料采用热轧普通槽钢型材，所述的1块I底座板31上设有4个丝杆螺纹孔47和4个导向板螺纹孔48，如图4所示，所述的1块II底座板33上设有两排相互对齐的多个螺纹孔49，所述的1块顶加固板30上设有2个支架螺纹孔50，如图4所示，所述的1块接口墙板29上设有周向均匀分布的6个试件通孔51，如图5、图6所示，所述的4个丝杆螺纹孔47用来固定连接1个丝杆螺母11，4个导向板螺纹孔48用来固定连接1块导向板19，2个支架螺纹孔50用来固定连接1个悬臂杆1，所述的两排相互对齐的多个螺纹孔49用来固定连接1个定滑轮16在不同要求的位置上，满足不相同的各种复合材料舱体结构件轴向加力载荷在不同的位置，所述的周向均匀分布的6个试件通孔51用来把复合材料舱体结构件固定连接在接口墙板29上。

所述的悬臂杆1上设有2个直线位移传感器螺纹孔52和1个悬臂杆长腰形槽53，如图7、图8所示，所述的2个直线位移传感器螺纹孔52用来固定连接1个带数显装置的直线位移传感器2，所述的1个悬臂杆长腰形槽53用来把悬臂杆1固定连接在1块顶加固板30上的2个支架螺纹孔50上，所述的悬臂杆1可以沿悬臂杆长腰形槽53调节所需要的位置。

所述的丝杆10上设有单线梯形螺纹55，一端设有六角头54，另一端设有轴台56，如图9所示，所述的单线梯形螺纹55与丝杆螺母11上设有的单线梯形内螺纹57构成加力螺纹副，所述的六角头54便于用棘轮套筒扳手持续加力操作，所述的轴台56埋装在连接套13上设有的沉孔61内。

所述的丝杆螺母11上设有单线梯形内螺纹57和4个丝杆螺母通孔58，如图10、图11所示，所述的4个丝杆螺母通孔58用来把丝杆螺母11固定连接在I底座板31上设有的4个丝杆螺纹孔47位置。

所述的连接套13上设有轴向连接套通孔59、沉孔61、径向连接套通孔60和径向连接套螺纹孔62，如图12所示，所述的轴向连接套通孔59使连接套13可以套装在丝杆10上，所述的径向连接套通孔60和径向连接套螺纹孔62用来安装一个长螺栓14。

工作过程如下：

1）复合材料舱体结构件试件准备

在复合材料舱体结构件试件21轴向加载位置用胶粘接套环7，所述的套环7上设有套环通孔44，如图1所示，所述的套环通孔44用于连接圆股的上钢丝绳8的一端，所述的套环7使复合材料舱体结构件试件施加的载荷沿套环粘接面分布，有利于充分发挥试件的整体刚度特性，保证测试的刚度试验数据准确。在复合材料舱体结构件试件轴向考核位移变化的位置胶粘接一个位移支座6，所述的位移支座6上设有支座通孔43，如图1所示，所述的支座通孔43用于连接普通的细黄铜线5的一端，所述的套环7上设有的套环通孔44轴向中间位置与位移支座6上设有的支座通孔43轴向中间位置相对于舱体结构件安装在静力支架20上设有的接口墙板29上的轴心位置要求在同一竖直面内。

2）复合材料舱体结构件试件安装

通过复合材料舱体结构件试件21大端口部的安装接口，用高强度螺栓将试件21牢固安装在静力支架20上设有的接口墙板29上的周向均匀分布的6个试件通孔51的位置上，所述的套环7上设有的套环通孔44轴向中间位置与位移支座6上设有的支座通孔43轴向中间位置相对于舱体结构件安装在静力支架20上设有的接口墙板29上轴心位置要求在同一竖直面内，如图1所示，当复合材料舱体结构件试件21大端口部的安装接口与接口墙板29上的周向均匀分布的6个试件通孔51不能直接匹配安装时，在试件21大端口部与接口墙板29之间加设1个辅助支座，辅助支座上设有分别与试件21大端口部的安装接口和接口墙板29上的周向均匀分布的6个试件通孔51相匹配的安装接口，利用辅助支座把试件21牢固安装在静力支架20上。

3）刚度测试装置调试

松开2个支架螺栓4，使悬臂杆1沿悬臂杆长腰形槽53调节固定位置，保证直线位移传感器2与试件21上的位移支座6的位置对齐，如图1所示，调节定滑轮16在静力支架20上II底座板33上设有两排相互对齐的螺纹孔49的位置，并使定滑轮16沿滑轮座28上设有的2个滑轮座长腰型槽65方向微调固定位置，保证定滑轮16与试件21上套环7的位置对齐，如图1所示，调节普通的细黄铜线5的长度，使普通的细黄铜线5在直线位移传感器2与试件21上的位移支座6之间刚好拉直，如图1所示，将丝杆10调至加载初始位置，并调节圆股的上钢丝绳8和圆股的下钢丝绳15的长度，使圆股的上钢丝绳8和圆股的下钢丝绳15刚好拉直，如图1所示。

4）刚度测试

分别对直线位移传感器2和称重传感器9的数显装置清零，用棘轮套筒扳手套装在丝杆10上设有的六角头54，扳动套筒扳手，通过加力载荷系统对试件21持续加力，并分别读出直线位移传感器2和称重传感器9的数显装置显示的每一个力值和相对应的位移值，通过每一个力值所对应的位移值的大小进行考核复合材料舱体结构件试件21以大端口部安装接口端面为边界条件的刚度力学性能，卸去载荷，重复上述测试试验两至三遍，减小刚度测试装置系统误差，使试验数据更趋向准确。

使用情况表明：本刚度测试装置的悬臂杆1、定滑轮16在静力支架20上安装位置可以调节，同时可以在静力支架20上的接口墙板29上加设辅助支座，使本装置能够适用于外形尺寸与边界接口各不相同的多种复合材料舱体结构件的刚度测试；本刚度测试装置的静力支架20的2根墙面支杆36和4根底座杆42的材料采用热轧普通工字钢型材、2根长筋杆32和2根背筋杆37材料采用热轧无缝钢管型材、4根支脚条34、2根I墙面筋杆39、2根II墙面筋杆40和1根III墙面筋杆41材料采用热轧普通槽钢型材等，使本装置静力支架20的刚度高，受力变形程度小，能满足大载荷力的复合材料舱体结构件的刚度测试；本刚度测试装置加载荷、卸载荷等操作方便快捷，检测数据准确可靠，能满足复合材料舱体结构件的刚度测试要求。