动态复合加载试验装置、系统及方法与流程

本发明属于结构动态冲击力学性能试验技术领域，具体涉及一种动态复合加载试验装置、系统及方法。

背景技术：

飞机的鸟撞、坠撞、冰雹撞击等过程均属于动态冲击变形和破坏过程，而飞机结构所受载荷主要通过机械连接元件进行传递。机械连接元件在动态加载下的力学性能和失效模式不同于准静态加载，其力学性能与加载速率相关。此外，在真实飞机结构的动态冲击变形过程中，机械连接元件承受着包括纯拉伸、纯剪切、拉-剪耦合等多种加载方式，而其力学性能和失效模式强烈的受到加载方式影响。因此，构建机械连接元件的本构模型必须考虑加载速率和加载方式的影响。

目前，现有技术中是将机械连接元件直接与加载装置相连，进而开展实验测试，这种实验方法效率太低，且不同型号机械连接元件的尺寸也有所差异，需要针对性的设计不同的加载装置，从而导致实验成本增加。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种动态复合加载试验装置、系统及方法来克服或至少减轻现有技术中的至少一个上述问题。

为实现上述目的，在第一方面，本发明提供了一种动态复合加载试验装置，用于机械连接元件的动态复合加载力学性能及失效特性测试分析试验，包括：夹持部件；以及平台，与所述夹持部件固定连接；限位部件，设置于所述平台上；连接部件，以预设角度设置于所述平台上，用于固定所述机械连接元件并与所述限位部件配合以避免所述机械连接部件发生偏转。

优选地，所述预设角度为：0°、30°、45°、60°或90°。

优选地，所述限位部件包括相对设置的第一限位杆和第二限位杆，所述连接部件设置于所述第一限位杆和所述第二限位杆之间。

优选地，所述连接部件包括相对设置的第一连接部件和第二连接部件，所述机械连接部件设置在所述第一连接部件与所述第二连接部件之间。

优选地，所述夹持部件包括相互连接的第一夹持部件和第二夹持部件，所述平台设置于所述第一夹持部件与所述第二夹持部件的连接处。

优选地，所述第一夹持部件和所述第二夹持部件的轴线处于同一条直线上。

优选地，所述第二夹持部件的端部设置有阻挡块。

在第二方面，本发明还提供了一种动态复合加载试验系统，所述系统包括上述的动态复合加载试验装置、静夹持部件、动夹持部件以及作动缸，其中，所述静夹持部件与所述第一夹持部件连接，所述作动缸与所述动加持部件连接用于驱动所述动夹持部件运动，所述动夹持部件与所述第二夹持部件连接；

所述动夹持部件呈u形，所述动夹持部件套设在所述第二夹持部件上。

优选的，还包括相互连接的控制装置和摄像装置，所述控制装置用于控制所述作动缸动的往复运动以带动所述动夹持部件的往复运动，所述摄像装置用于拍摄所述机械连接元件。

在第三方面，本发明提供了一种动态复合加载试验方法，包括：调节连接部件与限位部件之间的相对位置关系，使得机械连接元件与第一夹持部件之间呈预设角度，或使得机械连接元件与第二夹持部件之间呈预设角度；动夹持部件达到预定速度后，使得动夹持部件与阻挡块碰撞，以对机械连接元件施加动态加载；其中，所述预设角度为：0°、30°、45°、60°或90°。

本领域技术人员能够理解的是，在本发明的优选技术方案中，通过利用高速液压伺服材料实验机的加载特点，从而能够满足各类机械连接元件动态复合加载的实验需求，且该实验方法可操作性强、效率高，能显著的降低机械连接元件动态复合加载的实验成本和周期。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的动态复合加载试验装置的结构示意图；

图2是本发明另一实施例提供的动态复合加载试验装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的动态复合加载试验系统的结构示意图。

其中：

1、第一夹持部件；2、第二夹持部件；3、第一限位部件；4、第二限位部件；5、第一连接部件；6、第二连接部件；7、机械连接元件；8、阻挡块；9、静夹持部件；10、动夹持部件；11、作动缸；12、控制装置；13、摄像装置；14、增强光源；15、平台。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例提供了一种动态复合加载试验装置、系统及方法，用于满足各类机械连接元件动态复合加载力学性能测试需求，通过利用高速液压伺服材料试验机的加载特点，能够满足各类机械连接元件动态复合加载的需求。

为了更好地理解本发明，下面结合图1至图3对本发明实施例提供的动态复合加载试验装置、系统及方法进行详细描述。

图1是本发明一实施例提供的动态复合加载试验装置的结构示意图；图2是本发明另一实施例提供的动态复合加载试验装置的结构示意图；图3是本发明实施例提供的动态复合加载试验系统的结构示意图。

根据本发明的一个实施例，如图1和图2所示，动态复合加载试验装置包括夹持部件、平台、限位部件以及连接部件。

其中，平台15与夹持部件固定连接，限位部件设置于平台15上，连接部件以预设角度设置于平台15上。

预设角度可以为：0°、30°、45°、60°或90°。其具体度数需要根据实际试验的需求来进行设定。

限位部件与连接部件相互配合使用，连接部件用于固定机械连接元件7，限位部件用于限制连接部件的旋转角度。通过调节连接部件在平台15上的相对位置，从而能够使得机械连接元件7相对于夹持部件偏转一个预设角度，通过设定不同的角度值，从而能够实现机械连接元件7的纯拉伸试验、拉-剪复合试验及纯剪切试验。

需要说明的是，连接部件的具体形状可以根据不同的机械连接元件7的不同类型、尺寸和安装工艺等来具体设定，在此不作限定。

根据本发明的一个实施例，夹持部件包括相互连接的第一夹持部件1和第二夹持部件2，平台15设置于第一夹持部件1和第二夹持部件2的连接处。当然，夹持部件也可以是整体结构，即第一夹持部件1和第二夹持部件2一体成型，平台15设置于夹持部件上即可。

进一步地，为了保证在试验过程中，夹持部件的强度，第一夹持部件1和第二夹持部件2的轴向处于同一条直线上。

进一步地，在第二夹持部件的端部设置有阻挡块8，阻挡块8用于与其余试验装置碰撞来对机械连接元件7产生动态加载。

根据本发明的一个实施例，限位部件包括相对设置的第一限位杆3和第二限位杆4，连接部件设置于第一限位杆3和第二限位杆4之间，通过沿第一限位杆3的滑动方向调节第一限位杆3相对于平台15的相对位置，第二限位杆4以相反的方向调节其与平台15的相对位置，从而可以改变连接部件相对于夹持部件的角度，进而来实现机械连接元件7的纯拉伸试验、拉-剪复合试验及纯剪切试验。

根据本发明的一个实施例，连接部件包括相对设置的第一连接部件5和第二连接部件6，机械连接元件7通过第一连接部件5和第二连接部件6固定在第一限位杆3和第二限位杆4之间。机械连接元件7相对于夹持部件的角度可以通过调节限位部件来实现，也可以通过调节连接部件来实现。

需要说明的是，第一连接部件5和第二连接部件6的具体形状，可以根据机械连接元件7不同的类型、尺寸和安装工艺来进行设计。

可选的，第一连接部件5和第二连接部件6均为连接耳片，通过上下两连接耳片将机械连接元件7固定在第一限位杆3和第二限位杆4之间，从而通过改变机械连接元件相对于夹持部件的角度来实现不同的试验。

在第二方面，本发明还提供了一种动态复合加载试验系统，如图3所示，该试验系统包括上述的试验装置、静夹持部件9、动夹持部件10以及作动缸11。

根据本发明的一个实施例，静夹持部件9与上述试验装置中的第一夹持部件1连接，作动缸11与动夹持部件10连接，动夹持部件10与第二夹持部件2连接，为了能够保证作动缸11在运动过程中，能够带动夹持部件10运动以碰撞第二夹持部件2，同时，也能够保证实验中动夹持部件10具有充足的加速行程，因此，动夹持部件10为u形结构，并套设在第二夹持部件2上。

需要说明的是，静夹持部件10起到固定第一夹持部件1的作用，以避免在碰撞过程中，第二夹持部件2会发生偏移，以影响试验的结果。

试验过程中，动夹持部件10运动，当其达到预定速度后，会带动第二夹持部件2产生预定的恒速轴向运动，从而带动连接部件产生预定的恒速运动，进而带动机械连接元件7产生恒速运动，第二连接部件2与动夹持部件10发生碰撞时，以产生动态加载。

可选的，第二连接部件2的端部设置有阻挡块8，通过动夹持部件10与阻挡块8的碰撞能够避免直接对第二连接部件2碰撞导致第二连接部件2损坏。

根据本发明的一个实施例，该试验系统还包括相互连接的控制装置12和摄像装置13，控制装置12用于控制动夹持部件10的往复运动，摄像装置13用于拍摄机械连接元件7。

在本实施例中，可以通过控制装置12来设定动夹持部件10的运动速度，可以通过摄像装置13来采集机械连接元件7在以恒定的速度发生碰撞时，其所处的状态，以便于试验分析。

示例性地，控制装置12可以为电脑，摄像装置13可以为触发式高速摄像机。

根据本发明一个可选的实施例，为了能够更加清晰地拍摄机械连接元件7的状态，可以在机械连接元件7的四周或者摄像装置13的周围设置增强光源。

在第三方面，本发明还提供一种动态复合加载试验方法，该试验方法具体包括以下步骤：

s1，调节连接部件与限位部件之间的相对位置关系，使得机械连接元件与第一夹持部件之间呈预设角度，或使得机械连接元件与第二夹持部件之间呈预设角度。

其中，调节连接部件与限位部件之间的额相对位置关系，可以调节限位部件在平台15上的相对位置关系，或者可以调节连接部件相对于平台15的相对角度，或者可以同时调节连接部件相对于平台15的相对角度和限位部件在平台15上的相对位置关系。

预设角度可以为：0°、30°、45°、60°或90°。

其中，0°为纯拉伸试验，90°为纯剪切试验，30°、45°、60°均为拉-剪复合试验。

s2，动夹持部件达到预定速度后，使得作动缸与阻挡块碰撞，以对机械连接元件施加动态加载。

本发明实施例提供的动态复合加载试验装置、系统及方法，只需要根据机械连接元件7的具体类型、尺寸和安装工艺，重新设计连接部件，即可满足各类机械连接元件动态复合加载的试验需求，极大地提高了试验效率。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。