一种超薄翼肋试验工装及试验方法与流程

1.本技术涉及超薄肋翼静力试验的技术领域，特别是一种超薄翼肋试验工装及试验方法。


背景技术：

2.轻质无人机通常采用超薄翼肋，与主梁、前缘、后缘及蒙皮共同形成翼段骨架。除了构成翼型外，翼肋的主要作用是将气动力传递给主梁。由于其载荷较小，尺寸较大，试验难度和收益不成比例，因此通常通过有限元计算或作为翼段整体试验的一部分进行考核。然而，随着超薄翼肋的不断优化，重量逐渐降低，采用传统的考核方法存在以下问题：(1)生产工艺对性能的影响很大，有限元仿真难以模拟工艺的影响；(2)超薄翼肋的性能设计余量极小，翼段整体试验中一旦发生破坏，代价过大。


技术实现要素：

3.本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种超薄翼肋试验工装及试验方法，可以直接对单个超薄翼肋施加载荷，考核其力学性能。该工装具有拆装简便，成本低廉等优势，通过更换一个部件即可实现对不同结构形式的超薄翼肋进行试验，通用性好。
4.本发明的技术解决方案是：
5.一种超薄翼肋试验工装，包括：
6.底部支撑结构；
7.稳定竖杆，连接于底部支撑结构，设置相平行且距离可调的两排；
8.固定盘，与翼肋的主梁连接孔相配合，固定盘的边缘与翼肋的主梁连接孔的内壁连接，固定盘可拆卸连接于两排稳定竖杆之间。
9.所述翼肋的底部腾空。
10.所述固定盘与翼肋的主梁连接孔之间粘接。
11.所述固定盘与稳定竖杆之间通过螺栓连接。
12.所述底部支撑结构包括多个短支撑杆、两个长支撑杆，两个相平行的长支撑杆连接于多个相平行的短支撑杆的同一侧，两排稳定竖杆分别连接于两个长支撑杆，长支撑杆垂直于短支撑杆，稳定竖杆垂直于长支撑杆和短支撑杆。
13.沿着所述短支撑杆的长度方向，长支撑杆与短支撑杆之间可调节连接位置。
14.所述短支撑杆与长支撑杆之间连接有角型连接件，短支撑杆开设有沿着短支撑杆长度方向的长条孔，角型连接件与长支撑杆之间固定连接，角型连接件与短支撑杆之间通过调节螺栓连接，调节螺栓穿过长条孔。
15.所述短支撑杆、长支撑杆、和/或稳定竖杆的材质为金属材料。
16.优选的，短支撑杆、长支撑杆、稳定竖杆采用标准型材，角型连接件为连接角盒。用这两种材料比较方便、好买、价格便宜经济性好、通用性好。
17.一种超薄翼肋试验工装的试验方法，包括：
18.按照翼肋的宽度，调节稳定竖杆之间的距离；
19.将固定盘与翼肋的主梁连接孔粘接，固化后得到固定盘/翼肋一体件；
20.将固定盘/翼肋一体件置于两排稳定竖杆之间，再将固定盘/翼肋一体件的固定盘部分与稳定竖杆之间固定连接；
21.根据实际气动载荷分布，对固定盘/翼肋一体件的翼肋部分的对应位置依次悬挂重物，实现载荷的施加。
22.所述载荷施加的过程中，观察翼肋是否发生破坏、或出现局部失稳现象；
23.全部载荷施加完毕后，保持载荷30s，若未出现破坏或局部失稳现象，该翼肋强度满足要求；
24.载荷施加过程中，多次测量后缘点和前缘点的位置变化，即可得到翼肋的刚度。
25.综上所述，本技术至少包括以下有益技术效果：
26.(1)可以直接对单个超薄翼肋施加载荷，从而可直接测得超薄翼肋的弯曲强度及弯曲刚度，验证飞机翼肋结构的力学性能；。
27.(2)该工装具有拆装简便，成本低廉等优势，通过更换一个部件即可实现对不同结构形式的超薄翼肋进行试验，通用性好；
28.(3)该试验工装设计、生产及组装过程简便，且通用性好，可适用于各种结构形式、各种载荷尺度的翼肋试验。工装由常见材料组成，成本低廉，经济性好；
29.(4)该方法操作简单，加载方式及试验结果更符合真实情况，试验过程清晰直观。
附图说明
30.图1为本技术实施例中的一种超薄翼肋试验工装与翼肋装配后的整体结构示意图；
31.图2为本技术实施例中的一种超薄翼肋试验工装的结构示意图；
32.图3为本技术实施例中的试验方法中载荷施加的示意图。
33.附图标记说明：1、短支撑杆；11、长条孔；2、长支撑杆；3、稳定竖杆；4、固定盘；5、角型连接件。
具体实施方式
34.下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步详细的描述：
35.本技术实施例公开一种超薄翼肋试验工装及试验方法，如图1和图2，试验工装包括底部支撑结构、固定盘4、连接于底部支撑结构的稳定竖杆3，稳定竖杆3设置相平行的两排，两排稳定竖杆3之间的距离可调；固定盘4与翼肋的主梁连接孔相配合，固定盘4的边缘与主梁连接孔的内壁粘接，固定盘4可拆卸连接于两排稳定竖杆3之间，且翼肋的底部腾空，本实施例中，固定盘4与稳定竖杆3之间通过螺栓连接。
36.底部支撑结构包括多个短支撑杆1、两个长支撑杆2，两个相平行的长支撑杆2连接于多个相平行的短支撑杆1的同一侧，两排稳定竖杆3分别连接于两个长支撑杆2，长支撑杆2垂直于短支撑杆1，稳定竖杆3垂直于长支撑杆2和短支撑杆1；沿着短支撑杆1的长度方向、长支撑杆2与短支撑杆1之间可调节连接。
37.短支撑杆1与长支撑杆2之间连接有角型连接件，短支撑杆1开设有沿着短支撑杆1长度方向延伸的长条孔11，角型连接件与长支撑杆2之间固定连接，角型连接件与短支撑杆1之间通过调节螺栓连接，调节螺栓穿过长条孔11。拧松调节螺栓后，长支撑杆2即可沿着短支撑杆1的长度方向移动，实现了两排长支撑干和稳定竖杆3之间距离的调节，该工装可适用于不同厚度的翼肋。
38.短支撑杆1和长支撑杆2组成工装支撑面，根据实际需要可调整长度和相对位置。两根长支撑杆2的距离与固定盘4的厚度匹配。稳定竖杆3用于限制超薄翼肋的放置空间，由于翼肋很薄，在施加载荷过程中易受扰动导致额外变形，稳定竖杆3的存在保证了翼肋载荷施加的稳定性。稳定竖杆3安装在长支撑杆2上，其数量及长度可根据实际情况灵活调整。固定圆盘用于超薄固定翼肋试验件与试验工装的连接，固定盘4与试验件通过粘接固连，与稳定竖杆3通过螺栓连接。固定盘4的形状及尺寸由翼肋试验件中与主梁粘接处的形状决定，在本例示意中为圆形，但不限于圆形形状，可根据实际情况进行设计、拆卸更换。
39.根据试验件的形状尺寸设计短支撑杆1、长支撑杆2、稳定竖杆3的长度及数量；根据试验件与主梁连接处的形状尺寸确定固定盘4的形状。
40.超薄翼肋试验工装的短支撑杆1、长支撑杆2、稳定竖杆3均采用市面常见的型材标准件，可根据需要进行裁切。杆件之间的连接采用配合的标准连接角盒。采用标准的型材和连接角盒，价格低廉，制作周期短。
41.超薄翼肋强度试验方法如下：
42.s1:完成工装设计后，将连接好的短支撑杆1、长支撑杆2、稳定竖杆3支架放置在平台上，保证其稳定性。若载荷过大，可考虑增加短支撑杆1的数量，或在短支撑杆1上放置重物。同时，根据翼肋的宽度，调节稳定竖杆3之间的距离。
43.s2:将超薄翼肋试验件与固定盘4进行粘接，固化后得到固定盘4/翼肋一体件，将固定盘4/翼肋一体件的固定盘4部分置于两排稳定竖杆3之间，并将固定盘4/翼肋一体件的固定盘4部分与稳定竖杆3之间固定连接。
44.s3:根据实际气动载荷分布(如图3所示)，在翼肋对应位置依次悬挂重物，实现载荷的施加。
45.s4:在载荷施加的过程中，观察翼肋是否发生破坏，或出现局部失稳等现象。全部载荷施加完毕后，保持载荷30s，若未出现破坏或局部失稳等现象，可认为该翼肋强度满足要求。
46.超薄翼肋刚度试验方法如下：
47.第s1-s3步与强度试验相同。变形最大位置出现在翼肋的后缘点和前缘点，即图3所示的测量点1及测量点2处。在载荷施加过程中，多次测量后缘点和前缘点的位置变化，即可得到翼肋的刚度。
48.本技术的实施原理为：根据翼肋试验件的宽度，可通过拧松调节螺栓，从而使长支撑杆2和稳定竖杆3一起沿着短支撑杆1的长度方向移动，直到稳定竖杆3之间的距离调节完毕，拧紧调节螺栓。并通过将固定盘4与翼肋的主梁连接孔连接，再将固定盘4固定于两排稳定竖杆3之间，固定盘4带动翼肋腾空固定在两排稳定竖杆3之间，此时稳定竖杆3对翼肋两侧限位，保证了翼肋载荷施加的稳定性。之后即可对翼肋进行载荷施加。通过该工装和方法可以直接对单个超薄翼肋施加载荷，考核其力学性能。
49.本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此，本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。