一种含框结构的加筋薄壁曲板静力试验支持装置的制作方法

本发明涉及结构强度试验领域，具体涉及一种含框结构的加筋薄壁曲板静力试验支持装置。

背景技术：

含框结构的加筋薄壁曲板是飞机机身中的典型组合结构件，需要通过静强度验证试验来曝露结构设计中的薄弱环节，得到结构的静强度和破坏模式。含框结构的加筋薄壁曲板的结构形式复杂，试验件含有框、角片、加筋曲板和连接件，试验过程中需要设计一种支持设备，用来模拟曲板结构在飞机机身中的支持状态。

以往对于这类组合结构件的静强度验证试验，比较常用的试验件形式是含有加筋曲板和框等结构件组合而成的盒式结构(简称“盒段”)，或含框结构的机身筒段结构(简称“筒段”)。对于这两种试验件形式，可以通过约束盒段试验件或筒段试验件的端部，实现模拟含框结构的加筋薄壁曲板在飞机机身中支持状态。但是这种方法的盒段试验件或筒段试验件制造成本很高，试验过程耗资巨大。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种含框结构的加筋薄壁曲板静力试验支持装置，用以准确模拟含框结构的加筋薄壁曲板在飞机中的支持状态。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种含框结构的加筋薄壁曲板静力试验支持装置，包括：

含框结构的加筋薄壁曲板试验件、端部固支组件以及蒙皮侧边支持组件，其中，端部固支组件用于对所述试验件的端部以及试验件上的连接部分进行固支，蒙皮侧边支持组件用于对蒙皮侧边进行约束。

进一步地，所述加筋薄壁曲板试验件包括长桁，蒙皮，框与连接角片；其中，蒙皮为弧形结构，蒙皮的内侧间隔分布多个所述长桁，所述框与连接角片在蒙皮内侧沿弧向分布并与蒙皮固定，所述长桁穿过框与连接角片。

进一步地，所述端部固支组件包括框固定端组件、框支持组件、蒙皮固定端组件和蒙皮支持组件；端部固支组件通过框固定端组件和框支持组件对框与连接角片两端实现固支，通过蒙皮固定端组件和蒙皮支持组件对蒙皮两端实现固支。

进一步地，所述框支持组件包括贴合所述框与连接角片曲面弧度且相互连接的i型角片，ii型角片和垫板；其中，垫板紧邻设置两块，两块垫板的下端各设置所述i型角片，ii型角片，三者共同构成倒t型结构；

所述两块垫板的厚度与框与连接角片厚度相同。

进一步地，所述框固定端组件包括纵梁、立柱架以及承力地坪，所述框支持组件安装在一个双耳上，双耳固定在纵梁上，纵梁与立柱架相连，立柱架固定在承力地坪上。

进一步地，所述蒙皮支持组件包括贴合蒙皮曲面弧度的i型上夹板，ii型上夹板，下夹板和夹持垫板，其中：

i型上夹板，ii型上夹板间隔设置在下夹板的上方，夹持垫板设置在下夹板与i型上夹板，ii型上夹板之间。

进一步地，所述夹持垫板的宽度小于i型上夹板、ii型上夹板、和下夹板的宽度，夹持垫板的厚度与蒙皮的厚度相同，在i型上夹板，ii型上夹板与下夹板之间形成一个夹持腔，在夹持腔上方、下方的i型上夹板，ii型上夹板与下夹板上开设有固定孔，用于对蒙皮进行夹持固定。

进一步地，所述蒙皮固定端组件包括立柱架、固定垫板；

所述蒙皮支持组件通过所述固定垫板连接在立柱架上，立柱架固定在承力地坪上，实现蒙皮支持组件固支。

进一步地，所述蒙皮侧边支持组件包括侧边支持组件，横梁，立柱架；

使用多组侧边支持组件对蒙皮两侧边约束，其中侧边垫板与试验件中的蒙皮配合加工，分别安装在蒙皮的不同位置，侧边垫板与蒙皮的接触面曲率相同；在长桁两侧底边处与侧边垫板配孔连接，侧边垫板上设置有第一连接双耳，第一连接双耳和第一单耳连接，且在第一连接双耳和第一单耳轴孔中心处加装球轴承；

使用含有内螺纹的套筒将第一单耳和第二单耳连接起来，第一单耳、第二单耳上均连接有与所述套筒配合的螺杆；第二单耳的轴孔中心也加装球轴承，使侧边支持组件呈现“二力杆”的结构。

进一步地，所述第二单耳通过第二连接双耳安装在双耳底座上，通过双耳底座将侧边支持组件连接到横梁上，横梁固定在立柱架上，将立柱架固定在承力地坪上，实现对蒙皮侧边的约束。

进一步地，所述横梁在立柱架上间隔设置两个，在每个横梁上设置多个侧边支持组件，分别用于对蒙皮的一个侧边进行支持。

与现有技术相比，本发明具有以下技术特点：

本发明装置可用于含框结构的加筋薄壁曲板静力试验，能够对试验件边界实现约束和支持，保证试验件在受载过程的状态中与其在飞机机身中的支持状态一致；此外，该装置结构简单，安装方便，能够提高试验效率；该装置含有大量通用零件，专用件较少，能够节约试验成本。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为含框结构的加筋薄壁曲板试验件示意图；

图3为端部固支组件结构示意图；

图4为框支持组件结构示意图；

图5为框固定端组件示意图；

图6为蒙皮支持组件示意图；

图7为蒙皮固定端组件示意图；

图8为蒙皮侧边支持组件示意图；

图9为侧边支持组件示意图。

图中标号说明：1-含框结构的加筋薄壁曲板试验件，2-端部固支组件，3-蒙皮侧边支持组件，101-长桁，102-蒙皮，103-框与连接角片，201-框固定端组件，201a-螺杆，201b-螺母，201c-双耳，201d-纵梁，201e-立柱架，202-框支持组件，202a-i型角片，202b-ii型角片，202c-垫板，203-蒙皮固定端组件，203a-螺杆，203b-螺母，203c-固定垫板，203d-立柱架，204-蒙皮支持组件，204a-i型上夹板，204b-ii型上夹板，204c-下夹板，204d-夹持垫板，301-侧边支持组件，301a-侧边垫板，301b-第一连接双耳，301c-螺母，301d-垫片，301e-第一单耳，301f-球轴承，301g-螺栓，301h-套筒，301i-双耳底座，302-横梁，303-立柱架。

具体实施方式

本发明提供了一种含框结构的加筋薄壁曲板静力试验的支持装置，参见图1至图9，包括含框结构的加筋薄壁曲板试验件1，端部固支组件2，蒙皮侧边支持组件3，其中，端部固支组件2用于对所述试验件1的端部以及试验件1上的连接部分进行固支，蒙皮侧边支持组件3则用于对蒙皮侧边进行约束，从而对试验件进行符合多种实验要求的约束和支持。

图2为本发明一个实施例中含框结构的加筋薄壁曲板试验件1示意图，在该示例中：

所述加筋薄壁曲板试验件1包括长桁101，蒙皮102，框与连接角片103；其中，蒙皮102为弧形结构，蒙皮102的内侧间隔分布多个所述长桁101，所述框与连接角片103在蒙皮102内侧沿弧向分布并与蒙皮102固定，所述长桁101穿过框与连接角片103；框与连接角片103的横截面为工字型结构。除了该结构之外，所述试验件1还可以是其他形状，例如球面状、板状等。

如图3所示，展示出了一种端部固支组件2的结构示意图。

在该实施例中，端部固支组件2包括框固定端组件201、框支持组件202、蒙皮固定端组件203和蒙皮支持组件204；端部固支组件2通过框固定端组件201和框支持组件202对框与连接角片103两端实现固支，通过蒙皮固定端组件203和蒙皮支持组件204对蒙皮102两端实现固支。

如图4所示，所述框支持组件202包括贴合所述框与连接角片103曲面弧度的i型角片202a，ii型角片202b和垫板202c，通过和框与连接角片103配孔后，由螺栓将i型角片202a，ii型角片202b、框与连接角片103三者连接起来；其中，垫板202c紧邻设置两块，两块垫板202c的下端各设置所述i型角片202a，ii型角片202b，三者共同构成倒t型结构。在框支持组件202中，i型角片202a，ii型角片202b和框与连接角片103的曲面弧度贴合，实现对框与连接角片103两端的约束，在i型角片202a和ii型角片202b之间使用和框与连接角片103厚度相同的两块垫板202c，以保证加载过程中i型角片202a和ii型角片202b保持平行且不发生非预期的面外变形。

如图5所示，所述框固定端组件201包括纵梁201d、立柱架201e以及承力地坪，将框支持组件202使用螺杆201a、螺母201b安装在一个双耳201c上，将双耳201c通过螺栓固定在纵梁201d上，再将纵梁201d与立柱架201e相连，使用地脚螺栓将立柱架201e固定在承力地坪上，实现框支持组件202固支。

如图6所示，蒙皮支持组件204包括贴合蒙皮102曲面弧度的i型上夹板204a，ii型上夹板204b，下夹板204c和夹持垫板204d，通过和蒙皮102配孔后由螺栓将四者连接起来。其中，i型上夹板204a，ii型上夹板204b间隔设置在下夹板204c的上方，夹持垫板204d设置在下夹板204c与i型上夹板204a，ii型上夹板204b之间；夹持垫板204d的宽度小于i型上夹板204a、ii型上夹板204b、和下夹板204c的宽度，夹持垫板204d的厚度与蒙皮102的厚度相同，这样在i型上夹板204a，ii型上夹板204b与下夹板204c之间形成一个夹持腔，在夹持腔上方、下方的i型上夹板204a，ii型上夹板204b与下夹板204c上开设有固定孔，用于对蒙皮102进行夹持固定。i型上夹板204a、ii型上夹板204b、下夹板204c与蒙皮102的曲面弧度贴合，实现对蒙皮102两端的约束。在i型上夹板204a、ii型上夹板204b和下夹板204c之间使用与蒙皮102厚度相同的夹持垫板204d，保证加载过程中i型上夹板204a、ii型上夹板204b、下夹板204c保持平行且不发生非预期的面外变形。

如图7所示，蒙皮固定端组件203包括立柱架203d、固定垫板203c，将蒙皮支持组件204使用螺杆203a、螺母203b和固定垫板203c连接在立柱架203d上，使用地脚螺栓将立柱架203d固定在承力地坪上，实现蒙皮支持组件204固支。

如图8和图9所示，蒙皮侧边支持组件3用于对试验件1中的蒙皮102的两侧边进行支持，包括侧边支持组件301，横梁302，立柱架303，使用12组侧边支持组件301对蒙皮102两侧边约束，其中侧边垫板301a与试验件1中的蒙皮102配合加工，分别安装在蒙皮102的不同位置，侧边垫板301a与蒙皮102的接触面曲率相同。在长桁101两侧底边处与侧边垫板301a配孔连接，约束长桁101之间刚度较弱的区域。侧边垫板301a上设置有第一连接双耳301b，使用螺栓301g、垫片301d、螺母301c将第一连接双耳301b和第一单耳301e连接起来，且在第一连接双耳301b和第一单耳301e轴孔中心处加装球轴承301f；使用含有内螺纹的套筒301h将第一单耳301e和第二单耳连接起来，用以调节侧边支持组件301长度，实现对曲面蒙皮102侧边不同位置的约束。其中，第一单耳301e、第二单耳上均连接有与所述套筒301h配合的螺杆；第二单耳的轴孔中心也加装球轴承301f，使侧边支持组件301呈现“二力杆”的结构，使得蒙皮102侧边始终受到通过曲面法线的约束；所述第二单耳通过第二连接双耳安装在双耳底座301i上，通过双耳底座301i将侧边支持组件301连接到横梁302上，横梁302固定在立柱架303上，使用地脚螺栓将立柱架303固定在承力地坪上，实现对蒙皮侧边的约束；如图8所示，横梁302在立柱架303上间隔设置两个，在每个横梁302上设置多个侧边支持组件301，分别用于对蒙皮102的一个侧边进行支持。

由于本装置采用了框和蒙皮端部固支与蒙皮法线方向铰支分别约束的方式进行，因此本方法既可以实现单独约束框和蒙皮端部或约束蒙皮面外变形，又可以联合约束框和蒙皮端部与蒙皮法线方向，实现对含框结构的加筋薄壁曲板的约束和支持，对于含有框、角片、加筋曲板和连接件的试验件，能提供有效地支持，能有效地模拟试验件在飞机机身中的支持状态，完成静强度验证试验。

以上实施例仅用于说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。