[发明专利]一种能够均匀施加轴向压缩和剪切载荷的试验装置

说明书

技术领域

本发明属于航空强度测试技术领域，特别是涉及到一种能够均匀施加轴向压缩和剪切载荷的试验装置。

背景技术

平板和加筋平板是航空航天飞行器和水面舰艇等结构中典型的受力构件，它们大多处于压缩和剪切复合受力状态，这类结构件在压剪复合下的稳定性和强度是结构力学中非常重要的研究课题，特别对于现代飞行器大多采用的加筋薄壁结构在复杂载荷下的稳定性和强度的研究，所以急需在实验室中实现这种复合载荷的加载，以便对设计的结构件的稳定性和强度进行验证，也可以为以后进行结构优化和改进提供依据。

以往对于这类结构件实现压剪复合加载比较困难，比较常用的方法是采用通过加筋壁板和纵墙等结构件组合而成的盒式结构（简称“盒段”）来实现，对盒段施加弯扭载荷从而使上下壁板受到“压剪”和“拉剪”复合载荷，但是这种方法的盒段制造成本和试验成本都很高，进行大量的试验将耗资巨大。

为了节约成本从而可以对平板和加筋平板的稳定性和材料强度进行广泛的试验研究，已经开发了几个试验装置来进行这种“压剪”和“拉剪”复合载荷的施加。专利号为89102131的专利公开了一种在普通压力试验机上以单一轴向压力实现对矩形板压剪复合加载的方法及试验装置，这种装置通过普通压力试验机施加的轴向压缩载荷中心和剪切载荷中心是共面的，所以该装置只适用于平板，但是对于加筋平板，轴向压缩载荷中心和剪切载荷中心并不共面，以上试验装置则不再适用。而且以上装置采用的“侧加载块”存在“边框效应”，所谓“边框效应”是指加筋平板的四边在安装上“侧加载块”之后，在承受轴向压缩载荷时，“侧加载块”加强了试验件的边界，使得轴向压力的一部分被加载块平衡，严重影响轴压载荷的加载效果，实际试验中这种“边框效应”比较明显。另外当压缩载荷与剪切载荷的比例需要改变时，则必须更换部分夹具，试验安装技术要求非常高，安装使用不方便。

专利号为200510038803.7的专利公开了一种拉剪压剪复合加载试验装置，该装置与以上装置类似，也是通过普通试验机实现复合载荷的施加的，所以在进行压剪试验时同样不适用于加筋平板，而且该装置中采用的“剪切与拉压加载夹板”同样存在边框效应，并且其压剪加载的具体实施方式也是有疑问的。

发明内容

发明目的：本发明提供了一种能够均匀施加轴向压缩载荷和剪切载荷的试验装置，该装置既适用于平板，又适用于加筋平板。

技术方案：一种能够均匀施加轴向压缩载荷和剪切载荷的试验装置，包括剪切载荷施加组件1、轴向压缩载荷施加组件2、下平台组件3以及加筋平板组件4；

所述剪切载荷施加组件1包括转动平台101、固定在转动平台101上的左立柱组合件102和右立柱组合件103、上横梁104、以及固定在转动平台101上的调平装置105，转动平台101与下平台组合件3通过大转轴301连接；所述左立柱组合件102和右立柱组合件103设置有数量相等的均载器102b，均载器102b在左立柱组件102和右立柱组件103上形成相反的力传递方向；所述左立柱组件102上还设置有剪切作动筒102g以及与其相连接的横向载荷传感器102h，与剪切作动筒102g相铰接的后置双耳102i固定在左立柱102a上，前置双耳102j与横向载荷传感器102h采用螺纹连接。

所述轴向压缩载荷施加组件2包括轴压作动筒201、与轴压作动筒201连接的纵向载荷传感器202、与纵向载荷传感器202相连接的球形压头203、球形槽底座204、球形盖板205、以及压缩平台206，轴向压缩载荷施加组件2固定在剪切载荷施加组件1的上横梁104上；

所述下平台组件3包括大转轴301、支持单耳302、支持平台303、支持角形件304、以及下平台305，支持单耳302与支持平台303都固定在下平台305上，支持角形件304的作用是将加筋平板组件4固定在支持平台303上，并传递剪切载荷；

所述加筋平板组件4包括加筋平板401、加强片402布置在加筋平板401的左右两边，上下加强片402之间留有间隙，加载轴403与加强片402的中心孔益采用过渡配合以保证剪切载荷传递的均匀性，双拉板404与加筋平板401采用单排螺栓连接，双拉板404使得剪切载荷中心与加筋平板蒙皮厚度方向的中心面保持一致。

所述均载器102b的后端与后双耳102c铰接，后双耳102c固定在左立柱102a和右立柱103a上，另一端与前双耳102d固定，前双耳与三角杠杆102e铰接，小转轴102f固定在左立柱102a和右立柱103a上，三角杠杆102e可以绕小转轴102f转动。