[发明专利]一种结构静力与疲劳试验装置

说明书

本申请属于静力与疲劳试验技术领域，特别涉及一种结构静力与疲劳试验装置。结构静力与疲劳试验装置，包括：柔性约束固定组件，用于对试验件进行固定；轴向载荷加载组件，用于沿竖直方向对试验件进行载荷加载；横向载荷加载组件，用于沿水平方向对试验件进行载荷加载。本申请的结构静力与疲劳试验装置，采用内力承载方式，将作为支撑和约束的承载结构设计为横向柔性、轴向刚性的结构，实现轴向载荷加载的同时，保证结构在横向上具有较大的柔度；另外，离心力的方向可以随着气动和离心力载荷增大而发生自适应的偏转，保证离心力加载方向的精度；进一步地，试验装置相比传统方式具有加载速度快、试验周期短、设备体积小、加载精度高等优点。

技术领域

本申请属于静力与疲劳试验技术领域，特别涉及一种结构静力与疲劳试验装置。

背景技术

在结构静力疲劳试验中，经常会存在多种载荷施加到一个结构件的情况，尤其对于螺旋桨浆毂、桨叶、发动机叶片等结构承受的离心力与气动载荷。相同的问题在于，受结构静力与疲劳试验装置的限制，不能模拟叶片类结构随离心力和气动载荷的增大，叶片质心偏移产生的离心力方向自适应偏转。另外，离心力和气动载荷两种载荷的试验加载装置相互之间的干涉是影响气动载荷加载精度的重要因素。主要原因是离心力相对气动载荷较大，在施加气动载荷时会受到离心力载荷在气动载荷方向分量的影响，导致气动载荷误差较大，这也是在施加这类载荷时经常遇到的问题，通常的解决办法是采用柔性长钢丝绳施加离心力载荷，尽量减小离心力分量的影响。这种方式带来两个方面的弊端：a)由于使用柔性的长钢丝绳，作动器活塞杆行程变长，试验加载速度也明显降低，使得试验周期显著增加；b)由于长钢丝绳的存在，设备体积变得庞大。

发动机叶片尤其是涡轮叶片在工作过程中，离心力载荷、气动载荷和温度载荷是其主要载荷，在投入服役前均需要进行工作条件下的强度和寿命考核。现有的叶片载荷施加装置通常采用材料试验机，设计与叶片相连接的夹具等连接装置，这种装置的优点是结构简单，便于某一固定单一方向的载荷。

然而，由于叶片为异形结构，在工作过程中承受离心力载荷和气动载荷，以及温度载荷。在离心力载荷的作用下叶片可能会发生一定的自身扭转或弯曲，这就要求载荷施加时不能限制叶片在扭转和弯曲两方面产生的变形，否则会影响叶片的应力分布。而采用材料试验机进行离心力加载时，其弯曲和扭转会受到一定的限制，影响其加载精度。另一方面，由于不是专用的试验装置，存在只能施加离心力载荷，而不能施加模拟气动载荷的问题(将气动载荷进行忽略或修正到离心力载荷上)，这就不能完全模拟叶片的承载载荷，影响对叶片强度寿命性能的考核。

发明内容

为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种结构静力与疲劳试验装置。

本申请公开了一种结构静力与疲劳试验装置，包括：

柔性约束固定组件，所述柔性约束固定组件用于对试验件进行固定；

轴向载荷加载组件，所述轴向载荷加载组件用于沿竖直方向对试验件进行载荷加载。

根据本申请的至少一个实施方式，所述的结构静力与疲劳试验装置还包括：

横向载荷加载组件，所述横向载荷加载组件用于沿水平方向对试验件进行载荷加载。

根据本申请的至少一个实施方式，所述柔性约束固定组件包括：

承载底板，所述承载底板固定设置在试验平台上；

夹持底座，所述夹持底座固定设置在所述承载底板上，用于从底端对所述试验件进行夹持；

承载顶板，所述承载顶板通过多根沿竖直方向并列布置的柔性承载杆设置在所述试验件顶部，其中，所述柔性承载杆的底端固定设置在所述承载底板上表面，所述柔性承载杆的顶端与所述承载顶板连接。

根据本申请的至少一个实施方式，所述的结构静力与疲劳试验装置，其特征在于，所述柔性承载杆的底端通过挠性件固定设在所述承载底板上表面。