阅读说明：本技术 一种机身舱段结构强度试验约束系统 (Engine body cabin section structural strength test constraint system ) 是由 卓轶 魏玉龙 陈莉 孙汉斌 廖江海 于 2020-04-17 设计创作，主要内容包括：本发明属于结构强度试验领域,具体涉及一种机身舱段结构强度试验约束系统。该系统包括承力地坪、M个立柱、M个紧固结构、M个载荷转化机构、固定底座、胶布带、垂向约束机构,固定底座设置在承力地坪上；垂向约束机构设置在固定底座的两端,垂向约束机构通过螺栓与机身舱段连接；M个立柱分别分布在机身舱段的前后航向和左右侧向位置并且立柱的下端固定在承力地坪上；胶布带粘贴在机身舱段的蒙皮端框和两侧；立柱的上端通过紧固结构与载荷转化机构的一端连接；载荷转化机构的另一端与胶布带连接。本发明能提供满足要求的约束,有效降低机身舱段端框和侧壁边界约束载荷,避免边界早于考核区域破坏。(The invention belongs to the field of structural strength tests, and particularly relates to a structural strength test constraint system for a cabin section of a fuselage. The system comprises a bearing terrace, M upright posts, M fastening structures, M load conversion mechanisms, a fixed base, an adhesive tape and a vertical restraint mechanism, wherein the fixed base is arranged on the bearing terrace; the vertical restraint mechanisms are arranged at two ends of the fixed base and are connected with the cabin section of the machine body through bolts; m upright columns are respectively distributed at the front and rear course and the left and right lateral positions of the cabin section of the airplane body, and the lower ends of the upright columns are fixed on a bearing terrace; the adhesive tape is adhered to the skin end frame and two sides of the cabin section of the fuselage; the upper end of the upright post is connected with one end of the load conversion mechanism through a fastening structure; the other end of the load conversion mechanism is connected with the adhesive tape. The invention can provide the constraint meeting the requirement, effectively reduce the constraint load of the boundary of the end frame and the side wall of the cabin section of the airplane body and avoid the damage of the boundary earlier than the check area.)

一种机身舱段结构强度试验约束系统

技术领域

本发明属于结构强度试验技术领域，具体涉及一种机身舱段结构强度试验约束系统。

背景技术

在飞机机身舱段静力/疲劳试验中，机身舱段结构强度试验通常采用固支/铰支约束，采用上述两种约束时，机身舱段试验件一般会设计成试验框加过渡框的形式，试验框与飞机真实结构相同，在试验中进行考核，过渡框作为试验约束边界，在试验中起约束和传递载荷的作用。采用试验框加过渡框的设计增加了试验件加工成本和试验场地需求。

发明内容

发明目的：提供一种机身舱段结构强度试验约束系统，从而为真实机身舱段提供结构强度试验所要求的边界约束同时有效地降低机身舱段试验件的加工成本、减少试验空间需求、提高试验效率以及加快机身舱段设计进程。

技术方案：

第一方面，提供了一种机身舱段结构强度试验约束系统，包括：承力地坪、M个立柱、M个紧固结构、M个载荷转化机构、固定底座、胶布带、垂向约束机构，M为大于等于4的正整数，

其中，固定底座固定设置在承力地坪上；

垂向约束机构固定设置在固定底座的两端，垂向约束机构的侧面设置有与机身舱段的预留孔对应的孔位，并且垂向约束机构通过螺栓与机身舱段连接；

M个立柱分别分布在机身舱段的前后航向和左右侧向位置并且立柱的下端固定在承力地坪上；

胶布带粘贴在机身舱段的蒙皮端框和两侧；

立柱的上端通过紧固结构与载荷转化机构的一端连接；

载荷转化机构的另一端与胶布带连接。

进一步地，载荷转化机构的另一端与胶布带连接，具体包括：

使铝棒穿过胶布带，将铝棒与载荷转化机构的另一端通过钢索连接。

进一步地，载荷转化机构为N级杠杆系统，其中第一级杠杆为一个杠杆，第二级杠杆为两个杠杆，第N级杠杆为2^N-1个杠杆，其中前一级的杠杆的两端通过连接件分别与后一级的两个杠杆的中部连接。

进一步地，承力地坪上均匀设置有多个倒T字型固定槽。

进一步地，还包括垫块，垫块设置在固定底座与机身舱段的接触部位和传力点位置。

进一步地，所述垫块为聚氨酯垫块。

进一步地，还包括M个力传感器，力传感器分别设置在紧固结构与载荷转化机构之间。

进一步地，立柱为采用槽钢焊接的L形钢架，L形钢架的侧面还设置有斜撑杆。

进一步地，立柱的上端通过紧固结构与载荷转化机构的一端连接，具体包括：

立柱上端设置有固定双耳，固定双耳采用地脚螺栓固定在立柱上，紧固结构的两端分别设置有单耳，立柱上端的双耳与紧固结构一端的单耳连接，紧固结构另一端的单耳与载荷转化机构的一端连接。

进一步地，紧固结构为松紧螺套。

有益效果：

本发明的机身舱段结构强度试验约束系统针对半框的机身舱段试验件，通过对拉式航向、侧向约束以及固定底座上的垂向约束，为试验件提供满足结构强度试验要求的约束，能够有效的降低机身舱段端框和侧壁边界约束载荷，避免边界早于考核区域破坏。该约束能够有效地降低机身舱段试验件的加工成本、减少了试验空间需求，并提高试验效率，有助于加快机身舱段设计进程。

附图说明

图1是根据本发明实施例的一种机身舱段结构强度试验约束系统示意图。

图2是根据本发明实施例的约束系统的垂向约束示意图。

图3是根据本发明实施例的约束系统的航向约束示意图。

图4是根据本发明实施例的约束系统的侧向约束示意图。

其中，1-机身舱段、2-承力地坪、3-立柱、4-固定双耳、5-紧固结构、6-力传感器、7-载荷转化机构、8-固定底座、9-垫块、10-胶布带、11-垂向约束机构，12-杠杆，13-钢索。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，所描述的实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在飞机机身舱段静力/疲劳试验中，机身舱段结构强度试验通常采用固支/铰支约束，采用上述两种约束时，机身舱段试验件一般会设计成试验框加过渡框的形式，试验框与飞机真实结构相同，在试验中进行考核，过渡框作为试验约束边界，在试验中起约束和传递载荷的作用。采用试验框加过渡框的设计增加了试验件加工成本和试验场地需求。

为了为真实机身舱段提供结构强度试验所要求的边界约束同时有效地降低机身舱段试验件的加工成本、减少试验空间需求、提高试验效率以及加快机身舱段设计进程。本发明提供了一种机身舱段结构强度试验约束系统。

图1是根据本发明实施例的一种机身舱段结构强度试验约束系统示意图。如图1所示，机身舱段结构强度试验约束系统包括承力地坪2、立柱3、固定双耳4、紧固结构5、力传感器6、载荷转化机构7、固定底座8、聚氨酯垫块9、胶布带10、垂向约束机构11。

其中，承力地坪2可以为均匀设置有倒T字型固定槽的承载地面，以便于进行固定。

立柱3为采用槽钢焊接的L形钢架并且其下端固定在承力地坪上，立柱3至少为4个并且分别与前后航向和左右侧向约束结构连接，承受机身舱段传递过来的被动载荷。优选地，在前后航向各设置两个立柱，在左右侧向各设置一个立柱。L形钢架上还可以设置有斜撑杆以增加稳定性。

紧固结构5优选为通过旋转螺纹调节长度达到紧固作用的连接件。紧固结构5可以为松紧螺套。松紧螺套的两端分别与力传感器6和立柱3连接，具体可以为松紧螺套的一端的单耳通过固定双耳4与立柱连接，松紧螺套的另一端的单耳与传感器6的一端的双耳连接，紧固结构5调节约束系统长度的同时产生预紧力，从而限制试验件在试验开始时产生整体位移。

载荷转化机构7是一种将分散载荷转化为集中载荷，或者集中载荷转化为分散载荷的装置，包括杠杆12和连接件，如图3所示。具体地，载荷转化机构7为N级杠杆系统，其中第一级杠杆为一个杠杆，第二级杠杆为两个杠杆，第N级杠杆为2^N-1个杠杆，其中前一级的杠杆的两端通过连接件分别与后一级的两个杠杆的中部连接。

胶布带10粘贴在机身舱段蒙皮端框和两侧，能够传递载荷的同时，不增加机身的刚度。

载荷转化机构7安装在机身舱段1的端框和两侧粘贴的胶布带10上。载荷转化机构通过力传感器6、松紧落套固定在立柱3上，形成航向和侧向的对拉软性约束。对拉软性约束在验证试验件的位移时，同期起到被动载荷监控、保护试验件的作用。载荷转化机构7连接胶布带10和力传感器6，将机身端框和侧面分散的被动载荷转化成集中载荷，实现与力传感器6的连接。

所述的力传感器6与载荷转化机构7和松紧螺套5连接，反馈试验时机身端框和侧面被动载荷的大小。

固定底座8为根据机身舱段1加工，固定在承力地坪2上并用来固定机身舱段1的钢结构，固定底座8上有预留接口固定垂向约束机构11，机身舱段1的预留孔与垂向约束机构11采用螺栓连接后，固定在固定底座8上，实现试验件的垂向约束。

在固定底座8上，按机身舱段分布在固定底座与机身舱段的接触部位和传力点位置设置垫块9，具体可以使用聚氨酯垫块。

垂向约束机构11是连接固定底座8和机身舱段1的结构。垂向约束机构固定设置在固定底座的两端，垂向约束机构的侧面设置有与机身舱段的预留孔对应的孔位，并且垂向约束机构通过螺栓与机身舱段连接。

图2是根据本发明实施例的约束系统的垂向约束示意图。固定底座8用来放置试验件，按与机身舱段的接触分布在固定底座上放置聚氨酯垫块，固定底座上垂向约束机构连接机身舱段上的预留孔，用来固定试验件，形成垂向约束。

图3是根据本发明实施例的约束系统的航向约束示意图。机身舱段蒙皮端框粘贴胶布带，在胶布带上套设有铝棒，胶布带通过铝棒和钢索13与载荷转化机构连接，载荷转化机构通过螺栓与力传感器上的单耳固定，力传感器与紧固结构、固定双耳之间采用螺栓连接，固定双耳采用地脚螺栓固定在立柱上，胶布带与载荷转化机构、传感器、紧固结构、固定双耳、立柱形成试验件的航向约束，限制试验件的航向位移，对试验件的航向反馈载荷进行监控，对机身舱段的端框进行保护。

图4是根据本发明实施例的约束系统的侧向约束示意图。机身舱段侧面粘贴胶布带，胶布带通过铝棒和钢索13与载荷转化机构连接，载荷转化机构通过螺栓与力传感器上的单耳固定，力传感器与紧固结构、固定双耳之间采用螺栓连接，固定双耳采用地脚螺栓固定在立柱上，胶布带与载荷转化机构、传感器、紧固结构、固定双耳、立柱形成试验件的侧向约束，限制试验件的侧向位移，对试验件的侧向反馈载荷进行监控，对机身舱段的侧壁进行保护。

紧固结构可以为松紧落套将侧向约束系统张紧，限制了试验开始时试验件的侧向位移，形成侧向约束。

侧向约束结构中的力传感器实现试验件的侧向反馈载荷监控。

航向约束结构中的力传感器实现试验件的航向反馈载荷监控。

航向约束结构降低试验时传递到机身舱段端框的载荷，保护试验件。

侧向约束结构降低试验时传递到机身舱段侧面的载荷，保护试验件。

本发明提出的一种机身舱段结构强度试验约束系统，采用固定在承力地坪上的固定底座安装试验件，固定底座上按照机身舱段的框位分布放置聚氨酯垫块(底座与机身舱段的接触部位和传力点安装聚氨酯垫板)，固定底座上垂向约束机构连接机身舱段上的预留孔，用来固定试验件。通过机身舱段的端框和侧壁的胶布带，连接航向和侧向约束结构，限制机身舱段航向和侧向的位移，监控试验时机身舱段航向和侧向的支反力，同时保护试验件的安全，提高试验件的承载能力。将胶布带粘贴在机身舱段蒙皮的航向和侧向部位，采用载荷转化机构连接起来后形成胶布带-载荷转化机构，然后将载荷转化机构串联力传感器、松紧螺套固定在立柱上，形成侧向、航向约束和监控，同时有效降低试验时传递到机身舱段端框的载荷，从而满足结构强度试验的需求。通过上述垂向、航向和侧向约束，使真实机身舱段满足了结构强度试验的约束要求。同时，航向和侧向的对拉约束，能够有效降低试验时传递到机身舱段端框和侧面的载荷，保护试验件。

本发明的一种机身舱段结构强度试验约束系统，可以满足无过渡框的机身舱段进行结构强度试验的约束需求。试验时，该系统对机身舱段提供满足试验要求的边界约束，同时航向和侧向反馈载荷约束反馈载荷进行实时监控，并有效降低机身舱段端框和侧壁等约束边界承受的载荷，降低试验件加工成本和周期，减少了试验空间需求，具有试验件加工简单、试验空间需求小等优点，有助于加快飞机研发进程。