本发明专利技术公开了一种剪切支持刚度模拟装置，包括立柱支架、固定铰支座、剪切梁、活动铰支座、剪切杆组件以及加载座，其中：所述立柱支架固定于承力地坪上，固定铰支座安装在立柱支架的上部，在固定铰支座下方的立柱支架上设置有位置在纵向能调节的活动铰支座；所述剪切梁的上端铰接安装在固定铰支座上，所述活动铰支座上具有一个卡套，剪切梁穿过卡套，且在剪切梁的下端通过所述加载座铰接有剪切杆组件。本装置通用性强、模拟精度高，其剪切刚度可变且可在现场连续调节，提高了剪切刚度的模拟精度，现场实施方便。现场实施方便。现场实施方便。
【技术实现步骤摘要】
一种剪切支持刚度模拟装置
[0001]本专利技术涉及静力试验领域，具体涉及一种用于飞机翼面类结构部件进行静力试验时的剪切支持刚度模拟装置及方法。
技术介绍
[0002]机翼、平垂尾等翼面结构在进行部件经常需要在支持夹具上进行强度试验，由于缺乏真实机身的支持，支持夹具的刚度对结构的传载影响很大，如何准确地模拟机身对翼面结构的支持刚度已经成为制约翼面结构部件试验成功的关键。
[0003]对于此类部件试验的剪切刚度模拟，通常有以下方法：
[0004]1)试凑法
[0005]根据机身框的形式进行支持夹具设计，这就要求支持夹具外形结构需要与真实的翼面连接处的机身结构类似，并且需要通过反复的迭代分析以证明支持夹具的刚度与真实机身支持等效。另外，由于翼面结构根部载荷通常都较大，既要满足刚度要求，又有强度方面的限制，很难得到合适的解。因此，这种方法效率很低，具有很大的随机性。
[0006]2)使用剪切杆
[0007]剪切杆是一种二力杆，通过调整二力杆的直径和长短就可以得到其想要的刚度，但实际工程中由于加工误差、安装间隙及螺纹的连接变形等非线性因素，该方法效果并不理想，导致现场二力杆返工或者需要重新生产不同直径的二力杆进行现场标定，标定过程可能耗时数月，大大影响的试验的周期节点安排。
[0008]以上两种方法都基于工程分析或有限元计算，刚度模拟的精度不高，且一旦支持夹具投产，其刚度就很难更改，一旦试验前的刚度标定证实其不完全满足刚度要求，要么就得推到重新设计加工，要么试验委托方就得作出某些技术妥协以保证时间节点。
技术实现思路
[0009]本专利技术的目的是提供一种剪切支持刚度模拟装置，以实现翼面结构剪切支持刚度的模拟，用以克服现有方法模拟精度不高、不便于现场实施等问题。
[0010]为了实现上述任务，本专利技术采用以下技术方案：
[0011]一种剪切支持刚度模拟装置，包括立柱支架、固定铰支座、剪切梁、活动铰支座、剪切杆组件以及加载座，其中：
[0012]所述立柱支架固定于承力地坪上，固定铰支座安装在立柱支架的上部，在固定铰支座下方的立柱支架上设置有位置在纵向能调节的活动铰支座；所述剪切梁的上端铰接安装在固定铰支座上，所述活动铰支座上具有一个卡套，剪切梁穿过卡套，且在剪切梁的下端通过所述加载座铰接有剪切杆组件。
[0013]进一步地，所述剪切梁的截面尺寸满足：
[0014][0015]其中，b表示剪切梁截面的宽度；h表示剪切梁截面高度；[σ]表示弯曲需用应力；F表示剪切梁所受到的剪切载荷；L表示剪切梁的外伸出活动铰支座的长度。
[0016]进一步地，所述剪切支持刚度模拟装置设置多个，标定时所需要的附属机构还包括：翼面结构、底架、支持铰支座以及多个站位接头；其中，每个站位接头安装于翼面结构上预定的站位处，每个站位接头的侧面均通过约束单耳连接一套剪切支持刚度模拟装置的剪切杆组件；在每个站位接头上通过夹板设置一个标定梁，标定量侧面的上端、下端各设置一个加载点；所述翼面结构通过对称设置的支持铰支座安装在底座上。
[0017]进一步地，各站位之间的整体刚度比误差小于5％，表示为：
[0018][0019]式中：K
si
表示站位i的实际刚度；K
s0
表示基准站位的实际刚度；K
li
表示站位i的理论刚度；K
l0
表示基准站位的理论刚度。
[0020]进一步地，通过强度条件和刚度条件确剪切梁截面尺寸的边界，通过调整梁宽度b和厚度h的值，使各站位处剪切刚度满足任务书要求并预留足够刚度调整空间，保证各站位的刚度调整范围不小于
±
50％。
[0021]进一步地，所述剪切杆组件在构型参数设计时，应保证剪切杆组件变形量级小于剪切梁变形2个数量级，当剪切杆承受的轴向力为F时，剪切杆变形为：
[0022][0023]式中：L表示剪切杆组件长度，A表示剪切杆截面面积，r表示剪切杆组件圆截面半径，E表示弹性模量；
[0024]通过调整剪切杆参数L、r，使剪切杆变形小于剪切梁变形的1％。
[0025]进一步地，在剪切梁组件的至少两个截面上均布4个应变单片，在刚度标定前，将剪切杆组件在试验机上进行单独的载荷
‑
应变标定，并以标定得到的载荷
‑
应变曲线作为站位接头载荷的反推基准。
[0026]进一步地，所述装置进行标定时，在剪切梁组件的至少两个截面上均布多个个应变单片，在刚度标定前，将剪切杆组件在试验机上进行单独的载荷
‑
应变标定，并以标定得到的载荷
‑
应变曲线作为站位接头载荷的反推基准；
[0027]对于每个标定梁上的两个加载点，在上下加载点施加不同方向和大小的载荷，实现对站位接头纯剪切载荷的施加，并测量该载荷下的位移和应变；在各站位接头处均布置千分表以测量站位接头的剪切变形。
[0028]进一步地，进行刚度标定的过程包括：
[0029]1)将活动铰支座安装于立柱支架上的最下端，施加载荷，并测量应变和位移；
[0030]2)将活动铰支座安装于立柱支架上的最上端，施加载荷，并测量应变和位移；
[0031]3)计算第1步和第2步骤的刚度值，确认刚度范围能够覆盖任务书对支持刚度模拟装置的刚度要求；
[0032]4)将活动铰支座放置于仿真计算的理论位置，施加载荷，并测量应变和位移；
[0033]5)计算第4步得到的各站位接头的刚度值、刚度放大因子以及站位接头之间的刚度比，并根据与理论刚度的差值移动活动铰支座的位置，重新标定，直到刚度满足理论要
求。
[0034]与现有技术相比，本专利技术具有以下技术特点：
[0035]1.本专利技术使用剪切梁的弯曲变形来模拟剪切刚度，在剪切杆组件水平集中载荷的作用下，剪切梁加载座处会产生一定的挠度，通过移动活动铰支座在剪切梁长度方向的位置，可连续改变其刚度大小；活动铰支座使用分离设计，可保证剪切梁和活动铰支座始终处于接触状态；二力杆两端采用正
‑
反螺纹设计，消除了安装间隙。
[0036]2.本装置相比现有技术，该装置通用性强、模拟精度高，其剪切刚度可变且可在现场连续调节，提高了剪切刚度的模拟精度，现场实施方便；垂尾3个站位的剪切刚度标定，仅需不到一天即可完成，刚度标定的效率显著提升。
附图说明
[0037]图1为本专利技术的整体结构示意图；
[0038]图2为翼面结构典型传载示意图；
[0039]图3为剪切刚度模拟的力学模型；
[0040]图4为剪切杆组件上的应变布置示意图；
[0041]图5为剪切刚度标定的布设示意图。
[0042]图中标号说明：1立柱支架，2固定铰支座，3剪切梁，4活动铰支座，5剪切杆组件，6加载座，7翼面结构，8支持铰支座，9站位接头，10夹板，11约束单耳，12标定梁，13千分表，14底本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种剪切支持刚度模拟装置，其特征在于，包括立柱支架(1)、固定铰支座(2)、剪切梁(3)、活动铰支座(4)、剪切杆组件(5)以及加载座(6)，其中：所述立柱支架(1)固定于承力地坪上，固定铰支座(2)安装在立柱支架(1)的上部，在固定铰支座(2)下方的立柱支架(1)上设置有位置在纵向能调节的活动铰支座(4)；所述剪切梁(3)的上端铰接安装在固定铰支座(2)上，所述活动铰支座(4)上具有一个卡套，剪切梁(3)穿过卡套，且在剪切梁(3)的下端通过所述加载座(6)铰接有剪切杆组件(5)。2.根据权利要求1所述的剪切支持刚度模拟装置，其特征在于，所述剪切梁(3)的截面尺寸满足：其中，b表示剪切梁(3)截面的宽度；h表示剪切梁(3)截面高度；[σ]表示弯曲需用应力；F表示剪切梁(3)所受到的剪切载荷；L表示剪切梁(3)的外伸出活动铰支座(4)的长度。3.根据权利要求1所述的剪切支持刚度模拟装置，其特征在于，所述剪切支持刚度模拟装置设置多个，标定时所需要的附属机构还包括：翼面结构(7)、底架、支持角支座(8)以及多个站位接头(9)；其中，每个站位接头(9)安装于翼面结构(7)上预定的站位处，每个站位接头(9)的侧面均通过约束单耳(11)连接一套剪切支持刚度模拟装置的剪切杆组件(5)；在每个站位接头(9)上通过夹板(10)设置一个标定梁(12)，标定量侧面的上端、下端各设置一个加载点；所述翼面结构(7)通过对称设置的支持角支座(8)安装在底座(14)上。4.根据权利要求3所述的剪切支持刚度模拟装置，其特征在于，各站位之间的整体刚度比误差小于5％，表示为：式中：K
si
—站位i的实际刚度；K
s0
—基准站位的实际刚度；K
li
—站位i的理论刚度；K
l0
—基准站位的理论刚度。5.根据权利要求3所述的剪切支持刚度模拟装置，其特征在于，通过强度条件和刚度条件确剪切梁(3)截面尺寸的边界，通过调整梁宽度b和厚度h的值，使各站位处剪切刚度满足任务书要求并预留足够刚度调整空间，保证各站位的刚度调整范围不小于
±<...
【专利技术属性】
技术研发人员：张辉，张丽红，柴亚南，闫林，轩园明，
申请(专利权)人：中国飞机强度研究所，
类型：发明
国别省市：
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