剪切试验机

深度解析

一、介绍：
现有试验主要针对机翼或机身的加筋壁板结构，通过对壁板结构在压缩和剪切载荷下的屈曲、破坏试验，测量屈曲载荷、破坏载荷。压缩试验一般采用对试验件两端施加压缩载荷的方法来实现；而剪切试验由于其受力的特殊性，无法直接对试验件施加纯剪切载荷，因此需要设计专用的试验夹具。
二、特点：
1、如何产生纯剪是剪切试验的难点。目前加筋平板纯剪载荷的施加一般采用对角拉伸的形式，即通过一个矩形的试验夹具，在对角线上的两个点施加拉伸载荷，通过夹具的转换，形成加筋平板四边的剪切载荷，从而保证试验件的纯剪受力状态。对于尺寸较大蒙皮较厚的加筋壁板结构，其剪切失稳临界载荷很大，需要大吨位的拉伸试验机来进行试验。而目前，由于制造及实现方式上的差异性，大部分强度实验室没有大吨位的拉伸试验机，只有大吨位的压缩试验机。
2、为了利用现有的大吨位压缩试验机对加筋壁板进行剪切试验，实用新型了这套试验加载设备。本实用新型采用如下技术方案：本实用新型所述的一种航空结构的拉剪试验加载装置，包括上梁，立柱，底座；所述的底座上端布置立柱，立柱顶端布置上梁；还包括压板，压杆，上十字型接头，夹具，下十字型接头，下梁；所述的压杆布置在立柱之间且上端延伸出上梁，立柱顶端布置压板底端布置下梁，上梁的底端压杆之间布置上十字型接头，压杆之间的下梁的上端布置下十字型接头，上十字型接头与下十字型接头之间布置夹具。
3、本实用新型所述的航空结构的拉剪试验加载装置，所述夹具由四条夹板组成，四条夹板相互铰接形成可活动的四边形结构，其中两个相对的铰接端分别与上十字型接头与下十字型接头铰接，上十字型接头(4)、下十字型接头(7)分别与上梁(3)、下梁(9)铰接，铰接处都间隙配合。
4、有益效果本实用新型提供的试验加载设备可以将压缩试验机的压力转化为试验件的拉力或通过夹具的作用实现试验件的剪力，可用于加筋壁板及类似结构的拉伸或剪切试验，而不需单独配备专门的大载荷拉伸试验机。如图2所示，用螺栓将加筋壁板试验件11与夹具5固定。如图l所示，上十字型接头4的单耳片通过螺栓和螺母与上梁3相连接，单耳片与上梁采用间隙配合；夹具5的上加载端通过螺栓和螺母与上十字型接头4的双耳片相连接，上接头双耳片与夹具采用间隙配合；下十字型接头7的单耳片通过螺栓和螺母与下梁9相连接，单耳片与上梁采用间隙配合；夹具5的下加载端通过螺栓和螺母与下十字型接头7的双耳片相连接，下接头双耳片与夹具采用间隙配合。以上间隙配合均为了保证夹具在加载过程中保持纯拉伸状态。立柱6与底座10焊接固定，上梁3与立柱6焊接固定。下梁9通过四个传力螺母8与压杆2进行固定连接。压杆2通过螺钉与压板l进行固定连接。
三、装置说明：
1、这里将利用附图l所示的试验加载设备来说明加筋壁板的剪切试验工作过程。附图l所示当试验机对压板l施加压力时，压杆2往下运动，并通过传力螺母8带动下梁9向下运动。由于下十字型接头7与下梁9相连接，因此拉动下十字型接头7向下运动。而上十字型接头4与上梁3相连，上梁3由于立柱6的支撑而保持固定，故上十字型接头4没有平动位移。这样上十字型接头4和下十字型接头7之间就产生了相对位移。由于夹具5与上十字型接头4、下十字型接头7相连接，从而在夹具5的上下加载端之间产生拉伸载荷。而夹具5将拉伸载荷转换成剪切载荷传给试验件11，实现试验件纯剪切载荷的施加。试验中，上十字型接头4与上梁3之间、下十字型接头7与下梁9之间、夹具5与上十字型接头4和下十字型接头7之间为铰接并保证间隙配合，可以转动，从而保证了夹具在加载过程中保持纯拉伸状态。
2、为了更清楚地理解本实用新型，下面对使用本实用新型一试验加载设备进行的试验过程作进一步阐述说明：试验件采用加筋壁板结构，通过螺栓与夹具相连。夹具必须保证有足够的强度和刚度以保证试验件破坏前，夹具不会出现变形。试验件与夹具连接时每个螺栓上的螺帽的松紧情况必须保持一致。
3、试验中主要通过压板与压杆来传递载荷，压板通过螺钉与压杆相连。当压板受到压缩试验机的压力时，载荷通过压杆与传力螺帽的连接传递给下梁，从而带动下接头运动，实现载荷的施加。
4、压缩试验机对压板施加压力，加载时采用载荷控制，缓慢加载，直至试件剪切破坏。当载荷出现明显下降时，说明结构已经发生屈曲破坏了，此时可以得到试件的屈曲载荷，继续加载直到试件无法承载时，得到的Zgao载荷即为试件的剪切破坏载荷。

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2004-09-08