本發(fā)明涉及力學(xué)性能測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種復(fù)合材料翼梁對(duì)接結(jié)構(gòu)剪切性能測試裝置及其方法。

背景技術(shù)：

復(fù)合材料越來越多地應(yīng)用在飛行器結(jié)構(gòu)中，其中，復(fù)合材料翼梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和測試是飛行器技術(shù)領(lǐng)域中必不可少的。在現(xiàn)有技術(shù)中，復(fù)合材料翼梁對(duì)接結(jié)構(gòu)經(jīng)常應(yīng)用到飛行器中，復(fù)合材料翼梁對(duì)接結(jié)構(gòu)應(yīng)用到飛行器之前需要對(duì)其進(jìn)行力學(xué)測試以驗(yàn)證翼梁對(duì)接結(jié)構(gòu)的承載能力，其中包括剪切性能的測試?，F(xiàn)有一種測試方法為通過左夾具組件和右夾具組件分別與試件的兩端連接，在兩個(gè)組件上分別施加方向相反的拉伸載荷，用于金屬板材對(duì)接焊縫的剪切強(qiáng)度。但是該方案只適用于小型試驗(yàn)件的剪切性能測試，并且沒有考慮到具有較大長度和寬度的機(jī)械連接結(jié)構(gòu)在剪切測試中引起的加載穩(wěn)定性問題；另一方面沒有考慮具有較大長度和寬度的機(jī)械連接結(jié)構(gòu)在剪切加載中的附加彎矩問題，不適用于翼梁腹板對(duì)接結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)有另一種測試方法為通過兩個(gè)相互分離的S型組件分別與試驗(yàn)件的兩端固定，在兩個(gè)組件上施加方向相反的拉伸載荷，并通過調(diào)節(jié)加載點(diǎn)的位置實(shí)現(xiàn)拉伸(壓縮)/剪切復(fù)合加載，但是該方案只適用于小型試樣，且裝置在加載載荷的作用下，可能會(huì)產(chǎn)生偏心矩及附加彎矩，，容易造成試驗(yàn)夾具的不對(duì)稱變形，使得試驗(yàn)數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，進(jìn)而影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)的精度。

因此，如何提供一種可以適應(yīng)復(fù)合材料型翼梁對(duì)接結(jié)構(gòu)剪切性能測試的裝置，可以解決現(xiàn)有技術(shù)由于檢測裝置存在偏心矩及附加彎矩使得檢測數(shù)據(jù)不可控是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種復(fù)合材料翼梁對(duì)接結(jié)構(gòu)剪切性能測試裝置，能夠解決現(xiàn)有的對(duì)復(fù)合材料型翼梁對(duì)接結(jié)構(gòu)的剪切性能測試裝置容易發(fā)生扭轉(zhuǎn)、不平衡而導(dǎo)致產(chǎn)生偏心距使得檢測的數(shù)據(jù)不穩(wěn)定或不可控的技術(shù)問題。

本發(fā)明的目的還在于提出一種復(fù)合材料翼梁對(duì)接結(jié)構(gòu)剪切性能測試方法，可以解決現(xiàn)有的對(duì)接結(jié)構(gòu)剪切性能測試的檢測方法，在對(duì)檢測裝置施加載荷時(shí)使得檢測裝置發(fā)生扭轉(zhuǎn)、不平衡而導(dǎo)致試驗(yàn)數(shù)據(jù)不穩(wěn)定或不可控的技術(shù)問題。為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種復(fù)合材料翼梁對(duì)接結(jié)構(gòu)剪切性能測試裝置，包括左梁、右梁、左蓋板和右蓋板，所述左梁與右梁兩端相互插接；

所述左蓋板可拆卸地置于所述左梁上方，并與所述左梁配合夾緊試驗(yàn)件一端；

所述右蓋板可拆卸地置于所述右梁上方，并與所述右梁配合夾緊所述試驗(yàn)件另一端。

進(jìn)一步的，所述左梁連接的第一夾板和第二夾板，所述右梁包括連接的第三夾板和第四夾板；

所述第一夾板平行于所述第三夾板且與所述第四夾板插接，所述第二夾板平行于所述第四夾板且與所述第三夾板插接；

所述左蓋板可拆卸地置于所述第二夾板上方，所述右蓋板可拆卸地置于所述第四夾板上方。

進(jìn)一步的，所述第一夾板正對(duì)所述第三夾板的一側(cè)設(shè)有第一插孔，所述第四夾板的端部設(shè)有第一插片，所述第一插片可滑動(dòng)地插接于所述第一插孔內(nèi)；

所述第三夾板正對(duì)所述第一夾板的一側(cè)設(shè)有第二插孔，所述第二夾板的端部設(shè)有第二插片，所述第二插片可滑動(dòng)地插接于所述第二插孔內(nèi)。

進(jìn)一步的，所述第二夾板和第四夾板上分別設(shè)有第一凹槽及第二凹槽，所述第一凹槽與第二凹槽用于容納所述試驗(yàn)件的兩端；

所述左蓋板可拆卸地置于所述第一凹槽上方，所述右蓋板可拆卸地置于所述第二凹槽上方。

進(jìn)一步的，所述試驗(yàn)件包括左測試段、右測試段及固定部，所述左測試段與右測試段對(duì)接，所述固定部兩端分別固定于所述左測試段和右測試段上；

所述左測試段、右測試段上下兩側(cè)均設(shè)有凸緣，所述凸緣位于所述左測試段和右測試段的兩側(cè)且所述左測試段上的凸緣與所述右測試段上的凸緣對(duì)接，所述固定部置于所述凸緣之間，兩所述凸緣沿翼梁展向的總長度大于所述固定部沿所述翼梁展向的長度；

所述左測試段位于所述第一凹槽內(nèi)且與所述第一凹槽及左蓋板可拆卸連接，所述右測試段位于所述第二凹槽內(nèi)且與所述第二凹槽及右蓋板可拆卸連接。

進(jìn)一步的，所述左測試段和右測試段均包括翼梁腹板本體、前加強(qiáng)片和后加強(qiáng)片，所述前加強(qiáng)片和后加強(qiáng)片固定于所述翼梁腹板本體的一端且置于翼梁腹板本體的前后兩側(cè)，且所述前加強(qiáng)片和后加強(qiáng)片與所述凸緣部分重疊；

所述凸緣位于翼梁腹板本體兩側(cè)；

設(shè)置于所述左測試段上的前加強(qiáng)片和后加強(qiáng)片位于所述第一凹槽內(nèi)且與所述第一凹槽及左蓋板可拆卸連接，設(shè)置于所述左測試段上的前加強(qiáng)片和后加強(qiáng)片位于所述第二凹槽內(nèi)且與所述第二凹槽及右蓋板可拆卸連接。

進(jìn)一步的，所述凸緣為對(duì)稱地沿翼梁腹板本體厚度方向的兩側(cè)延伸而成的凸起結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述第一夾板和第三夾板上對(duì)應(yīng)地設(shè)置有固定孔。

進(jìn)一步的，所述左梁和右梁均為L型結(jié)構(gòu)，所述第一夾板和第二夾板垂直連接，所述第三夾板和第四夾板垂直連接。

本發(fā)明還提供了一種復(fù)合材料翼梁對(duì)接結(jié)構(gòu)剪切性能測試方法，包括以下步驟：

(1)將右梁的第四夾板與左梁的第一夾板插接，左梁的第二夾板與右梁的第三夾板插接，具體的，將第四夾板上的第一插片插入第一夾板上的第一插孔內(nèi)，同時(shí)，將第二夾板的第二插片插入第三夾板的第二插孔內(nèi)；

(2)將試驗(yàn)件兩端分別置于第二夾板上的第一凹槽和第四夾板上的第二凹槽內(nèi)；

(3)通過緊固件將左蓋板和試驗(yàn)件的一端固定在第二夾板上，同時(shí)，通過緊固件將右蓋板和試驗(yàn)件的另一端固定在第四夾板上；

(4)通過第一夾板和第二夾板上的固定孔將翼梁對(duì)接結(jié)構(gòu)剪切性能測試裝置分別固定在加載裝置上，對(duì)試驗(yàn)件進(jìn)行剪切測試。

有益效果：

本發(fā)明通過左梁與右梁分別與左蓋板和右蓋板可拆卸連接，使得在使用該測試裝置進(jìn)行多次試驗(yàn)時(shí)，僅需將左蓋板和右蓋板分別從左梁和右梁卸下即可，避免了測試裝置的拆裝困難的情況；通過左梁右梁兩端相互插接，使得試驗(yàn)時(shí)可以穩(wěn)定地、對(duì)稱地對(duì)試驗(yàn)件進(jìn)行加載，同時(shí)避免了試驗(yàn)加載不對(duì)稱及偏心而導(dǎo)致數(shù)據(jù)不可控的情況；此外，本發(fā)明的裝配關(guān)系簡單、零部件少，試驗(yàn)操作起來更容易，避免了引入裝配干涉或間隙，進(jìn)而影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)精度。

本發(fā)明在試驗(yàn)件兩側(cè)設(shè)置了凸緣，測試過程中，避免了對(duì)試驗(yàn)件進(jìn)行剪切測試時(shí)附加彎矩影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)的精度的情況且避免了試驗(yàn)件在非考核區(qū)提前破壞的狀況；試驗(yàn)件上還設(shè)置了前加強(qiáng)片和后加強(qiáng)片，避免了試驗(yàn)件在非對(duì)接位置出現(xiàn)薄弱點(diǎn)，進(jìn)而影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)的精度的情況。

本發(fā)明提供的一種復(fù)合材料翼梁對(duì)接結(jié)構(gòu)剪切性能測試方法，步驟簡單，容易操作，有效地避免了多次引入沖擊損傷時(shí)需頻繁拆裝夾具時(shí)，不僅耗時(shí)耗力，而且也對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的重復(fù)性有較大影響的情況；同時(shí)，夾具零部件少，裝配關(guān)系簡單，避免了試驗(yàn)中引入裝配干涉或間隙，進(jìn)而影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)的精度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的復(fù)合材料的翼梁對(duì)接結(jié)構(gòu)剪切性能測試裝置的爆炸圖；

圖2是本發(fā)明提供的復(fù)合材料的翼梁對(duì)接結(jié)構(gòu)剪切性能測試裝置裝配后的示意圖；

圖3是本發(fā)明提供的復(fù)合材料的翼梁對(duì)接結(jié)構(gòu)剪切性能測試裝置的左梁和右梁的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明提供的復(fù)合材料的翼梁對(duì)接結(jié)構(gòu)剪切性能測試裝置的試驗(yàn)件的爆炸圖；

圖5是本發(fā)明提供的復(fù)合材料的翼梁對(duì)接結(jié)構(gòu)剪切性能測試裝置的試驗(yàn)件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：

1、左梁；2、右梁；3、試驗(yàn)件；4、左蓋板；5、右蓋板；

11、第一夾板；12、第二夾板；

21、第三夾板；22、第四夾板；

111、第一插孔；121、第二插片；211、第二插孔；221、第一插片；

122、第一凹槽；222、第二凹槽；

31、左測試段；32、右測試段；33、固定部；

6、翼梁腹板本體；7、前加強(qiáng)片；8、后加強(qiáng)片；9、凸緣；10、固定孔。

具體實(shí)施方式

為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

本實(shí)施例提供了一種復(fù)合材料翼梁對(duì)接結(jié)構(gòu)剪切性能測試裝置，如圖1-圖5所示，包括左梁1、右梁2、左蓋板4和右蓋板5，左梁1與右梁2兩端相互插接；左蓋板4可拆卸地置于左梁1上，并與左梁1配合加緊試驗(yàn)件3一端；右蓋板5可拆卸地置于右梁2上，并與右梁2配合夾緊試驗(yàn)件3另一端。通過左梁1和右梁2相互插接，使得左梁1和右梁2不會(huì)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，避免了在對(duì)測試裝置加載拉伸時(shí)，左梁1和右梁2發(fā)生偏心進(jìn)而影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精度的情況。參考圖1和圖3，左梁1包括連接的第一夾板11和第二夾板12，第一夾板11與第二夾板12為一體結(jié)構(gòu)，右梁2包括連接的第三夾板21和第四夾板22，第三夾板21與第四夾板22為一體結(jié)構(gòu)；此外，第一夾板11和第二夾板12分別平行于第三夾板21和第四夾板22且分別與第四夾板22和第三夾板21插接，本實(shí)施例中提供的左梁1和右梁2均為L型結(jié)構(gòu)，第一夾板11和第二夾板12垂直連接，第三夾板21和第四夾板22垂直連接。

本實(shí)施例中提供的左梁1和右梁2還可以為非L型結(jié)構(gòu)，只要能夠保證左第一夾板11和第三夾板21平行及第二夾板12和第四夾板22平行即可，本實(shí)施不對(duì)左梁1和右梁2的具體結(jié)構(gòu)限定。

當(dāng)將左梁1和右梁2裝配完成后，第一夾板11、第二夾板12、第三夾板21及第四夾板22構(gòu)成閉合的平行四邊形，使得測試裝置受到外來的載荷時(shí)，具有穩(wěn)定性，降低了裝置對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的干擾。另外，左蓋板4和右蓋板5分別可拆卸地置于第二夾板12和第四夾板22上方，用于對(duì)試驗(yàn)件3的固定和拆卸。本實(shí)施在第一夾板11與第四夾板22插接及第二夾板12與第三夾板21插接的基礎(chǔ)上，第一夾板11、第二夾板12、第三夾板21及第四夾板22裝配后構(gòu)成平行四邊形，避免了測試裝置在測試過程中，由于測試裝置的偏心、不對(duì)稱進(jìn)而影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)精度的情況。

第一夾板11正對(duì)第三夾板21的一側(cè)設(shè)有第一插孔111，第四夾板22的端部設(shè)有第一插片221，第一插片221可滑動(dòng)地插接于第一插孔111；第三夾板21正對(duì)第一夾板11的一側(cè)設(shè)有第二插孔211，第二夾板12的端部設(shè)有第二插片121，第二插片121可滑動(dòng)地插接于第二插孔211。本實(shí)施例中在裝配左梁1和右梁2時(shí)，將第一插片221和第二插片121分別同時(shí)推入第一插孔111和第二插孔211內(nèi)，直至接觸第一插孔111和第二插孔211的底部，第一夾板11、第二夾板12、第三夾板21及第四夾板22采用上述連接方式保證了測試裝置結(jié)構(gòu)簡單，零部件少，裝配關(guān)系也簡單，同時(shí)，也使得拆卸方便，避免了在試驗(yàn)時(shí)，由于多次拆裝測試裝置而導(dǎo)致費(fèi)時(shí)費(fèi)力的情況，此外，由于多次拆裝測試裝置會(huì)導(dǎo)致由于器材的變動(dòng)使得試驗(yàn)數(shù)據(jù)不穩(wěn)定的情況，而本實(shí)施例則避免了該技術(shù)問題。

第二夾板12和第四夾板22上表面分別設(shè)有第一凹槽122及第二凹槽222，第一凹槽122與第二凹槽222用于容納試驗(yàn)件3的兩端，對(duì)試驗(yàn)件3具有限位作用。左蓋板4可拆卸地置于第一凹槽122上方，右蓋板5可拆卸地置于第二凹槽222上方。

參考圖1-圖3，試驗(yàn)前，將試驗(yàn)件3一端放置于第一凹槽122內(nèi)，再將左蓋板4置于試驗(yàn)件3的上方，其中，第一凹槽122為方形凹槽，第一凹槽122的底部設(shè)有螺紋孔，試驗(yàn)件3兩端及左蓋板4上均相應(yīng)地設(shè)有通孔，本實(shí)施例通過緊固件將穿過第一凹槽122的底部螺紋孔及試驗(yàn)件3及左蓋板4上的通孔將左蓋板4和試驗(yàn)件3固定在第二夾板12上；另外，將試驗(yàn)件3另一端放置于第二凹槽222內(nèi)，再將右蓋板5置于試驗(yàn)件3的上方，其中，第二凹槽222也為方形凹槽，第二凹槽222的底部設(shè)有螺紋孔及右蓋板5上相應(yīng)地設(shè)有通孔，本實(shí)施例通過緊固件穿過第二凹槽222底部的螺紋孔以及試驗(yàn)件3及右蓋板5上的通孔將右蓋板5和試驗(yàn)件3均固定在第四夾板22上。

當(dāng)試驗(yàn)件3裝載到測試裝置上后，試驗(yàn)件3兩端固定在第二夾板12和第四夾板22上，另外，試驗(yàn)件3的兩側(cè)分別與第一夾板11和第三夾板21之間保持了一定的空隙，使得在使用該檢測裝置進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，可以對(duì)試驗(yàn)件3的連接區(qū)域進(jìn)行測試，而不僅僅是針對(duì)試驗(yàn)件3的對(duì)接處，克服了現(xiàn)有技術(shù)只是對(duì)對(duì)接處進(jìn)行檢測的局限性。

本實(shí)施例提供的試驗(yàn)件3包括左測試段31、右測試段32及固定部33，左測試段31與右測試段32對(duì)接，固定部33兩端分別與左測試段31與右測試段32固定連接，本實(shí)施例中設(shè)置的固定部33的數(shù)量為兩個(gè)，兩固定部33分別位于左測試段31和右側(cè)梁32的兩側(cè)，左測試段31和右側(cè)梁32的兩側(cè)面分別與兩固定部33固定連接，確保了左測試段31和右測試段32連接的牢固性。

上述左測試段31、右測試段32上下兩側(cè)均設(shè)有凸緣9，且左測試段31上的凸緣9與右測試段32上的凸緣9對(duì)接，固定部33置于凸緣9之間，其中，設(shè)置凸緣9消除了測試時(shí)附加彎矩對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)精度的影響；兩凸緣9沿翼梁展向的總長度大于所述固定部33沿翼梁展向的長度；本實(shí)施例通過將固定部33與凸緣9交疊保證一定的重合長度，使得試驗(yàn)件3在固定部33與凸緣9之間不存在薄弱點(diǎn)，避免了薄弱點(diǎn)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響。

左測試段31位于第一凹槽122內(nèi)且與第一凹槽122及左蓋板4可拆卸連接及右測試段32位于第二凹槽222內(nèi)且與第二凹槽222及右蓋板5可拆卸連接以實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)件3與測試裝置的可拆卸連接。其中，左測試段31和右測試段32均包括翼梁腹板本體6、前加強(qiáng)片7和后加強(qiáng)片8，前加強(qiáng)片7和后加強(qiáng)片8固定于翼梁腹板本體6的一端且對(duì)稱地置于翼梁腹板本體6的前后兩側(cè)，且前加強(qiáng)片7和后加強(qiáng)片8與凸緣9部分重疊；凸緣9設(shè)置于翼梁腹板本體6另一端，且位于翼梁腹板本體6的上下兩側(cè)，其中，凸緣9為對(duì)稱地沿翼梁腹板本體6厚度方向的兩側(cè)延伸而成的凸起結(jié)構(gòu)，參考圖4和圖5，上述上下和前后是指圖4和圖5中的上下和前后；本實(shí)施例提供的翼梁腹板本體6及固定部33均來自飛機(jī)結(jié)構(gòu)，前加強(qiáng)片7、后加強(qiáng)片8可與翼梁腹板本體6一體成型或非一體成型，本實(shí)施例不作限定；凸緣9可與翼梁腹板本體6一體成型或非一體成型，本實(shí)施例不作限定。

設(shè)置于左測試段31上的前加強(qiáng)片7和后加強(qiáng)片8位于所述第一凹槽122內(nèi)且與第一凹槽122及左蓋板4可拆卸連接，設(shè)置于左測試段31上的前加強(qiáng)片7和后加強(qiáng)片8位于所述第二凹槽222內(nèi)且與第二凹槽222及右蓋板5可拆卸連接。當(dāng)將試驗(yàn)件3安裝于測試裝置上時(shí)，將左測試段31的前加強(qiáng)片7與第一凹槽122的底部接觸，左測試段31的后加強(qiáng)片8與左蓋板4接觸，并通過緊固件將左測試段31固定在第一夾板11上；右測試段32固定到第四夾板22上的過程與左測試段31固定到第一夾板11上的過程類似，在此不再贅述。

本實(shí)施例中的左測試段31上的凸緣9與右測試段32上的凸緣9對(duì)接，且前加強(qiáng)片7和后加強(qiáng)片8的一端均位于兩個(gè)凸緣9之間，此外，固定部33也位于凸緣9之間，避免了試驗(yàn)件3的非對(duì)接位置出現(xiàn)薄弱點(diǎn)，進(jìn)而影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)的精度的情況。

第一夾板11和第三夾板21上對(duì)應(yīng)地設(shè)置有固定孔10，本實(shí)施例通過固定孔10將翼梁對(duì)接結(jié)構(gòu)剪切性能測試裝置分別固定在加載裝置上，并對(duì)試驗(yàn)件3進(jìn)行剪切測試。其中，固定孔10位于第一夾板11和第三夾板21的中心位置，以保持測試裝置在加載受力時(shí)可以保持平衡。本實(shí)施例還提供了一種復(fù)合材料翼梁對(duì)接結(jié)構(gòu)剪切性能測試方法，包括以下步驟：

(1)將右梁2的第四夾板22與左梁1的第一夾板11插接，左梁1的第二夾板12與右梁2的第三夾板21插接，具體的，將第四夾板22上的第一插片221插入第一夾板11上的第一插孔111內(nèi)，同時(shí)，將第二夾板12的第二插片121插入第三夾板21的第二插孔211內(nèi)；

(2)將試驗(yàn)件3兩端分別置于第二夾板12上的第一凹槽122和第四夾板22上的第二凹槽222內(nèi)；

(3)通過緊固件將左蓋板4和試驗(yàn)件3的一端固定在第二夾板12上，同時(shí)，通過緊固件將右蓋板5和試驗(yàn)件3的另一端固定在第四夾板22上；

(4)通過第一夾板11和第二夾板12上的固定孔10將翼梁對(duì)接結(jié)構(gòu)剪切性能測試裝置分別固定在加載裝置上，對(duì)試驗(yàn)件3進(jìn)行剪切測試。

注意，以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施方式的限制，上述實(shí)施方式和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)，本發(fā)明的要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。