本發(fā)明涉及一種加筋板剪切實(shí)驗(yàn)加載裝置，屬于航空加筋板承載實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

航空加筋板結(jié)構(gòu)在實(shí)際承載過(guò)程中經(jīng)常受到剪切載荷的作用，在剪切載荷作用下加筋板結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)局部屈曲失穩(wěn)現(xiàn)象，研究表明加筋板結(jié)構(gòu)在屈曲失穩(wěn)后仍具有很強(qiáng)的后屈曲承載能力。為了結(jié)構(gòu)的安全使用同時(shí)充分利用材料的后屈曲承載能力，經(jīng)常需要對(duì)加筋板進(jìn)行剪切承載能力測(cè)試實(shí)驗(yàn)。

目前測(cè)定加筋板剪切承載能力所用夾具主要以傳統(tǒng)的四連桿機(jī)構(gòu)所構(gòu)成的畫(huà)框式夾具為基礎(chǔ)，通過(guò)在對(duì)角線兩端施加單軸拉伸載荷近似測(cè)試結(jié)構(gòu)在剪切載荷作用下的承載能力。但是，利用這種夾具測(cè)試加筋板結(jié)構(gòu)的極限剪切承載能力時(shí)存在兩個(gè)問(wèn)題，（1）整個(gè)夾具應(yīng)力非均勻分布，夾具在靠近加載端部應(yīng)力比較大，遠(yuǎn)離加載端的應(yīng)力比較小。（2）實(shí)驗(yàn)件在靠近加載端產(chǎn)生很大的變形，由于應(yīng)力集中作用將使結(jié)構(gòu)提早破壞。因此采用傳統(tǒng)夾具測(cè)得的結(jié)構(gòu)的極限承載能力存在一定誤差，且結(jié)構(gòu)的變形模式與實(shí)際的變形模式相差很大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種加筋板剪切實(shí)驗(yàn)加載裝置，在加載過(guò)程中對(duì)加筋板四周加持段中部施加剪切力，剪切力經(jīng)過(guò)小區(qū)域過(guò)渡后在試件四周呈均勻分布，試件受力狀態(tài)非常接近純剪切應(yīng)力狀態(tài)，有效的解決了加持段受力不均勻的問(wèn)題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種加筋板剪切實(shí)驗(yàn)加載裝置，它包括兩個(gè)第一拉板、兩個(gè)第二拉板、一個(gè)第一加載耳叉和一個(gè)第二加載耳叉，它還包括兩個(gè)第一滑軌、兩個(gè)第二滑軌、四個(gè)滑塊結(jié)構(gòu)和八個(gè)加強(qiáng)板；所述第一拉板與第二拉板、第一滑軌與第二滑軌的尺寸相同；所述第一加載耳叉采用一個(gè)第一銷(xiāo)軸螺栓與兩個(gè)第一拉板的一端鉸鏈連接，第二加載耳叉采用另一個(gè)第一銷(xiāo)軸螺栓與兩個(gè)第二拉板的一端鉸鏈連接；所述兩個(gè)第一拉板另一端的上方和兩個(gè)第二拉板另一端的上方采用四個(gè)第二銷(xiāo)軸螺栓鉸鏈連接互相垂直交叉的上一組第一滑軌和第二滑軌，上一組第一滑軌和第二滑軌的中間位置采用上銷(xiāo)軸鉸鏈連接；所述兩個(gè)第一拉板另一端的下方和兩個(gè)第二拉板另一端的下方采用所述四個(gè)第二銷(xiāo)軸螺栓鉸鏈連接互相垂直交叉的下一組第一滑軌和第二滑軌，下一組第一滑軌和第二滑軌的中間位置采用下銷(xiāo)軸鉸鏈連接；所述滑塊結(jié)構(gòu)兩端的方形滑塊與第一滑軌的第一滑道和第二滑軌的第二滑道相配合；所述八個(gè)加強(qiáng)板通過(guò)多個(gè)螺栓分別夾裝在航空加筋板四周的上下兩面上，所述滑塊結(jié)構(gòu)的中間桿穿過(guò)夾裝在航空加筋板上的加強(qiáng)板的中間位置，滑塊結(jié)構(gòu)兩端的方形滑塊置于第一滑軌的第一滑道和第二滑軌的第二滑道中，在對(duì)第一加載耳叉和第二加載耳叉加載f力時(shí)，f力的分力通過(guò)第一拉板、第二拉板、傳遞到位于第一滑軌的第一滑道和第二滑軌的第二滑道中四個(gè)滑塊結(jié)構(gòu)上，四個(gè)滑塊結(jié)構(gòu)通過(guò)夾裝在航空加筋板上的加強(qiáng)板對(duì)航空加筋板的四周加載純剪切力。

所述滑塊結(jié)構(gòu)采用一個(gè)兩端帶螺紋的中間桿和兩個(gè)帶螺紋孔的方形滑塊，方形滑塊靠螺紋固定連接在中間桿的兩端。

所述加強(qiáng)板每?jī)蓚€(gè)通過(guò)32個(gè)螺栓夾裝在航空加筋板一邊的上下兩面上。

所述第一銷(xiāo)軸螺栓和第二銷(xiāo)軸螺栓的一端設(shè)有螺母。

本發(fā)明的有益效果是：這種加筋板剪切實(shí)驗(yàn)加載裝置采用加載耳叉與拉板鉸鏈連接，拉板另一端鉸鏈連接互相垂直交叉的滑軌，在互相垂直交叉的滑軌的中間位置采用銷(xiāo)軸鉸鏈連接，滑塊結(jié)構(gòu)兩端的方形滑塊與滑軌的滑道相配合。在對(duì)加載耳叉加載f力時(shí)，f力的分力傳遞給拉板，使拉板拉動(dòng)滑軌繞銷(xiāo)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，滑軌內(nèi)側(cè)軌道對(duì)滑塊結(jié)構(gòu)上下兩側(cè)的立方體施加平行于拉板方向的力。在加載過(guò)程中對(duì)加筋板四周加持段中部施加剪切力，剪切力經(jīng)過(guò)小區(qū)域過(guò)渡后在試件四周呈均勻分布，試件受力狀態(tài)非常接近純剪切應(yīng)力狀態(tài)，有效的解決了加持段受力不均勻的問(wèn)題。該力作為加筋板結(jié)構(gòu)的剪切力施加在試件中部，根據(jù)有限元計(jì)算及材料力學(xué)圣維南原理、純剪切應(yīng)力狀態(tài)理論，在試件有效變形區(qū)域的四周將分布均勻的剪切力，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生剪切變形。

附圖說(shuō)明

圖1是一種加筋板剪切實(shí)驗(yàn)加載裝置的結(jié)構(gòu)立體圖。

圖2是一種加筋板剪切實(shí)驗(yàn)加載裝置的結(jié)構(gòu)俯視圖。

圖3是航空加筋板試件。

圖4是單個(gè)滑塊結(jié)構(gòu)與試件加載區(qū)域裝配示意圖。

圖5是四個(gè)滑塊結(jié)構(gòu)與試件加載區(qū)域裝配示意圖。

圖6是滑塊結(jié)構(gòu)與下側(cè)滑軌以及拉板裝配示意圖。

圖7是下側(cè)滑軌與試件其中一邊裝配示意圖。

圖8是下側(cè)滑軌與實(shí)驗(yàn)件及拉板裝配示意圖

圖中：1、第一拉板，1a、第二拉板，2、第一加載耳叉，2a、第二加載耳叉，3、第一滑軌，3a、第一滑道，4、第二滑軌，4a、第二滑道，5、滑塊結(jié)構(gòu)，6、航空加筋板，7、加強(qiáng)板，8、第一銷(xiāo)軸螺栓，8a、第二銷(xiāo)軸螺栓，9、上銷(xiāo)軸，9a、下銷(xiāo)軸。

具體實(shí)施方式

以下參考附圖對(duì)本發(fā)明專(zhuān)利的系統(tǒng)做進(jìn)一步描述。

圖1、2、4、5、6、7、8示出了一種加筋板剪切實(shí)驗(yàn)加載裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖中，這種加筋板剪切實(shí)驗(yàn)加載裝置包括兩個(gè)第一拉板1、兩個(gè)第二拉板1a、一個(gè)第一加載耳叉2、一個(gè)第二加載耳叉2a、兩個(gè)第一滑軌3、兩個(gè)第二滑軌4、四個(gè)滑塊結(jié)構(gòu)5和八個(gè)加強(qiáng)板7，第一拉板1與第二拉板1a、第一滑軌3與第二滑軌4的尺寸相同。

第一加載耳叉2采用一個(gè)第一銷(xiāo)軸螺栓8與兩個(gè)第一拉板1的一端鉸鏈連接，第二加載耳叉2a采用另一個(gè)第一銷(xiāo)軸螺栓8與兩個(gè)第二拉板1a的一端鉸鏈連接。兩個(gè)第一拉板1另一端的上方和兩個(gè)第二拉板1a另一端的上方采用四個(gè)第二銷(xiāo)軸螺栓8a鉸鏈連接互相垂直交叉的上一組第一滑軌3和第二滑軌4，上一組第一滑軌3和第二滑軌4的中間位置采用上銷(xiāo)軸9鉸鏈連接。兩個(gè)第一拉板1另一端的下方和兩個(gè)第二拉板1a另一端的下方采用所述四個(gè)第二銷(xiāo)軸螺栓8a鉸鏈連接互相垂直交叉的下一組第一滑軌3和第二滑軌4，下一組第一滑軌3和第二滑軌4的中間位置采用下銷(xiāo)軸9a鉸鏈連接。第一銷(xiāo)軸螺栓8和第二銷(xiāo)軸螺栓8a的一端設(shè)有螺母。

滑塊結(jié)構(gòu)5采用一個(gè)兩端帶螺紋的中間桿和兩個(gè)帶螺紋孔的方形滑塊，方形滑塊靠螺紋固定連接在中間桿的兩端?；瑝K結(jié)構(gòu)5兩端的方形滑塊與第一滑軌3的第一滑道3a和第二滑軌4的第二滑道4a相配合。八個(gè)加強(qiáng)板7每?jī)蓚€(gè)通過(guò)32個(gè)螺栓分別夾裝在航空加筋板6四周的上下兩面上。

滑塊結(jié)構(gòu)5兩端的方形滑塊置于第一滑軌3的第一滑道3a和第二滑軌4的第二滑道4a中，在對(duì)第一加載耳叉2和第二加載耳叉2a加載f力時(shí)，f力的分力通過(guò)第一拉板1、第二拉板1a、傳遞到位于第一滑軌3的第一滑道3a和第二滑軌4的第二滑道4a中四個(gè)滑塊結(jié)構(gòu)5上，四個(gè)滑塊結(jié)構(gòu)5通過(guò)夾裝在航空加筋板6上的加強(qiáng)板8對(duì)航空加筋板6的四周加載純剪切力。

采用上述的技術(shù)方案，在對(duì)加載耳叉施加拉伸的過(guò)程中，拉力傳遞給拉板，使拉板拉動(dòng)滑軌繞銷(xiāo)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，滑軌內(nèi)側(cè)軌道對(duì)滑塊結(jié)構(gòu)的上下兩個(gè)立方體施加平行于拉板方向的力，該力作為加筋板結(jié)構(gòu)的剪切力施加在試件中部，根據(jù)有限元計(jì)算結(jié)果及材料力學(xué)圣維南原理、純剪切應(yīng)力狀態(tài)理論。在試件有效變形區(qū)域的四周將分布均勻的剪切力，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生剪切變形。將更加準(zhǔn)確的測(cè)試加筋結(jié)構(gòu)的極限承載能力。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種加筋板剪切實(shí)驗(yàn)加載裝置，屬于航空加筋板承載實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。這種加載裝置采用加載耳叉與拉板鉸鏈連接，拉板另一端鉸鏈連接互相垂直交叉的滑軌，在互相垂直交叉的滑軌的中間位置采用銷(xiāo)軸鉸鏈連接，滑塊結(jié)構(gòu)兩端的方形滑塊與滑軌的滑道相配合。在對(duì)加載耳叉加載F力時(shí)，F(xiàn)力的分力傳遞給拉板，使拉板拉動(dòng)滑軌繞銷(xiāo)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，滑軌內(nèi)側(cè)軌道對(duì)滑塊結(jié)構(gòu)上下兩側(cè)的立方體施加平行于拉板方向的力。在加載過(guò)程中對(duì)加筋板四周加持段中部施加剪切力，剪切力經(jīng)過(guò)小區(qū)域過(guò)渡后在試件四周呈均勻分布，試件受力狀態(tài)非常接近純剪切應(yīng)力狀態(tài)，有效的解決了加持段受力不均勻的問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：白瑞祥;王大維;雷振坤;郭振飛;田辰光
受保護(hù)的技術(shù)使用者：大連理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.11
技術(shù)公布日：2017.08.11