一種防翹曲裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料性能測(cè)試技術(shù)，涉及用緊湊拉伸試樣測(cè)定薄板材料K-R曲線的一種防翹曲裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]K-R曲線表征裂紋在平面應(yīng)力狀態(tài)下緩慢、穩(wěn)定擴(kuò)展中材料抗斷裂的阻力，常稱為裂紋擴(kuò)展阻力曲線。K-R曲線是進(jìn)行飛機(jī)結(jié)構(gòu)損傷容限分析必需的參數(shù)。由于K-R曲線與試樣厚度有關(guān)，而飛機(jī)結(jié)構(gòu)機(jī)身、機(jī)翼等主要是薄壁加筋結(jié)構(gòu)，所以經(jīng)常需要測(cè)定金屬薄板的K-R曲線。
[0003]用薄板進(jìn)行K-R曲線測(cè)試時(shí)，由于試樣局部處于壓應(yīng)力場(chǎng)，會(huì)產(chǎn)生翹曲變形，從而影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效性。目前，涉及用緊湊拉伸試樣測(cè)定薄板材料K-R曲線防翹曲裝置的文獻(xiàn)很少。工程技術(shù)人員通常依據(jù)試件的幾何尺寸設(shè)計(jì)各種各樣的防翹曲裝置。但這些裝置均沒(méi)能實(shí)現(xiàn)在不改變?cè)嚇拥膽?yīng)力分布的情況下，既對(duì)試樣進(jìn)行有效防翹曲約束，也不影響試驗(yàn)中的裂紋觀測(cè)。這些防翹曲裝置時(shí)常導(dǎo)致試驗(yàn)數(shù)據(jù)失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的:本發(fā)明提供了一種緊湊拉伸試樣防翹曲裝置，可以在測(cè)定薄板材料K-R曲線時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣的防翹曲變形約束，但不改變?cè)嚇拥膽?yīng)力分布情況，也不會(huì)影響試驗(yàn)中的裂紋觀測(cè)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案:用緊湊拉伸試樣測(cè)定薄板材料K-R曲線的一種防翹曲裝置，包括矩形防翹板3、階梯墊圈5、連接螺栓6、水平墊板7、垂直墊板8和裝置扣重繩索9。其中，矩形防翹板3為兩塊形狀完全一樣的鋼板；水平墊板7為兩塊，垂直墊板8為一塊，均為鋼板，厚度比試樣略厚0.2mm?0.3mm。
[0006]兩塊矩形防翹板3分別夾持在試樣2前、后兩側(cè)，矩形防翹板3的加載孔和定位孔與試樣2的加載孔同心；兩塊水平墊板7分別墊在試樣2上、下兩頭，垂直墊板8墊在試樣2左側(cè)，通過(guò)連接螺栓6將水平墊板7和垂直墊板8夾持在兩塊矩形防翹板3之間；四個(gè)階梯墊圈5較細(xì)端插入矩形防翹板3連接孔和定位孔中；兩個(gè)加載雙耳I通過(guò)銷軸4與防翹裝置和試樣2加載孔相連，而兩個(gè)加載雙耳I的加載軸直接夾持在試驗(yàn)機(jī)上，進(jìn)行加載。裝置扣重繩索9 一端固定在防翹裝置左上角的連接螺栓6上，另一端固定在試驗(yàn)機(jī)加載橫梁上，調(diào)節(jié)裝置扣重繩索9長(zhǎng)度，使矩形防翹板3保持與加載軸線垂直。
[0007]本發(fā)明的有益效果:
[0008]a.該專利裝置通過(guò)在試樣2兩側(cè)夾持矩形防翹板3有效防止試樣2發(fā)生翹曲變形；
[0009]b.該專利裝置通過(guò)在試樣2的三面墊上比試樣2略厚的墊板，防止矩形防翹板3對(duì)試樣2夾持過(guò)緊，從而防止防翹裝置影響試樣2上的應(yīng)力分步；
[0010]C.該專利裝置中矩形防翹板3加載孔比試樣2加載孔大，且下端加載孔為半圓孔，加載孔上、下均開槽，避免了防翹裝置參與試樣2受力；矩形防翹板3中間開槽，不影響試驗(yàn)中對(duì)裂紋的觀測(cè)；
[0011]d.該專利裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝、拆卸方便，制造成本低，具有較佳的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值；
[0012]e.一套防翹曲裝置在完成多件試驗(yàn)后，未發(fā)生試樣翹曲失效現(xiàn)象，試驗(yàn)曲線光滑連續(xù)。該裝置已應(yīng)用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)材料的K-R曲線測(cè)試。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1a為本發(fā)明的試驗(yàn)加載結(jié)構(gòu)圖主視圖；
[0014]圖1b為本發(fā)明的試驗(yàn)加載結(jié)構(gòu)圖側(cè)視圖；
[0015]圖2為本發(fā)明防翹曲裝置與試樣的裝配圖；
[0016]圖3a為緊湊拉伸試樣主視圖；
[0017]圖3b為緊湊拉伸試樣側(cè)視圖；
[0018]圖4a為本發(fā)明的防翹板結(jié)構(gòu)圖主視圖；
[0019]圖4b為本發(fā)明的防翹板結(jié)構(gòu)圖側(cè)視圖；
[0020]圖5a為本發(fā)明的階梯墊圈結(jié)構(gòu)圖主視圖；
[0021]圖5b為本發(fā)明的階梯墊圈結(jié)構(gòu)圖側(cè)視圖；
[0022]圖6為本發(fā)明的水平墊板結(jié)構(gòu)圖；
[0023]圖7為本發(fā)明的垂直墊板結(jié)構(gòu)圖。
[0024]其中，1-試驗(yàn)機(jī)加載雙耳；2-試樣；3_矩形防翹板；4_連接銷軸；5_階梯墊圈；
6-連接螺栓；7_水平墊板；8_垂直墊板；9_裝置扣重繩索。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面通過(guò)【具體實(shí)施方式】對(duì)本專利作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
[0026]請(qǐng)參閱圖1和圖2，其分別是采用本專利裝置的緊湊拉伸試樣測(cè)定薄板K-R曲線試驗(yàn)加載結(jié)構(gòu)圖，和本專利裝置與試樣的裝配圖。本專利裝置包括矩形防翹板3、階梯墊圈5、連接螺栓6、水平墊板7、垂直墊板8和裝置扣重繩索9。該裝置各部分特征如下:
[0027]矩形防翹板3為該專利的主要構(gòu)件，共兩件，結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖4。矩形防翹板3為鋼板機(jī)械加工而成的兩塊形狀相同的平板，厚度為試樣厚度的5倍左右，表面光滑平整。矩形防翹板3上部連接孔和下部定位孔與試樣2上加載孔同心，且直徑為試樣2上加載孔直徑的1.5倍左右。矩形防翹板3開槽邊與試樣2預(yù)制裂紋邊保持平齊，其余3邊均比試樣2長(zhǎng)約40mm。矩形防翹板3加載孔上、下形狀如圖4所示，可避免矩形防翹板3與加載雙耳I干涉。
[0028]階梯墊圈5共4件，見(jiàn)圖5，由鋼材加工而成。階梯墊圈5內(nèi)徑與加載銷軸4配合加工；較細(xì)端外徑與矩形防翹板3連接孔配合加工，較細(xì)段長(zhǎng)度小于矩形防翹板3厚度Imm ;較粗端外徑大于矩形防翹板3加載孔直徑10_左右；所有棱邊倒圓。
[0029]連接螺栓6為螺栓，其直徑約為矩形防翹板厚度的1/2。矩形防翹板3、水平墊板7和垂直墊板8上的緊固孔直徑比連接螺栓6直徑大0.5mm左右。
[0030]水平墊板7見(jiàn)圖6，為鋼板機(jī)械加工而成的2塊平板。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)驗(yàn)證，確定水平墊板比試樣2厚0.2mm?0.3mm防翹曲效果最好。水平墊板7寬度為連接螺栓直徑的3倍，表面光滑平整。水平墊板7上緊固孔與矩形防翹板上、下兩排緊固孔配鉆，保證同心。
[0031]垂直墊板8見(jiàn)圖5，為鋼板機(jī)械加工而成的平板。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)驗(yàn)證，確定垂直墊板8比試樣2厚0.2mm?0.3mm防翅曲效果最好。垂直墊板8寬度為連接螺栓直徑的3倍，表面光滑平整。垂直墊板8上緊固孔與矩形防翹板3豎排緊固孔配鉆，保證同心。
[0032]裝置扣重繩索9可為細(xì)鋼絲繩、布帶等軟性繩，能承受矩形防翹板3和墊板的重量。
[0033]本防翹裝置的裝配實(shí)施方式如下:
[0034]a.將兩塊矩形防翹板3與試樣2相對(duì)的兩個(gè)面、墊板的上、下兩面、試樣2上、下兩面被矩形防翹板覆蓋部分均勻涂抹潤(rùn)滑油；
[0035]b.將兩塊矩形防翹板3分別夾持在試樣2兩面，調(diào)整矩形防翹板3使其連接孔和定位孔與試樣2上兩個(gè)加載孔同心；
[0036]c.將水平墊板7和垂直墊板8放置在兩塊矩形防翹板之間，調(diào)整墊板使其上緊固孔分別與矩形防翹板3上的緊固孔同心后，安裝連接螺栓6 ；
[0037]d.將四個(gè)階梯墊圈5較細(xì)段分別插入矩形防翹板3上部連接孔和下部定位孔中；
[0038]e.用連接銷軸4將階梯墊圈、矩形防翹板3和試樣2夾持在上、下兩個(gè)加載雙耳I中，加載雙耳I的加載銷軸夾持在試驗(yàn)機(jī)上；
[0039]f.將裝置扣重繩索9 一端固定在矩形防翹板3左上角的緊固件上，調(diào)整裝置扣重繩索9使防翹裝置與試驗(yàn)加載軸線保持垂直，將裝置扣重繩索9另一端固定在試驗(yàn)機(jī)加載橫梁上。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種防翹曲裝置，其特征在于:包括防翹板(3)、階梯墊圈(5)、連接螺栓￠)、墊板(7,8)和裝置扣重繩索(9);其中，兩塊防翹板(3)夾持在試樣⑵兩側(cè)，防翹板(3)的連接孔和試樣⑵加載孔同心；墊板(7、8)通過(guò)多個(gè)連接螺栓(6)連接在兩防翹板⑶之間；四個(gè)階梯墊圈(5)的較細(xì)端插入防翹板(3)的連接孔和定位端中；裝置扣重繩索(9) 一端固定在矩形防翹板(3)的緊固件上，另一端固定在試驗(yàn)機(jī)加載橫梁上，使得防翹曲裝置保持水平；從所述的防翹板(3)的一端向所述的防翹板(3)的中央開槽，以便觀測(cè)裂紋。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防翹曲裝置，其特征在于:該防翹曲裝置適用于緊湊拉伸試樣測(cè)定薄板材料K - R曲線試驗(yàn)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的防翹曲裝置，其特征在于:所述的墊板(7、8)包括水平墊板(7)和垂直墊板⑶。4.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的防翹曲裝置，其特征在于:所述的防翹板(3)為矩形或圓形，所述的防翹板(3)的幾何尺寸比試樣(2)大。5.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的防翹曲裝置，其特征在于:所述的防翹板(3)的連接孔比試樣⑵的加載孔略大；所述的防翹板(3)的定位端為半圓孔，且比試樣⑵的加載孔略大；且定位端由形狀切割形成。6.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的防翹曲裝置，其特征在于:階梯墊圈(5)的內(nèi)徑與加載銷軸(4)相匹配；階梯墊圈(5)的所有棱邊倒圓角。7.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的防翹曲裝置，其特征在于:階梯墊圈(5)的較細(xì)端外徑與所述的防翹板⑶的加載孔和定位端相匹配，較細(xì)端長(zhǎng)度比所述防翹板⑶的厚度小。8.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的防翹曲裝置，其特征在于:階梯墊圈(5)的較粗端外徑比所述的加載孔直徑大。9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的防翹曲裝置，其特征在于:水平墊板(7)和垂直墊板(8)均比試樣(2)厚0.2mm?0.3mm，且都通過(guò)連接螺栓(6)連接在兩塊防翹板(3)之間，使得安裝后，所述水平墊板(7)和垂直墊板(8)不對(duì)試樣(2)產(chǎn)生干涉。10.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的防翹曲裝置，其特征在于:裝置扣重繩索(9)一端固定在防翹板(3)的左上角緊固件上，另一端固定在試驗(yàn)機(jī)橫梁上，通過(guò)調(diào)整扣重繩索(9)使防翹板(3)垂直于試驗(yàn)加載軸線。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種緊湊拉伸試樣防翹曲裝置，可以在測(cè)定薄板材料K-R曲線時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣的防翹曲變形約束，但不改變?cè)嚇拥膽?yīng)力分布情況，也不會(huì)影響試驗(yàn)中的裂紋觀測(cè)。本發(fā)明用緊湊拉伸試樣測(cè)定薄板材料K-R曲線的一種防翹曲裝置，包括矩形防翹板3、階梯墊圈5、連接螺栓6、水平墊板7、垂直墊板8和裝置扣重繩索9。其中，矩形防翹板3為兩塊形狀完全一樣的鋼板；水平墊板7為兩塊，垂直墊板8為一塊，均為鋼板，厚度比試樣略厚0.2mm～0.3mm。
【IPC分類】G01N3/02
【公開號(hào)】CN105651590
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】張海英, 劉秀麗, 董登科, 焦婷
【申請(qǐng)人】中國(guó)飛機(jī)強(qiáng)度研究所
【公開日】2016年6月8日
【申請(qǐng)日】2014年12月3日