一种铝锂合金机体对接框疲劳试验装置

技术领域

本发明属于直升机机体结构疲劳试验技术，涉及一种铝锂合金机体对接框疲劳试验装置。

背景技术

随着我国新一代武器装备的跨越式高速发展，迫切需要新一代高比强度、高比刚度、抗疲劳的先进铝锂合金，用于替代传统铝合金整体机加工主承力框梁等结构，以满足装备轻量化和长寿命的设计使用目标。

直升机机体结构分布了大量的对接框，主要载荷有X、Y、Z三个方向的弯矩，由于结构形状复杂、承受的载荷严重，而重量又要求尽量轻，因此，提供精确的疲劳试验考核环境，进行试验考核获得疲劳寿命和薄弱部位至关重要。

目前，本领域采用计算方法确定机体安全寿命，计算时需确保计算寿命明显高于设计寿命，并需经过飞行实测验证，只能给出偏保守的安全寿命，不能充分发挥结构的性能。或者，在中机身或尾段疲劳试验中一起考核，必然需要复杂的试验装置来实现试验考核，试验成本较高。

发明内容

本发明的目的：提供一种铝锂合金机体对接框疲劳试验装置，用于铝锂合金机体对接框疲劳试验，采用本发明装置进行机体对接框疲劳试验能够充分验证其强度性能并获得寿命，为铝锂合金机体对接框装机应用提供试验依据。

本发明的技术方案：一种铝锂合金机体对接框疲劳试验装置，所述试验装置包括：固定板、第一过渡段、第二过渡段、加载支座组件、加载板；所述固定板与第一过渡段连接，所述第二过渡段与加载板连接；所述第一过渡段连接与所述第二过渡段之间连接固定待试验铝锂合金机体对接框；所述加载支座组件包括三对；对称布置于所述加载板上，分别模拟X、Y、Z三个方向的弯矩。

进一步的，所述第一过渡段、第二过渡段与铝锂合金机体对接框连接部分接口设计与机体结构装机状态一致；真实模拟铝锂合金机体对接框与机体结构的连接装配和载荷传递关系。

进一步的，所述第一过渡段与固定板、第二过渡段与加载板之间的连接强度通过强度分析计算，确定连接可靠性，至少保证在整个试验中不提前破坏。

进一步的，所述第一过渡段、第二过渡段均截取与待试验对象连接的一定长度的机身结构；在满足真实施加试验载荷的同时简化试验装置，节约试验成本。

进一步的，所述加载支座组件包括第一加载支座组件、第二加载支座组件、第三加载支座组件、第四加载支座组件、第五加载支座组件、第六加载支座组件；任意一个加载支座组件由支座固定螺栓、加载支座、连接螺栓、杆端关节轴承组成。

进一步的，加载板上设有与第一加载支座组件、第二加载支座组件、第三加载支座组件、第四加载支座组件、第五加载支座组件、第六加载支座组件的加载支座底部端适配的孔，通过支座固定螺栓与加载板连接固定；加载支座组件中的加载支座另一端为双叉耳结构，耳片上设有与杆端关节轴承适配的孔，通过连接螺栓与杆端关节轴承连接固定。

进一步的，第一加载支座组件、第二加载支座组件上的杆端关节轴承平行于加载板布置，通过第一加载支座组件、第二加载支座组件上的杆端关节轴承施加大小相等、方向相反的载荷，产生X方向的弯矩。第三加载支座组件、第四加载支座组件上的杆端关节轴承垂直于加载板布置，通过第三加载支座组件、第四加载支座组件上的杆端关节轴承施加大小相等、方向相反的载荷，产生Y方向的弯矩。第五加载支座组件、第六加载支座组件上的杆端关节轴承垂直于加载板布置，通过第五加载支座组件、第六加载支座组件上的杆端关节轴承施加大小相等、方向相反的载荷，产生Z方向的弯矩。

进一步的，加载板上非装配区设有4个孔，用于调节夹具重心，调整孔的大小和位置使夹具重心在第三加载支座组件、第四加载支座组件、第五加载支座组件、第六加载支座组件对称中心上，通过加载支座组件、第四加载支座组件、第五加载支座组件、第六加载支座组件可施加大小相等的载荷平衡重量，消除夹具重量的影响。

进一步的，所述固定板与试验台架固定，所述加载板与试验加载机构连接。

本发明的有益效果：本发明装置结合机体对接框结构和载荷特点，进行试验边界连接条件、载荷加载设计，采用本发明装置进行机体对接框疲劳试验能够充分验证其强度性能并获得寿命。本发明测试时，能准确地模拟试验件边界条件，试验台稳定，试验环境好，载荷波动量小，通过采用本发明装置进行试验，试验总误差可以控制在3％以内，采用本发明装置获得的试验数据进行寿命分析，能够充分验证其性能并获得疲劳强度和静强度。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图；

图2为本发明的局部视图；

其中，固定板1、第一过渡段2、铝锂合金机体对接框3、第二过渡段4、第一加载支座组件5、第二加载支座组件6、第三加载支座组件7、第四加载支座组件8、第五加载支座组件9、第六加载支座组件10、加载板11、支座固定螺栓5-1、加载支座5-2、连接螺栓5-3、杆端关节轴承5-4。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1、图2所示，本发明为一种铝锂合金机体对接框疲劳试验装置，其特征在于：包括固定板1、第一过渡段2、铝锂合金机体对接框3、第二过渡段4、第一加载支座组件5、第二加载支座组件6、第三加载支座组件7、第四加载支座组件8、第五加载支座组件9、第六加载支座组件10、加载板11。铝锂合金机体对接框3为试验件，其一端与第一过渡段2一般通过铆钉或螺栓连接，另一端与第二过渡段4一般通过铆钉或螺栓连接，第一过渡段2、第二过渡段4与铝锂合金机体对接框3连接部分接口设计与机体结构装机状态一致，第一过渡段2与固定板1通过螺栓连接固定，第二过渡段4与加载板11通过螺栓连接固定，试验载荷通过第一加载支座组件5、第二加载支座组件6、第三加载支座组件7、第四加载支座组件8、第五加载支座组件9、第六加载支座组件10、加载板11传递施加，真实模拟铝锂合金机体对接框3与机体结构的连接装配和载荷传递关系。

第一加载支座组件5、第二加载支座组件6、第三加载支座组件7、第四加载支座组件8、第五加载支座组件9、第六加载支座组件10分别由支座固定螺栓5-1、加载支座5-2、连接螺栓5-3、杆端关节轴承5-4组成。加载板11上设有与第一加载支座组件5、第二加载支座组件6、第三加载支座组件7、第四加载支座组件8、第五加载支座组件9、第六加载支座组件10的加载支座5-2底部端适配的孔，通过支座固定螺栓5-1与加载板11连接固定。加载支座5-2另一端为双叉耳结构，耳片上设有与杆端关节轴承5-4适配的孔，通过连接螺栓5-3与杆端关节轴承5-4连接固定。

第一加载支座组件5、第二加载支座组件6上的杆端关节轴承5-4平行于加载板11布置，通过第一加载支座组件5、第二加载支座组件6上的杆端关节轴承5-4施加大小相等、方向相反的载荷，产生X方向的弯矩。第三加载支座组件7、第四加载支座组件8上的杆端关节轴承5-4垂直于加载板11布置，通过第三加载支座组件7、第四加载支座组件8上的杆端关节轴承5-4施加大小相等、方向相反的载荷，产生Y方向的弯矩。第五加载支座组件9、第六加载支座组件10上的杆端关节轴承5-4垂直于加载板11布置，通过第五加载支座组件9、第六加载支座组件10上的杆端关节轴承5-4施加大小相等、方向相反的载荷，产生Z方向的弯矩。

具体设计的过程中，加载板11上非装配区设有4个孔，用于调节夹具重心，调整孔的大小和位置使夹具重心在第三加载支座组件7、第四加载支座组件8、第五加载支座组件9、第六加载支座组件10对称中心上，通过加载支座组件7、第四加载支座组件8、第五加载支座组件9、第六加载支座组件10可施加大小相等的载荷平衡重量，消除夹具重量的影响，避免因夹具自身的重量产生的载荷，影响试验结果。

本发明测试时，能准确地模拟试验件边界条件，试验台稳定，试验环境好，载荷波动量小，通过采用本发明装置进行试验，试验总误差可以控制在3％以内，采用本发明装置获得的试验数据进行铝锂合金机体对接框寿命分析，能够充分验证其性能并获得疲劳强度和静强度。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，对本发明进行详细描述，未详尽部分为常规技术。但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。