一种铰链静强度试验夹紧装置及系统

【技术领域】

本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种铰链静强度试验夹紧装置及系统。

【背景技术】

铰链为飞机设计领域中的一种典型的零件形式，一般由耳片、鹅颈型腹板和底座等结构特征组成。载荷从耳片由鹅颈型腹板传递至底座，再通过底座的紧固件传递到机身。铰链通常用于连接飞机门、罩等结构。

传统的铰链采用板材机加或铸造成型，受制于制造工艺的影响，铰链的材料及构型布置并不完全在其受力方向上，因此重量偏重。随着航空新技术、新材料的发展，铰链的成型方式也越来越多，增材制造凭借其无约束、自由制造等特点，受到航空结构设计师的青睐，使得根据载荷布置材料和结构变成了可能，大大降低零件重量。

增材制造是一种集新材料、新工艺、新结构于一体的制造方式，为了验证其承载能力和分析方法，除了材料、工艺级的试验，零件级仿真分析外，还需要进行零件级试验验证。传统的铰链静强度试验是把铰链底座通过机械连接固定在夹具上，再用万能试验机在耳片处加载。由于铰链的受载特点，底板处远离耳片的紧固件会受到较大的拉伸力，此拉伸力会影响载荷-位移关系，这将严重干扰对一种新材料、新工艺、新结构的分析判断。

因此，有必要研究一种铰链静强度试验夹紧装置及系统来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

【发明内容】

有鉴于此，本发明提供了一种铰链静强度试验夹紧装置及系统，用于铰链承载能力测试及静强度分析方法的验证，且可保证试验件传载合理，防止因连接部位位移误差干扰分析方法。

一方面，本发明提供一种铰链静强度试验夹紧装置，所述铰链静强度试验夹紧装置包括：

夹具，设置在试验件的载荷工况方向上，所述夹具用于传载试验机竖直向下的载荷，所述加载端夹具一端连接试验件加载端，另一端连接试验机；

底座支撑，设有第一固定点和第二固定点，所述第一固定点靠近加载端，所述第二固定点远离加载端，通过第一固定点和第二固定点共同固定试验件非加载端；

夹板，设置在第二固定点处，用于固定底座支撑和试验件非加载端。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述夹具包括受力部、连接部和加载部，所述受力部一端连接试验机，另一端与连接部连接，所述加载部上端与连接部连接，下端设有U型槽，试验件加载端设置在U型槽内。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述受力部包括双耳机构和传力杆，所述传力杆设置在双耳机构的两个穿孔内，所述传力杆连接试验机，所述连接部为连接平台，所述双耳机构设置在连接平台上。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述加载部包括第一加载单元和第二加载单元，所述第一加载单元和第二加载单元平行设置，所述第一加载单元和/或第二加载单元在水平方向与双耳机构互相垂直，所述第一加载单元和第二加载单元上端均与连接平台固定连接，下端均设有U型槽。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述底座支撑包括第一连接部、第二连接部、第一固定部和第二固定部，所述第一固定部和第二固定部平行设置，所述第一固定部设置在靠近试验件加载端一侧，所述第二固定部设置在远离试验件加载端一侧，所述第一连接部与试验件连接，所述第二连接部与试验机连接，所述第一连接部、第一固定部、第二连接部和第二固定部依次连接组成闭合环状结构。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第二连接部上设有连接槽，试验机与连接槽通过螺栓固定连接，所述连接槽的开槽方向与第一固定部垂直。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第一固定点和第二固定点均设置在第一连接部上，所述第一固定点设有两个圆形开孔结构，试验件非加载端与两个圆形开孔结构通过螺栓固定连接，所述第二固定点设有两个卡槽结构，试验件非加载端与两个卡槽结构通过螺栓固定连接，两个圆形开孔结构所在直线与第一固定部平行，两个卡槽结构的开槽方向均与第一固定部垂直。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第一连接部上还设有第三固定点，所述第三固定点设置在第一固定点和第二固定点之间，所述第三固定点处设有两个方形槽，两个方形槽与试验件配合连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述夹板上设有两个夹板穿孔，试验件穿过两个夹板穿孔设置在两个卡槽结构内。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种铰链静强度试验系统，所述铰链静强度试验系统还包括试验机和试验件，所述试验机通过铰链静强度试验夹紧装置作用于试验件，所述试验件两端分别连接底座支撑和夹具。

与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：

1.通过加载端夹具保证载荷竖直向下，使得试验机的载荷方向与试验件的载荷工况方向一致，传载更直接；

2.采用大刚度底座支撑，调整试验件方向。由于试验机下部横梁与试验机输出载荷垂直，而试验件的载荷方向与试验件的底座往往不是垂直关系，底座支撑可以根据试验件的载荷方向与试验件底座的角度进行设计，从而保证试验件的试验状况与载荷工况一致，减少了试验误差；

3.采用夹板来防止螺栓受拉力变形影响试验结果，由于试验件施加载荷后，远离加载点的连接螺栓将受到加大的拉伸力，因此设计一个夹板可以减弱或消除这个影响；

4.整套试验工装数量少，装配简单，并且能最大限度地减少误差，有利于集新材料、新工艺、新结构于一体的增材制造件的快速设计验证。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明一个实施例提供的试验件及试验装置主视图；

图2是本发明一个实施例提供的夹具轴测图；

图3是本发明一个实施例提供的底座支撑轴测图；

图4是本发明一个实施例提供的夹板轴测图。

其中，图中：

1-夹具；11-受力部；12-连接部；13-加载部；2-底座支撑；21-第一连接部；22-第二连接部；23-第一固定部；24-第二固定部；25-第一固定点；26-第二固定点；27-第三固定点；3-夹板；31-夹板穿孔；4-试验件；5-试验机。

【具体实施方式】

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

如图1所示，本发明提供一种铰链静强度试验夹紧装置，所述铰链静强度试验夹紧装置包括：

夹具1，设置在试验件4的载荷工况方向上，所述加载端夹具1用于传载试验机5竖直向下的载荷，所述加载端夹具1一端连接试验件4加载端，另一端连接试验机5；

底座支撑2，设有第一固定点25和第二固定点26，所述第一固定点25靠近加载端，所述第二固定点26远离加载端，通过第一固定点25和第二固定点26共同固定试验件4非加载端；

夹板3，设置在第二固定点26处，用于固定底座支撑2和试验件4非加载端。

所述夹具1包括受力部11、连接部12和加载部13，所述受力部11一端连接试验机5，另一端与连接部12连接，所述加载部13上端与连接部12连接，下端设有U型槽，试验件4加载端设置在U型槽内。

如图2所示，所述受力部11包括双耳机构和传力杆，所述传力杆设置在双耳机构的两个穿孔内，所述传力杆连接试验机5。所述连接部12为连接平台，所述双耳机构设置在连接平台上。所述加载部13包括第一加载单元和第二加载单元，所述第一加载单元和第二加载单元平行设置，所述第一加载单元和/或第二加载单元在水平方向与双耳机构互相垂直，所述第一加载单元和第二加载单元上端均与连接平台固定连接，下端均设有U型槽。

如图3所示，所述底座支撑2包括第一连接部21、第二连接部22、第一固定部23和第二固定部24，所述第一固定部23和第二固定部24平行设置，所述第一固定部23设置在靠近试验件4加载端一侧，所述第二固定部24设置在远离试验件4加载端一侧，所述第一连接部21与试验件4连接，所述第二连接部22与试验机5连接，所述第一连接部21、第一固定部23、第二连接部22和第二固定部24依次连接组成闭合环状结构。

所述第一固定点25和第二固定点26均设置在第一连接部21上，所述第一固定点25设有两个圆形开孔结构，试验件4非加载端与两个圆形开孔结构通过螺栓固定连接，所述第二固定点26设有两个卡槽结构，试验件4非加载端与两个卡槽结构通过螺栓固定连接，两个圆形开孔结构所在直线与第一固定部23平行，两个卡槽结构的开槽方向均与第一固定部23垂直。

所述第一连接部21上还设有第三固定点27，所述第三固定点27设置在第一固定点25和第二固定点26之间，所述第三固定点27处设有两个方形槽，两个方形槽与试验件4配合连接。

所述第二连接部上22设有连接槽，试验机4与连接槽通过螺栓固定连接，所述连接槽的开槽方向与第一固定部23垂直。

所述夹板3上设有两个夹板穿孔31，试验件4穿过两个夹板穿孔31设置在两个卡槽结构内。

本发明还提供一种铰链静强度试验系统，所述铰链静强度试验系统还包括试验机5和试验件4，所述试验机5通过铰链静强度试验夹紧装置作用于试验件4，所述试验件4两端分别连接底座支撑2和夹具1。

实施例1：

本发明用于铰链承载能力测试及静强度分析方法的验证，且可保证试验件传载合理，防止因连接部位位移误差干扰分析方法。本发明通过加载端夹具1、底座支撑2、夹板3，各组件之间通过机械连接形成装配关系。加载端夹具1通过一个传力杆经过试验件4的连接孔进行加载，设计加载端的夹具1实现向下的力对传力杆进行加载。加载端夹具1上端与加载试验机5连接，下端设计U形槽对螺杆进行加载。

所述底座支撑2具有足够的刚度，其上下连接面的厚度设计为25mm，左右支持端厚度为35mm。为了定位试样与固定端底座支撑2的位置，固定端底座支撑2上开了一对孔与试验件4连接，其余的连接孔则以卡槽形式与试样通过螺栓进行连接。固定端底座支撑2的底部与试验机5底部凹槽通过螺栓进行连接。通过大刚度底座支撑2把试验件4固定在试验台上，为了释放自由度和减少套合装配，受拉螺栓处以卡槽形式与试验件4连接。

所述夹板3主要是防止螺栓受拉力变形影响试验结果，由于试验件4施加载荷后，远离加载点的连接螺栓将受到加大的拉伸力，因此设计一个夹板3来减弱或消除这个影响。夹板3宽度不少于2.5倍螺栓直径，夹板3厚度不少于1.5倍螺栓直径，夹板3长度不少于7倍螺栓直径，螺栓间距不少于4倍螺栓直径，不大于5.5倍螺栓直径。

本发明整套试验工装极大地简化了工装数量，巧妙地分解了载荷的传递和试验件4的固定，有益于减少试验误差。

以上对本申请实施例所提供的一种铰链静强度试验夹紧装置及系统，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：

单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。