УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ПАНЕЛЕЙ НА ПРОЧНОСТЬ Российский патент 1997 года по МПК G01M3/02 

Изобретение относится к технике испытаний на прочность панелей летательных аппаратов и других конструкций, состоящих из пластин, подкрепленных в одном направлении стрингерами.

Известно устройство для испытания панелей на прочность, содержащее жесткую раму, первую систему нагружения усилиями сжатия с силопередающими элементами, установленную на раме по осям симметрий, жесткий короб, соединяемый с испытуемой панелью.

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности нагружения панелей распределенной поперечной нагрузкой при различных соотношениях параметров нагружения, имитирующих работу панели в реальных условиях двухсторонним сжатием, сдвигом и внутренним давлением одновременно.

Предлагаемое изобретение относится к технике прочностных испытаний подкрепленных панелей летательных аппаратов, позволяющее экспериментально определять критические нагрузки потери устойчивости и несущей способности этих панелей при шарнирном опирании кромок и одновременном воздействии на них двухстороннего сжатия, сдвига, и равномерно распределенной поперечной нагрузки.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности воспроизведения реальных условий нагружения панели путем обеспечения возможности нагружения на двухстороннее сжатие и сдвиг совместно с равномерно распределенной поперечной нагрузкой при шарнирном опирании панели по кромкам.

Технический результат состоит в воспроизведении реальных условий нагружения панели при эксплуатации летательного аппарата за счет одновременного воздействия на панель двухстороннего сжатия, сдвига и распределенной поперечной нагрузки при шарнирном опирании панели по кромкам.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для испытаний панелей на прочность содержит жесткую раму, первую систему нагружения усилиями сжатия с силопередающими элементами, установленную на раме по ее осям симметрии, жесткий короб, предназначенный для соединения с испытуемой панелью, второй системой нагружения усилиями сжатия с силопередающими элементами, установленной на раме по ее осям симметрии перпендикулярно первой системе нагружения усилиями сжатия системой нагружения усилиями сдвига, выполненной в виде двух обойм с клиновидными пазами, захватов с пазами на рабочих торцах и клиновидными выступами на противоположных торцах и клиновидными выступами на противоположных торцах, размещенных в пазах обойм, опорных подшипников, размещенных между обоймами и захватами, эластичной оболочкой, расположенной на внешней поверхности короба и герметично соединяемой с панелью, причем жесткий короб шарнирно соединен с испытуемой панелью в одной точке и оперт на испытуемую панель через опоры качения, располагаемые по кромкам с заданным шагом.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство для испытаний панелей на прочность; на фиг. 2 вид АА предлагаемого устройства.

Устройство фиг. 1 содержит жесткую раму, на которой по осям симметрии закреплены пара силовозбудителей 3, расположенных параллельно плоскости нажимного элемента 7, и пара силовозбудителей 2, расположенных в направлении перпендикулярном этой плоскости, а также пара силовозбудителей 1, расположенных по осям опорных обойм 9. В силовой цепи силовозбудителей для измерения усилий при нагружении панели установлены динамометры 19.

На штоках силовозбудителей 3 шарнирно закреплены нажимные элементы 5, имеющие разрезные шарниры 6 для опирания панели 4 по торцам стрингерного набора.

На штоках силовозбудителей 2 закреплены нажимные элементы 7, с которыми через роликовые опоры 8 соединены опорные обоймы 9. Каждая опорная обойма 9 имеет паз, в который входит захват 10 с пазами на рабочих торцах и клиновидными выступами, взаимодействующий с обоймой 9 через упорный подшипник 11, который установлен со стороны противоположной штоку силовозбудителя 1 сдвиговой нагрузки.

Устройство содержит также жесткий короб 12 с охватывающей его эластичной например, из резины оболочки 14, предназначенные для создания поперечной равномерно распределенной нагрузки. Жесткий короб 12 фиг. 2 соединяется с панелью в одной точке 13. Короб снабжен опорами качения 16, которые опираются на панель и располагаются по кромкам короба. Расстояние между опорами качения определяется из условия исключения местной потери устойчивости обшивки панели между этими опорами и лежит в диапазоне 15-25 кратной толщины обшивки панели. В коробе и эластичной оболочке имеется клапан 17, соединенный трубопроводом 15 с моновакууметром 18 и вакуумным насосом. Разрежение, создаваемое в герметичном пространстве между коробом с эластичной оболочкой и обшивкой панели, одновременно с усилиями сжатия и сдвига позволяет реализовать нагружение панели равномерно распределенной поперечной нагрузкой.

Устройство работает следующим образом.

К обшивке испытуемой панели 4 крепится шарнирно в одной точке 13 жесткий короб 12. Охватывающий короб эластичная оболочка 14 герметично прикрепляется к обшивке панели, например, с помощью клея, затем панель устанавливается и закрепляется в элементах, обеспечивающих нагружение усилиями сжатия и сдвига. Пары силовозбудителей 1, 2 и 3 (фиг. 1) за счет перемещения штоков деформируют панель и создают в ней напряженное состояние двустороннее сжатие и сдвиг.

От силовозбудителей 3 и 2 сжимающая нагрузка передается на панель 4 через нажимные элементы 5 и 7, разрезные шарниры 6, роликовые опоры 8, опорные обоймы 9 и захваты 10 с пазами на рабочих торцах и клиновидными выступами. Сдвигающее усилие от силовозбудителя 1 передается на жесткую опорную обойму 9, которая через упорный подшипник 11 воздействует на захват 10 и затем на панель через соединенные, например, болтами с захватами 10 с лепестки обшивки между вырезами, которые с целью исключения изгибно-крутильной формы потери устойчивости устанавливаются в паз захвата 10 с очень малым зазором 0,015 мм.

В каждой паре силовозбудителей один из них управляется в режиме нагружения, другой в режиме перемещения. Силовозбудители, управляемые в режиме перемещений, исключают возможность смещения центра панели в процессе ее деформирования.

При помощи вакуумного насоса создается разрежение под жестким коробом 12 с эластичной оболочкой 14, расположенными на гладкой стороне обшивки. Разность давлений, воздействующих на панель со стороны стрингеров и со стороны обшивки, создает равномерно распределенную поперечную нагрузку на панель.

Соединение короба с панелью в одной точке (фиг. 2, вид I) и опирание его на панель с помощью опор качения 16 (вид II) дает возможность панели беспрепятственно деформироваться.

Таким образом, предлагаемое устройство и панель позволяет осуществлять испытания панелей на одновременное воздействие сжимающих нагрузок в двух взаимно-перпендикулярных направлениях, сдвигающей нагрузки и равномерно распределенной поперечной нагрузки при шарнирном опирании панели по кромкам.

Проведение испытаний с обеспечением шарнирных условий опирания по кромкам панели при различных соотношениях параметров нагружения, включая и нагружение равномерно распределенной поперечной нагрузкой, является весьма актуальным и входит в комплекс обеспечения работ по созданию оптимальных конструкций летательных аппаратов по условиям прочности и веса.

Использование: изобретение относится к технике испытаний на прочность панелей летательных аппаратов и других конструкций. Сущность: предлагаемое устройство для испытаний панелей на прочность содержит жесткую раму с установленными на ней по осям симметрии двумя системами нагружения усилиями сжатия во взаимно перпендикулярных направлениях с силопередающими элементами и систему нагружения усилиями сдвига. Устройство снабжено захватами 10 с пазами на рабочих торцах и клиновидными выступами на противоположных торцах, опорными подшипниками 11, размещенными в пазах опорных обойм 9, коробом 12, шарнирно соединенным с панелью в одной точке и опирающийся на панель с помощью опор качения 16, расположенных по кромкам короба с шагом, определенным из условия исключения местной потери устойчивости обшивки между этими опорами. На внешней поверхности короба имеется эластичная оболочка 14, герметично прикрепляемая к панели. 2 ил.

Устройство для испытаний панелей на прочность, содержащее жесткую раму, первую систему нагружения усилиями сжатия с силопередающими элементами, установленную на раме по ее осям симметрии, жесткий короб, предназначенный для соединения с испытуемой панелью, отличающееся тем, что жесткий короб шарнирно соединен с испытуемой панелью в одной точке и оперт на испытуемую панель через опоры качения, располагаемые по кромкам короба с заданным шагом, определенным из условия исключения местной потери устойчивости обшивки панели между этими опорами, устройство снабжено второй системой нагружения усилиями сжатия с силопередающими элементами, установленной на раме по ее осям симметрии перпендикулярно первой системе нагружения усилиями сжатия, системой нагружения усилиями сдвига, выполненной в виде двух обойм с клиновидными пазами, захватов с пазами на рабочих торцах и клиновидными выступами на противоположных торцах, размещенных в пазах обойм, опорных подшипников, размещенных между обоймами и захватами, и эластичной оболочкой, расположенной на внешней поверхности короба и герметично соединяемой с панелью.