適形局部高均布外壓隨動施載裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種適形局部高均布外壓隨動施載裝置，包括橫梁、豎梁、適形外壓加載組合體、拉桿系統(tǒng)、反力橫梁、左支撐塊、右支撐塊、試驗平臺、支撐柱和弧形承力工裝；兩個橫梁、兩個豎梁、兩個反力橫梁、四套拉桿系統(tǒng)與殼體一起構成外壓加載腔體的自平衡反力系統(tǒng)；兩個右支撐塊放置在試驗平臺上，兩個弧形承力工裝分別與兩個反力橫梁內(nèi)側面螺接；兩個橫梁和兩個反力橫梁之間通過四套平行的拉桿系統(tǒng)螺接限位固定。本發(fā)明克服依靠皮囊自身變形不足補償口蓋在高局部外壓下大變形難點，實現(xiàn)了口蓋局部較高均布外壓載荷的施加，確保了在殼體整體試驗件局部外壓試驗中一次性成功，為經(jīng)后類似局部外壓試驗裝置設計提供了重要參考。
【專利說明】適形局部高均布外壓隨動施載裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于結構靜力試驗載荷施加技術，具體涉及一種適形局部高均布外壓隨動施載裝置。
【背景技術】
[0002]局部外壓加載技術是結構靜力試驗載荷施加【技術領域】中一個重要研究發(fā)展方向。某殼體整體試驗件局部外壓試驗要獲得在真實邊界條件下，局部受外壓載荷過程中口蓋、削弱槽及其它局部位置處的受力變形及局部極限外壓承載能力，以便進一步與理論分析對t匕，為該殼體故障定位提供可靠依據(jù)。因此，急需局部高均布外壓加載技術。
[0003]傳統(tǒng)的局部外壓試驗裝置一般只包含外壓承力工裝和施載皮囊，其中外壓承力工裝固定不動，其變形補償能力有限。面對局部高均布壓力加載難題，鑒于傳統(tǒng)的局部外壓試驗裝置的變形補償已經(jīng)無法滿足試驗任務要求，國內(nèi)外無經(jīng)驗或相關資料可借鑒，而能否安全、優(yōu)質、高效的開展并成功獲得關鍵有效試驗數(shù)據(jù)，局部外壓加載技術是關鍵。口蓋在局部大外壓(1.2-1.5MPa)作用下，等效集中力超過50t，口蓋中心位置處的變形按仿真計算預測將達到20多毫米，口蓋四周支撐剛度差異較大，結合過往的經(jīng)驗，如此大的變形僅僅依靠常規(guī)皮囊自身的變形補償是遠遠不夠的。當外壓加載裝置變形補償不足時，一方面使加壓范圍縮小，造成與技術要求載荷偏差過大；另一方面施載皮囊會從外壓承力工裝與試驗件貼合部位的較大變形縫隙中擠出破裂，造成試驗加壓失敗。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是克服傳統(tǒng)的局部外壓試驗裝置的變形補償能力不足，實現(xiàn)口蓋局部較高均布外壓載荷的施加。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種適形局部高均布外壓隨動施載裝置，實施效果良好，具體技術方案如下:包括橫梁、豎梁、適形外壓加載組合體、拉桿系統(tǒng)、反力橫梁、左支撐塊、右支撐塊、試驗平臺、支撐柱和弧形承力工裝；其中，兩個橫梁、兩個豎梁、兩個反力橫梁、四套拉桿系統(tǒng)與殼體一起構成外壓加載腔體的自平衡反力系統(tǒng)；兩個橫梁與兩個豎梁螺接，構成井字梁結構，兩個豎梁的中部外側與適形外壓加載組合體螺接；兩個左支撐塊放置在試驗平臺上，兩個豎梁分別支撐在兩個左支撐塊上，同時保證適形外壓加載組合體的右側弧形表面與殼體口蓋完全貼合；兩個右支撐塊放置在試驗平臺上，其中一個反力橫梁水平支撐在兩個右支撐塊上，另外一個反力橫梁通過支撐柱水平支撐在反力橫梁上；兩個弧形承力工裝分別與兩個反力橫梁內(nèi)側面螺接，并分別與圓柱型試驗對象的下邊界和上邊界緊密貼合；兩個橫梁和兩個反力橫梁之間通過四套平行的拉桿系統(tǒng)螺接限位固定。
[0006]所述適形外壓加載組合體的外部為剛性的組合體承力外殼，組合體承力外殼的左端面為封閉的平板結構，右端面為弧面狀方形開口 ；橡膠板預先粘貼在組合體承力外殼的左端面內(nèi)側；適形施載皮囊外形輪廓和組合體承力外殼的內(nèi)輪廓以及殼體口蓋的外壁匹配，并從組合體承力外殼側面兩個開孔分別探出進水管嘴和測壓管嘴；在組合體承力外殼、適形施載皮囊、殼體共同接觸部位設置弧形橡皮環(huán)板。
[0007]所述橡膠板厚20臟，弧形橡皮環(huán)板厚30mm。
[0008]本發(fā)明通過預變形補償和隨動變形設計，克服依靠皮囊自身變形不足補償口蓋在高局部外壓下大變形難點，實現(xiàn)了口蓋局部較高均布外壓載荷的施加，確保了在殼體整體試驗件局部外壓試驗中一次性成功，為經(jīng)后類似局部外壓試驗裝置設計提供了重要參考。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1為試驗對象結構示意圖
[0010]圖2為本發(fā)明的立體示意圖。
[0011]圖3為本發(fā)明的正向剖視圖。
[0012]圖4為本發(fā)明的俯向剖視圖。
[0013]圖5為適形施載皮囊的局部結構示意圖。
[0014]圖中，1-殼體口蓋，2-下過渡段，3-下邊界，4-殼體，5-上邊界，6_上過渡段，7_橫梁，8-豎梁，9-適形外壓加載組合體，10-拉桿系統(tǒng)，11-反力橫梁，12-左支撐塊，13-試驗平臺，14-右支撐塊，15-支撐柱，16-橡膠板，17-適形施載皮囊，18-弧形橡皮環(huán)板，19-弧形承力工裝，20-組合體承力外殼。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行進一步描述。
[0016]圓柱型試驗對象從下到上依次包括下邊界3、殼體4、上邊界5，如圖1所示，下過渡段2通過螺栓連接固定在試驗平臺13上，下過渡段2向上依次通過螺栓連接下邊界3、殼體4、上邊界5和上過度段6 ;殼體4上設置有殼體口蓋1，作為試驗加載的對象，如圖1?圖4所示。
[0017]該適形局部高均布外壓隨動施載裝置，實施效果良好，具體技術方案如下:包括橫梁7、豎梁8、適形外壓加載組合體9、拉桿系統(tǒng)10、反力橫梁11、左支撐塊12、右支撐塊14、試驗平臺13、支撐柱15和弧形承力工裝19 ;其中，兩個橫梁7、兩個豎梁8、兩個反力橫梁11、四套拉桿系統(tǒng)10與殼體4 一起構成外壓加載腔體的自平衡反力系統(tǒng),該系統(tǒng)可在左支撐塊12、右支撐塊14和支撐柱15上平動，使適形外壓加載組合體9跟隨殼體4整體移動，進一步保證適形外壓加載組合體9與殼體口蓋I間的貼合；兩個橫梁7與兩個豎梁8螺接，構成井字梁結構，兩個豎梁8的中部外側與適形外壓加載組合體9螺接；兩個左支撐塊12放置在試驗平臺13上，兩個豎梁8分別支撐在兩個左支撐塊12上，同時保證適形外壓加載組合體9的右側弧形表面與殼體口蓋I完全貼合；兩個右支撐塊14放置在試驗平臺13上，其中一個反力橫梁11水平支撐在兩個右支撐塊14上，另外一個反力橫梁11通過支撐柱15水平支撐在反力橫梁11上；兩個弧形承力工裝19分別與兩個反力橫梁11內(nèi)側面螺接，并分別與圓柱型試驗對象的下邊界3和上邊界5緊密貼合；兩個橫梁7和兩個反力橫梁11之間通過四套平行的拉桿系統(tǒng)10螺接限位固定。
[0018]所述適形外壓加載組合體9如圖5所示，其外部為剛性的組合體承力外殼20，組合體承力外殼20的左端面為封閉的平板結構，右端面為弧面狀方形開口 ；橡膠板16預先粘貼在組合體承力外殼20的左端面內(nèi)側，厚達20mm，用以調整適形施載皮囊17的預變形補償；適形施載皮囊17外形輪廓和組合體承力外殼20的內(nèi)輪廓以及殼體口蓋I的外壁匹配，并從組合體承力外殼20側面兩個開孔分別探出進水管嘴和測壓管嘴；在組合體承力外殼20、適形施載皮囊17、殼體4共同接觸部位設置弧形橡皮環(huán)板18 ;裝配時先在適形施載皮囊17之上，沿組合體承力外殼20弧形貼合端內(nèi)壁面預粘弧形橡皮環(huán)板18，以保證試驗前安裝過程中弧形橡皮環(huán)板18在自重下不脫落，又要保證試驗中弧形橡皮環(huán)板18可一定程度地同殼體口蓋I隨動；
[0019]試驗時，通過適形施載皮囊17的進水口充水壓，通過適形施載皮囊17測壓口監(jiān)測壓力值；弧形橡皮環(huán)板18厚達30mm，充水壓過程中，弧形橡皮環(huán)板18同殼體口蓋I隨動，一定程度上保證9與I間的貼合；橫梁、豎梁、反力橫梁、拉桿系統(tǒng)及圓柱型試驗對象一起構成9的自平衡反力系統(tǒng)，使9跟隨圓柱型試驗對象整體移動，進一步保證9與殼體口蓋I的貼合。這樣，通過橡膠板16的20_預變形補償和雙重隨動變形設計，使9與殼體口蓋I間保持可靠的隨動貼合，確保了適形施載皮囊17的安全使用。
[0020]上面對本發(fā)明的實施例作了詳細說明，上述實施方式僅為本發(fā)明的最優(yōu)實施例，但是本發(fā)明并不限于上述實施例，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。
【權利要求】
1.一種適形局部高均布外壓隨動施載裝置，其特征在于包括橫梁(7)、豎梁(8)、適形外壓加載組合體(9)、拉桿系統(tǒng)(10)、反力橫梁(11)、左支撐塊(12)、右支撐塊(14)、試驗平臺(13)、支撐柱(15)和弧形承力工裝(19);其中，兩個橫梁(7)、兩個豎梁(8)、兩個反力橫梁(11)、四套拉桿系統(tǒng)(10)與殼體(4) 一起構成外壓加載腔體的自平衡反力系統(tǒng)；兩個橫梁(7)與兩個豎梁(8)螺接，構成井字梁結構，兩個豎梁(8)的中部外側與適形外壓加載組合體(9)螺接；兩個左支撐塊(12)放置在試驗平臺(13)上，兩個豎梁(8)分別支撐在兩個左支撐塊(12)上，同時保證適形外壓加載組合體(9)的右側弧形表面與殼體口蓋⑴完全貼合；兩個右支撐塊(14)放置在試驗平臺(13)上，其中一個反力橫梁(11)水平支撐在兩個右支撐塊(14)上，另外一個反力橫梁(11)通過支撐柱(15)水平支撐在反力橫梁(11)上；兩個弧形承力工裝(19)分別與兩個反力橫梁(11)內(nèi)側面螺接，并分別與圓柱型試驗對象的下邊界(3)和上邊界(5)緊密貼合；兩個橫梁(7)和兩個反力橫梁(11)之間通過四套平行的拉桿系統(tǒng)(10)螺接限位固定。
2.如權利要求1所述的一種適形局部高均布外壓隨動施載裝置，其特征在于適形外壓加載組合體(9)的外部為剛性的組合體承力外殼(20)，組合體承力外殼(20)的左端面為封閉的平板結構，右端面為弧面狀方形開口 ；橡膠板(16)預先粘貼在組合體承力外殼(20)的左端面內(nèi)側；適形施載皮囊(17)外形輪廓和組合體承力外殼(20)的內(nèi)輪廓以及殼體口蓋(1)的外壁匹配，并從組合體承力外殼(20)側面兩個開孔分別探出進水管嘴和測壓管嘴；在組合體承力外殼(20)、適形施載皮囊(17)、殼體(4)共同接觸部位設置弧形橡皮環(huán)板(18)。
3.如權利要求1所述的一種適形局部高均布外壓隨動施載裝置，其特征在于橡膠板(16)厚20臟，弧形橡皮環(huán)板(18)厚30mm。
【文檔編號】G01N3/12GK104316409SQ201410610445
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月3日 優(yōu)先權日:2014年11月3日
【發(fā)明者】孫金云, 張凱, 鄭斌, 張輝, 尹偉, 劉硯濤, 周江帆, 王鴻博 申請人:北京強度環(huán)境研究所, 中國運載火箭技術研究院