一种具有三位移自由度的单耳耳片载荷施加方法

摘要

本发明公开了具有三位移自由度的单耳耳片载荷加载方法。所述加载方法为，S1,对单耳耳片(1)的法向位移进行设计分析，计算出单耳耳片(1)的法向位移；S2,根据S1中计算出的法向位移确定双耳加载接头(2)与衬套(3)之间的间隙及双耳加载接头(2)与螺栓(4)之间的间隙；S3，根据作用在双耳加载接头(2)上的载荷计算螺栓头部(41)的直径及衬套(3)的外圆直径；S4,将作动筒(6)的根部铰支点预偏置安装在单耳耳片(1)的法向位移处；S5,通过作动筒(6)对双耳加载接头(2)进行逐级加载。本发明的优点在于：本方法实现了对具有三位移自由度的单耳耳片平面载荷的施加，对需要试验的零件得出的试验结果精度较高，试验数据更加可靠。

说明书

技术领域

本发明涉及机械技术领域，具体涉及一种具有三位移自由度的单耳耳片载 荷施加方法及一种具有三位移自由度的单耳耳片载荷加载装置。

背景技术

在结构零件设计过程中，对于集中载荷的传递，经常采用的一种结构形式 是耳片传递载荷，单耳和双耳配合的耳片结构形式是最常见的一种结构形式。 在产品达到最终交付状态前，需要对典型零部件进行试验验证，而在验证过程 中经常需要对耳片施加集中载荷。在进行大部件试验过程中，有些时候耳片除 具有面内的位移外，有时还具有面外的法向位移(即耳片具有三位移自由度)， 然而耳片承担的试验载荷一般是除法向载荷的平面载荷。现有技术无法模拟试 验件的实际受载情况，因为无法实现对具有三位移自由度的耳片的平面精确加 载，使得试验件的试验结果误差较大，可靠性较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有三位移自由度的单耳耳片载荷施加方法及 一种具有三位移自由度的单耳耳片载荷加载装置，以解决背景技术中所存在的 至少一处的问题。

本发明的技术方案是：提供一种具有三位移自由度的单耳耳片载荷加载方 法，包含以下步骤：S1,对单耳耳片的法向位移进行设计分析，计算出单耳耳 片的法向位移；S2,根据所述S1中计算出的法向位移确定双耳加载接头与衬套 之间的间隙及双耳加载接头与螺栓之间的间隙；S3，根据作用在双耳加载接头 上的载荷计算螺栓头部的直径及衬套的外圆直径；S4,将作动筒的根部铰支点 预偏置安装在单耳耳片的法向位移处；S5,通过作动筒对双耳加载接头进行逐 级加载。

优选地，所述S1中对单耳耳片的法向位移的设计分析采用有限元Nastran 进行耳片法向位移分析。

优选地，所述S5中的逐级加载具体为，在加载总载荷的50％以前按照每 级5％加载，以后按2％逐级增加到最终载荷。

根据以上方法，本发明还提供了一种具有三位移自由度的单耳耳片载荷加 载装置，包含单耳耳片、双耳加载接头、衬套、螺栓、螺母及作动筒，其中， 单耳耳片设置在双耳加载接头的双耳之间，并通过螺栓连接，衬套套设在螺栓 上，并将单耳耳片夹在衬套与螺栓头部之间，螺母用于固定衬套；衬套与头部 的外径与双耳加载接头之间设置有间隙。

优选地，还设置有两个垫片，垫片套设在螺栓上，其中一个设置在衬套与 单耳耳片之间，另一个设置在头部与单耳耳片之间。所述垫片与双耳加载接头 的耳片之间，在螺栓的轴线方向设置有间隙。

本发明的有益效果：本方法实现了对具有三位移自由度的单耳耳片平面载 荷的施加，对需要试验的零件得出的试验结果精度较高，试验数据更加可靠。

附图说明

图1是本发明的具有三位移自由度的单耳耳片载荷加载方法的流程图；

图2是本发明提供的具有三位移自由度的单耳耳片载荷加载装置的结构 示意图；

图3是双耳加载接头与单耳耳片的连接结构示意图；

图4是螺栓与单耳耳片的连接结构示意图。

其中，1-单耳耳片，2-双耳加载接头，3-衬套，4-螺栓，41-螺栓头部， 5-螺母，6-作动筒，7-垫片。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，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更加详细的描述。在附图中， 自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的 元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通 过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对 本发明的限制。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他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合 附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、 “后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方 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保护范围的限制。

如图1至图4所示，一种具有三位移自由度的单耳耳片载荷加载方法，包 含以下步骤：S1,采用有限元Nastran对单耳耳片1的法向位移进行设计分析， 计算出单耳耳片1的法向位移。

S2,根据所述S1中计算出的法向位移确定双耳加载接头2与衬套3之间的 间隙及双耳加载接头2与螺栓头部41之间的间隙。双耳加载接头2与衬套3 之间的间隙及双耳加载接头2与螺栓头部41之间的间隙的确定，是根据单耳 耳片1的法向位移和作动筒6的根部铰支点预偏置位置所构成的空间几何位置 进行计算，使作动筒6的根部铰支点预偏置到单耳耳片1的法向位移处，且双 耳加载接头上的耳片未加载时，单耳耳片1和双耳加载接头2上的耳片之间不 发生干涉。

S3，根据作用在双耳加载接头2上的载荷计算螺栓头部41的直径及衬套 3的外圆直径。

S4,将作动筒6的根部铰支点预偏置安装在单耳耳片1的法向位移处，使 得当单耳耳片达到最大法向位移时，作动筒6施加的力与单耳耳片1承受的力 的方向在同一直线上。

S5,通过作动筒6对双耳加载接头2进行逐级加载。逐级加载具体为，在 加载总载荷的50％以前按照每级5％加载，以后按2％逐级增加到最终载荷。

本发明根据上述具有三位移自由度的单耳耳片载荷加载方法还提供了一 种具有三位移自由度的单耳耳片载荷加载装置，包含单耳耳片1、双耳加载接 头2、衬套3、螺栓4、螺母5及作动筒6，其中，单耳耳片1的一端设置有单 耳连接孔，且该端设置在双耳加载接头2的双耳之间，在双耳加载接头2的耳 片上对称设置有双耳连接孔，螺栓4穿过单耳连接孔及双耳连接孔连接单耳耳 片1及双耳加载接头2。衬套3套设在螺栓4上，并将单耳耳片1夹在衬套3 与螺栓头部41之间。螺母5用于固定衬套3。衬套3的外径与双耳加载接头2 之间以及螺栓头部41的外径与双耳加载接头2之间均设置有间隙，所述间隙 用于释放单耳耳片1的自由度。

在本实施例子中，还置有两个垫片7，垫片7套设在螺栓4上，其中一个 设置在衬套3与单耳耳片1之间，另一个设置在螺栓头部41与单耳耳片1之 间。其优点在于：螺栓4受到的力扩散到垫片7上，垫片7可以防止螺栓4 及衬套3将单耳耳片1的表面损伤。如图4所示，螺栓4在受到双耳加载接头 2上的力F时，如果螺栓头部41与衬套3所受到的力不均匀，则螺栓2会发 生偏转，从而挤压垫片7，螺栓头部41会对垫片7施加挤压力f1，衬套3会 对垫片7施加挤压力f2。

垫片7与双耳加载接头2的耳片之间，在螺栓4的轴线方向设置有间隙。

由于双耳加载接头1与螺栓头部41之间的间隙及双耳加载接头1与衬套 3之间的间隙的增大，导致了螺栓4附加弯矩的增大，常规螺栓无法承担此附 加弯矩，因此需对螺栓进行特殊设计，来抵抗这部分附加弯矩。本方案是通过 直径增大的螺栓头部和大直径的衬套端面对单耳耳片1的挤压来抵抗附加弯 矩，提高承载能力。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其 限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人 员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对 其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案 的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。