鉸鏈支架結構連接強度試驗研究

汪波

摘要：鉸鏈支架結構通常承受較高的集中載荷，對鉸鏈支架結構進行拓撲優(yōu)化、尺寸優(yōu)化和形狀優(yōu)化，可使結構在滿足強度、剛度要求的條件下重量達到較輕的水平。優(yōu)化后的鉸鏈支架結構通常結構形式復雜，在結構分析中，由于多余的約束反力及相應的變形協(xié)調(diào)條件較多，工程計算方法較為復雜且無法準確計算結構本身及其連接部位的強度。因此必須通過試驗來驗證鉸鏈支架結構各部位的承載能力，降低結構設計的風險。該文通過試驗分析研究結構的應力分布和連接強度，提高校核方法的準確性和可靠性，為鉸鏈支架結構的計算分析和優(yōu)化設計提供試驗依據(jù)。

關鍵詞：承載能力 連接強度

中圖分類號：TU391 文獻標識碼；A 文章編號：1674-098X（2014）08（a）-0024-02

鉸鏈支架結構形式復雜，工程計算方法需要進行大量工程簡化，因此算法保守且準確性難以保證。鉸鏈支架與接頭耳片多采用偏心螺栓組連接，應力狀態(tài)復雜；支架結構通常為金屬結構，在與復合材料結構連接時，其載荷分配和許用值都需要進行試驗驗證。通過試驗可以對校核方法和結構的承載能力及其連接強度進行驗證，掌握結構的應力分布和破壞模式，以便對結構進行進一步的優(yōu)化設計，使結構形式更加合理。

1 連接強度試驗

試驗件在支持假件處進行夾持，采用連接角材與反力架相連，如圖1所示。連接角材的一邊通過螺栓與試驗件相連，另一邊通過螺栓與反力架相連。支持假件材料為4340鋼。

耳片處為試驗加載端，集中載荷通過耳片傳遞給試驗件各部位。試驗采用分力結構進行加載，通過加載臂將作動筒載荷傳遞到試驗件，試驗載荷為Fx=7216.73 N，F(xiàn)y=35872.37 N。試驗采用逐級加載直至破壞。試驗環(huán)境為室溫、干態(tài)。

試驗坐標系原點位于接頭耳片孔中心點，Z軸沿接頭耳片轉軸方向，X軸垂直于梁平面，Y軸垂直于XOZ平面。

2 試驗結果分析

試驗件在完成100%極限載荷的承載能力試驗后逐級加載至破壞，如圖2所示。試驗件在復合材料壁板與支架連接處發(fā)生纖維斷裂，在支架與假件連接處的緊固件發(fā)生脫落。

載荷通過支架傳遞至與支架端部相連接的支持假件的肋腹板上，導致支持假件的肋腹板上的緊固件脫落，支架上下端部與梁連接處的緊固件均被剪斷。

由于試驗件結構形式復雜，在試驗載荷作用下試驗件處于復雜應力狀態(tài)，難以判斷主應變及其方向。在試驗中，采用直角應變花進行應變測量時，其最大主應變、最小主應變及其方向為：

式中：ε0、ε45、ε90——分別為所測量的應變片0°、45°、90°的應變值。

試驗件載荷-應變曲線如圖3所示，最大應變值達到10154 με，位于靠近支持假件側的支架斜肋處。

3 結論

試驗件嚴格按照試驗標準執(zhí)行，所有試驗數(shù)據(jù)均真實有效。試驗件通過了極限載荷承載能力驗證且加載至破壞，破壞模式為支架與假件連接處的緊固件發(fā)生脫落，載荷通過支架傳遞至與支架端部相連接的支持假件的肋腹板上，導致支持假件的肋腹板上的緊固件脫落，支架上下端部與梁連接處的緊固件均被剪斷。

通過試驗驗證了鉸鏈支架結構各部位的承載能力和連接強度，掌握結構的應力分布和破壞模式，為鉸鏈支架結構校核方法的準確性和可靠性提供試驗依據(jù)，以便對結構進行優(yōu)化設計，使結構形式更加合理。

參考文獻

[1] 《材料力學》吉林科學技術出版社[M].2000.

摘要：鉸鏈支架結構通常承受較高的集中載荷，對鉸鏈支架結構進行拓撲優(yōu)化、尺寸優(yōu)化和形狀優(yōu)化，可使結構在滿足強度、剛度要求的條件下重量達到較輕的水平。優(yōu)化后的鉸鏈支架結構通常結構形式復雜，在結構分析中，由于多余的約束反力及相應的變形協(xié)調(diào)條件較多，工程計算方法較為復雜且無法準確計算結構本身及其連接部位的強度。因此必須通過試驗來驗證鉸鏈支架結構各部位的承載能力，降低結構設計的風險。該文通過試驗分析研究結構的應力分布和連接強度，提高校核方法的準確性和可靠性，為鉸鏈支架結構的計算分析和優(yōu)化設計提供試驗依據(jù)。

關鍵詞：承載能力 連接強度

中圖分類號：TU391 文獻標識碼；A 文章編號：1674-098X（2014）08（a）-0024-02

鉸鏈支架結構形式復雜，工程計算方法需要進行大量工程簡化，因此算法保守且準確性難以保證。鉸鏈支架與接頭耳片多采用偏心螺栓組連接，應力狀態(tài)復雜；支架結構通常為金屬結構，在與復合材料結構連接時，其載荷分配和許用值都需要進行試驗驗證。通過試驗可以對校核方法和結構的承載能力及其連接強度進行驗證，掌握結構的應力分布和破壞模式，以便對結構進行進一步的優(yōu)化設計，使結構形式更加合理。

1 連接強度試驗

試驗件在支持假件處進行夾持，采用連接角材與反力架相連，如圖1所示。連接角材的一邊通過螺栓與試驗件相連，另一邊通過螺栓與反力架相連。支持假件材料為4340鋼。

耳片處為試驗加載端，集中載荷通過耳片傳遞給試驗件各部位。試驗采用分力結構進行加載，通過加載臂將作動筒載荷傳遞到試驗件，試驗載荷為Fx=7216.73 N，F(xiàn)y=35872.37 N。試驗采用逐級加載直至破壞。試驗環(huán)境為室溫、干態(tài)。

試驗坐標系原點位于接頭耳片孔中心點，Z軸沿接頭耳片轉軸方向，X軸垂直于梁平面，Y軸垂直于XOZ平面。

2 試驗結果分析

試驗件在完成100%極限載荷的承載能力試驗后逐級加載至破壞，如圖2所示。試驗件在復合材料壁板與支架連接處發(fā)生纖維斷裂，在支架與假件連接處的緊固件發(fā)生脫落。

載荷通過支架傳遞至與支架端部相連接的支持假件的肋腹板上，導致支持假件的肋腹板上的緊固件脫落，支架上下端部與梁連接處的緊固件均被剪斷。

由于試驗件結構形式復雜，在試驗載荷作用下試驗件處于復雜應力狀態(tài)，難以判斷主應變及其方向。在試驗中，采用直角應變花進行應變測量時，其最大主應變、最小主應變及其方向為：

式中：ε0、ε45、ε90——分別為所測量的應變片0°、45°、90°的應變值。

試驗件載荷-應變曲線如圖3所示，最大應變值達到10154 με，位于靠近支持假件側的支架斜肋處。

3 結論

試驗件嚴格按照試驗標準執(zhí)行，所有試驗數(shù)據(jù)均真實有效。試驗件通過了極限載荷承載能力驗證且加載至破壞，破壞模式為支架與假件連接處的緊固件發(fā)生脫落，載荷通過支架傳遞至與支架端部相連接的支持假件的肋腹板上，導致支持假件的肋腹板上的緊固件脫落，支架上下端部與梁連接處的緊固件均被剪斷。

通過試驗驗證了鉸鏈支架結構各部位的承載能力和連接強度，掌握結構的應力分布和破壞模式，為鉸鏈支架結構校核方法的準確性和可靠性提供試驗依據(jù)，以便對結構進行優(yōu)化設計，使結構形式更加合理。

參考文獻

[1] 《材料力學》吉林科學技術出版社[M].2000.

摘要：鉸鏈支架結構通常承受較高的集中載荷，對鉸鏈支架結構進行拓撲優(yōu)化、尺寸優(yōu)化和形狀優(yōu)化，可使結構在滿足強度、剛度要求的條件下重量達到較輕的水平。優(yōu)化后的鉸鏈支架結構通常結構形式復雜，在結構分析中，由于多余的約束反力及相應的變形協(xié)調(diào)條件較多，工程計算方法較為復雜且無法準確計算結構本身及其連接部位的強度。因此必須通過試驗來驗證鉸鏈支架結構各部位的承載能力，降低結構設計的風險。該文通過試驗分析研究結構的應力分布和連接強度，提高校核方法的準確性和可靠性，為鉸鏈支架結構的計算分析和優(yōu)化設計提供試驗依據(jù)。

關鍵詞：承載能力 連接強度

中圖分類號：TU391 文獻標識碼；A 文章編號：1674-098X（2014）08（a）-0024-02

鉸鏈支架結構形式復雜，工程計算方法需要進行大量工程簡化，因此算法保守且準確性難以保證。鉸鏈支架與接頭耳片多采用偏心螺栓組連接，應力狀態(tài)復雜；支架結構通常為金屬結構，在與復合材料結構連接時，其載荷分配和許用值都需要進行試驗驗證。通過試驗可以對校核方法和結構的承載能力及其連接強度進行驗證，掌握結構的應力分布和破壞模式，以便對結構進行進一步的優(yōu)化設計，使結構形式更加合理。

1 連接強度試驗

試驗件在支持假件處進行夾持，采用連接角材與反力架相連，如圖1所示。連接角材的一邊通過螺栓與試驗件相連，另一邊通過螺栓與反力架相連。支持假件材料為4340鋼。

耳片處為試驗加載端，集中載荷通過耳片傳遞給試驗件各部位。試驗采用分力結構進行加載，通過加載臂將作動筒載荷傳遞到試驗件，試驗載荷為Fx=7216.73 N，F(xiàn)y=35872.37 N。試驗采用逐級加載直至破壞。試驗環(huán)境為室溫、干態(tài)。

試驗坐標系原點位于接頭耳片孔中心點，Z軸沿接頭耳片轉軸方向，X軸垂直于梁平面，Y軸垂直于XOZ平面。

2 試驗結果分析

試驗件在完成100%極限載荷的承載能力試驗后逐級加載至破壞，如圖2所示。試驗件在復合材料壁板與支架連接處發(fā)生纖維斷裂，在支架與假件連接處的緊固件發(fā)生脫落。

載荷通過支架傳遞至與支架端部相連接的支持假件的肋腹板上，導致支持假件的肋腹板上的緊固件脫落，支架上下端部與梁連接處的緊固件均被剪斷。

由于試驗件結構形式復雜，在試驗載荷作用下試驗件處于復雜應力狀態(tài)，難以判斷主應變及其方向。在試驗中，采用直角應變花進行應變測量時，其最大主應變、最小主應變及其方向為：

式中：ε0、ε45、ε90——分別為所測量的應變片0°、45°、90°的應變值。

試驗件載荷-應變曲線如圖3所示，最大應變值達到10154 με，位于靠近支持假件側的支架斜肋處。

3 結論

試驗件嚴格按照試驗標準執(zhí)行，所有試驗數(shù)據(jù)均真實有效。試驗件通過了極限載荷承載能力驗證且加載至破壞，破壞模式為支架與假件連接處的緊固件發(fā)生脫落，載荷通過支架傳遞至與支架端部相連接的支持假件的肋腹板上，導致支持假件的肋腹板上的緊固件脫落，支架上下端部與梁連接處的緊固件均被剪斷。

通過試驗驗證了鉸鏈支架結構各部位的承載能力和連接強度，掌握結構的應力分布和破壞模式，為鉸鏈支架結構校核方法的準確性和可靠性提供試驗依據(jù)，以便對結構進行優(yōu)化設計，使結構形式更加合理。

參考文獻

[1] 《材料力學》吉林科學技術出版社[M].2000.