淺談靜力試驗中的質(zhì)量控制

史慧+余漫+張建

摘 要：靜力試驗作為一種考核和驗證試件耐受穩(wěn)定力學(xué)載荷的手段，試驗結(jié)果的正確性直接影響到對產(chǎn)品性能的判定，其質(zhì)量控制尤為重要。本文通過對靜力試驗中影響試驗結(jié)果的一系列因素進行剖析，提出了靜力試驗質(zhì)量控制的方法，提高靜力試驗的準確性、有效性及安全性。

關(guān)鍵詞：靜力試驗；影響因素；質(zhì)量控制

1.引言

靜力試驗又叫靜強度試驗。通過加載穩(wěn)定的力學(xué)載荷研究試件及其構(gòu)件在穩(wěn)定力學(xué)載荷作用下的強度、剛度以及應(yīng)力、變形分布情況，來驗證試件結(jié)構(gòu)強度設(shè)計和仿真結(jié)果的準確性[1]。因此，在許多領(lǐng)域，尤其是飛機設(shè)計領(lǐng)域，新型產(chǎn)品的研制階段和產(chǎn)品批量生產(chǎn)的例試階段都要進行充分的靜力試驗考核，以驗證產(chǎn)品的設(shè)計強度和生產(chǎn)穩(wěn)定性是否滿足規(guī)定的要求。因此，靜力試驗的質(zhì)量控制無論在產(chǎn)品研制和批產(chǎn)階段都扮演重要角色。

本文通過對試驗準備、加載系統(tǒng)調(diào)試、液壓油源等影響因素進行展開分析，提出了質(zhì)量控制方法，提高靜力試驗的準確性、有效性及安全性。

2.試驗準備質(zhì)量控制

2.1 試驗準備

靜力試驗準備工作一般分為以下幾個步驟：1）劃線；2）粘帆布帶；3）夾具安裝；4）試件安裝；5）吊線；6）加力件安裝；7）連接杠桿；8）作動筒安裝。

通常在試驗準備階段，需要在試件表面標記出加載點位置，在相應(yīng)的加載位置粘貼帆布帶，然后將試件通過夾具安裝在靜力試驗臺上，采用吊線的方法找出基準，再安裝好加力件，連接杠桿，最后在相應(yīng)位置安裝作動筒。

2.2 質(zhì)量控制注意事項

A）劃線：由于試件的形狀各異，在試件表面進行劃線時首先要找到合適的基準點，選擇合適的基準點非常重要，合適的基準點不僅要考慮靜力試驗加載點允許公差還要考慮試件加工制造的公差，而且也會影響測點位置的測量難度和精度；其次，加載點位置的測量時應(yīng)選擇合適的量具，選擇量具時應(yīng)注意加載點相對于基準點的空間位置，加載位置的允許公差等，常用的測量工具有游標卡尺，三坐標測量儀等；最后，在加載點位置做標識時應(yīng)牢固，防止因后續(xù)操作導(dǎo)致加載點位置標識損壞，加載點標識還不能影響到后續(xù)涂膠的強度，并方便粘貼帆布帶時的確認粘貼位置。

B）粘帆布帶：由于試驗載荷不同，粘貼帆布帶的大小不同，因而需要根據(jù)不同要求粘貼合適的帆布帶。在進行帆布帶的粘貼前，要選擇合適的膠貼劑保證黏貼的強度，進行規(guī)范的刷膠以保證刷涂均勻，不留氣泡。貼合后，需確保帆布帶與試件的貼合，如有氣泡，必須排出。之后，靜置規(guī)定的時間來保證粘結(jié)劑有足夠的時間凝固。

C）夾具及試件的安裝：夾具及試件的安裝應(yīng)嚴格按照規(guī)范進行，安裝夾具時應(yīng)保證和現(xiàn)場的基準平行或者垂直，加力應(yīng)均勻合理。

D）吊線、加力件安裝、連接杠桿：加力件和杠桿在滿足強度要求的前提下，重量應(yīng)盡量小，減小因重力對試驗造成的影響。杠桿定位時，應(yīng)先找到試件的基準點，借助現(xiàn)場的合適的參照物，來確認各個方向的基準線或點。通過合適的量具對加力件所需安裝的位置進行測量和確認，杠桿的連接位位置、連接級數(shù)應(yīng)嚴格按照圖紙公差要求，杠桿的連接方向應(yīng)盡量保持平行，杠桿間的連接鋼索應(yīng)盡量與杠桿保持垂直。當需要使用滑輪時，滑輪應(yīng)安裝可靠，安裝方向應(yīng)準確，滑輪的摩擦系數(shù)應(yīng)盡量小。

E）作動筒的連接：作動筒的定位應(yīng)準確可靠，將作動筒移動至指定的位置后，應(yīng)進行復(fù)核，與做動筒連接的鋼索或其他連接件，在滿足強度要求情況下重量應(yīng)盡量輕。做動筒的施力方向應(yīng)與連接鋼索的持力方向保持在一條線上。作動筒移動放置時，注意對伺服作動筒上集成部件的保護。

F）在進行試驗準備時，要對靜力試驗所用到的儀器、設(shè)備、工裝是否合格有效進行核查，確保試驗前準備工作的準確有效。在所有試驗前準備工作完畢后，對所要求的基準、加力點的位置、杠桿連接的位置及作動筒的位置進行一一核對，再次確認試驗狀態(tài)的完好。正式試驗開始前應(yīng)進行預(yù)試驗，以驗證試驗系統(tǒng)的有效性，并消除連接件之間的安裝間隙。

3.多點協(xié)調(diào)加載系統(tǒng)的質(zhì)量控制

3.1加載系統(tǒng)的質(zhì)量控制

3.1.1 控制系統(tǒng)

多點協(xié)調(diào)加載系統(tǒng)控制系統(tǒng)是整個靜力試驗的神經(jīng)中樞，它控制著每一種工況的實時加載，確保整個靜力加載過程的可靠、準確和安全[2]。它能自動識別和診斷所有連接在系統(tǒng)中的控制組件，可通過控制系統(tǒng)設(shè)定試驗參數(shù)、試驗加載譜等，也可實時顯示記錄試驗數(shù)值。系統(tǒng)配備多個急停開關(guān)，可控制間和試驗現(xiàn)場同時使用。

伺服作動系統(tǒng)上集成了安全保護模塊，一旦實時監(jiān)測到加載超差，可觸發(fā)相應(yīng)的安全保護。在控制系統(tǒng)和保護模塊供電線路上安裝不間斷電源，避免因系統(tǒng)意外斷電，影響保護模塊保護功能的實現(xiàn)[3]。

3.1.2質(zhì)量控制需要注意的事項

A）靜力試驗系統(tǒng)應(yīng)做好定期維護檢修，定期檢定，以確?？刂葡到y(tǒng)處于良好的工作狀態(tài)。

B）在正式試驗開始前注意通過設(shè)備自動監(jiān)測診斷各類硬件是否正常工作。如果系統(tǒng)出現(xiàn)異常報警，操作人員進行故障排查分析后，方可進行下一步的操作。

C）試驗參數(shù)的設(shè)置應(yīng)準確可靠，加載時間及加載梯度的選擇應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范，使試件在各梯度載荷充分形變情況下，保載試驗時間不宜過長。操作人員可在試驗開始前開啟實時記錄功能，做到試驗過程可追溯。

D）控制系統(tǒng)安全保護模塊的相關(guān)參數(shù)的設(shè)置應(yīng)合理有效，既要保證系統(tǒng)不出現(xiàn)誤報，又要保證在試驗過程中出現(xiàn)異常情況時，安全保護模塊觸發(fā)相應(yīng)的保護策略；在試驗過程中，操作人員要監(jiān)控系統(tǒng)各項參數(shù)和狀態(tài)，當出現(xiàn)某種超限報警時，應(yīng)及時對超限原因進行分析，評估超限對試驗安全及試驗結(jié)果造成的影響，再決定是否繼續(xù)進行試驗；如果出現(xiàn)曲線跟隨性不好、曲線震蕩時，操作人員可通過調(diào)節(jié)PID參數(shù)來控制；必要時，急停開關(guān)也是確保試驗安全的重要工具。

3.2液壓油源系統(tǒng)及管路系統(tǒng)的質(zhì)量控制

3.2.1液壓油源系統(tǒng)與管路系統(tǒng)

液壓油源系統(tǒng)是給整個系統(tǒng)提供液壓動力源的裝置，是靜力試驗的血液系統(tǒng)，它的正常運行與否對整個靜力試驗至關(guān)重要。通常液壓油源應(yīng)配有壓力、溫度、液位傳感器，采用現(xiàn)場電控柜與遠程控制兩種操作模式，可進行現(xiàn)場與遠程切換。本地和遠程操作界面均設(shè)置有手動急停按鈕，方便操作者在緊急情況下及時停機卸荷。

管路系統(tǒng)與液壓油源系統(tǒng)相輔相成，如果管路系統(tǒng)出現(xiàn)問題，會直接導(dǎo)致液壓油源系統(tǒng)工作的不穩(wěn)定，從而引發(fā)系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定、試驗過程中突然加力波動、掉壓等嚴重問題。

3.2.2液壓油源系統(tǒng)及管路系統(tǒng)質(zhì)量控制

1）液壓油源系統(tǒng)及管路系統(tǒng)應(yīng)采取封閉措施，避免灰塵進入和形成冷凝水，污染油源。

2）嚴格按照日常維護規(guī)程進行維護，定期對液壓油及濾芯進行檢查更換，避免油品變質(zhì)堵塞管路。

4 總結(jié)

本文通過對試驗前準備、控制系統(tǒng)、液壓油源系統(tǒng)及管路系統(tǒng)等靜力試驗影響因素進行分析，找出了提高靜力試驗質(zhì)量的一些措施和方法。這些方法不僅使靜力試驗的質(zhì)量得到有效控制，而且可以大大減少靜力試驗出現(xiàn)異常情況。通過大量的實踐，它可以有效提高靜力試驗的準確性、有效性及安全性。

參考文獻：

[1]魏生道.結(jié)構(gòu)靜力試驗技術(shù)[M].北京：宇航出版社，1988.

[2]劉博等.多通道靜力協(xié)調(diào)加載系統(tǒng)[J].四川兵工學(xué)報，2014，35（3）：126-129.

[3]竇雪川等.電液靜力加載試驗系統(tǒng)安全保護策略研究[J].導(dǎo)彈與航天運載技術(shù)，2016，（02）：47-50.