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分析在飞机强度地面试验中拉压垫的连接强度因素

2020-05-27 287 上传者：管理员

摘要：在飞机强度地面验证试验中，载荷施加处于极为重要的环节。一种由橡胶块和铝制衬块组成的新型双向载荷施加技术，近年来在飞机结构强度验证中得到应用，提高了载荷施加精度，提升了试验效率。但作为一种新型双向载荷施加技术，其连接强度备受设计人员关注。文章旨在通过有限的试验数据，初步探究连接强度影响因子。

关键词：
影响因子
拉压垫
新型双向加载技术
连接强度
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1、发展近况

近年来，在试验技术不断创新的前提下，借鉴国外试验加载技术，融合前期积累的试验加载经验，经过不断研发、优化，最终研发出了以橡胶块为基础，融合铝垫块的加载最小单元，定义为拉压垫（图1）。拉压垫更趋近于真实载荷分布的整体加载系统，利用三维设计的优点，将精准数控加工运用至整体加载系统的制造，可极大地提升加载系统的精确度，降低安装难度，提高试验效率。

图1加载最小单位-拉压垫

2、问题研究

为进一步提升拉压垫载荷传递能力，研究其抗拉力、抗压力、耐久性的影响因素，以便在加载技术应用中最大程度降低使用风险，提升试验可靠性，故进行了拉压垫制作的因子研究。

2.1试验件状态

试验件按照某胶制作拉压垫工艺规程制作，其中对固化温度的要求采用常温固化和烤灯辅助固化两种方式，三批试验件制作过程的温度和湿度参数见表1。部分试片照片如图2。

2.2试验设备

试验载荷采用加载设备联合施加设计载荷。期间所用的传感器、仪器和仪表均经过了检定/校准，均有计量合格证，并在有效使用期内。

2.3试验程序

表1试验件制作过程温度和湿度参数表

图2拉压垫制作过程照片

利用试验机缓慢加载至3000N左右，然后以50N递进逐步增大载荷，在加载过程中严格监视载荷反馈，设置破坏载荷瞬间记录程序，直至加载至拉压垫连接处发生破坏。

3、试验结果

各批次拉压垫受拉极限承载能力见表2-表5。

4、结果分析

4.1载荷均值分析

各批次试验结果极限载荷均值见图3。前4个批次总体承载能力较弱，试验结果不满足使用要求，第5、6批次承载能力较强，均值满足使用要求，第7批次均值也较好。前4个批次与后3个批次的区别在于固化时间不同，前4个批次固化48小时，后3个批次固化约240小时，其它条件并无太大差别。因此可得结论：固化时间会影响拉压垫极限承载能力。

4.2载荷均方差分析

表2第1、2批次不同工艺测试结果

表3第3、4批次不同工艺测试结果

表4第5、6批次不同工艺测试结果

表5第7批次C工艺测试结果

图3各批次试验结果极限承载值

图4各批次试验结果方差

各批次测试结果方差见图4。由测试结果方差柱形图可知，第4、5批次方差最小，第2、6、7批次方差较大，第1-4批次承载能力不满足要求，不做分析。第5批次和第6批次的差别在于，第5批次固化过程中使用烤灯加热了24小时，第6批次为常温常湿环境下固化，由此可初步认为采用烤灯加热固化结果好于常温固化；由于第7批次只有两块拉压垫，分散性不具备参考价值，需要继续研究。

4.3人为因素影响分析

第2、4批次粘贴和固化环境相同，第1、3批次粘贴和固化环境相同，只存在人为粘贴差别因素，因此通过对比第1、3批次和第2、4批次结果，可以粗略评估拉压垫粘贴过程中人为影响程度。对比第1、3批次的平均值和方差，在均值上两人的均值误差百分比为7.5%，方差均值误差百分比为2.7%，由此可见第1批次和第3批次的人为影响很小。第2、4批次的均值误差百分比为21.3%，方差均值误差百分比为40.8%，由此可知，批次2和批次4粘贴过程的人为影响较大，需要在后续粘贴过程中更加注重培训，降低人为因素的分散性。

5、试验结论

经试验验证及结果分析，可得到以下结论：原拉压垫粘贴作业指导文件中规定的固化48小时时间不够，胶未能完全干透，大大影响拉压垫极限承载强度，建议固化时间不低于240小时。拉压垫粘贴过程中存在较明显的人为影响，需要不断加强拉压垫制作人员技能或研发自动制作装置，固定粘贴时的固化压力及粘接胶层厚度等，从而降低人为影响的分散性。采用某型快速胶粘剂粘贴的拉压垫测试极限承载值与标准胶粘剂粘贴的拉压垫极限承载能力相同，满足使用要求。但使用快速胶粘剂粘贴的拉压垫承载载荷分散性较大，使用可靠性需进一步提升，方可使用。

参考文献：

[1]卓轶,吕媛波,张文东.飞机结构强度试验中拉压垫加载技术研究[J].科学技术与工程,2016,16(2):244-248.

[2]惠养红.拉压垫———杠杆系统加载方法研究[J].结构强度研究,2008(4):44-47.

张辛瑞.飞机强度地面试验拉压垫连接强度因素分析[J].科技创新与应用,2020(16):114-115.