Стенд для испытаний панелей
Полезная модель относится к области испытаний летательных аппаратов на прочность, в частности, к средствам испытаний на сжатие стрингерных панелей из полимерных композиционных материалов.
Предлагается стенд для испытаний панелей, состоящий из испытательной машины, в которой между плоскими нажимными плитами установлена стрингерная панель, панель выполнена из слоистого полимерного композиционного материала, а опорные торцы стрингерной панели помещены в распорные обоймы с призматическими скользящими вкладышами, подкрепляющими торцы панели по всему контуру на длине 15-20% от всей длины стрингерной панели, на одной из поверхностей каждой обоймы установлена пластина, соединенная с распорной обоймой стяжными болтами, позволяющая перемещать призматические вкладыши друг относительно друга при затяжке стяжных болтов, а одна из нажимных плит испытательной машины опирается на регулируемый сферический шарнир, позволяющий нагружать торцы панелей равномерно распределенным сжимающим усилием.
Стенд обеспечивает повышение точности воспроизведения заданных условий нагружения в процессе испытания без расслоения торцов стрингерной панели.
Полезная модель относится к области испытаний летательных аппаратов на прочность, в частности, к средствам испытаний на сжатие подкрепленных панелей из полимерных композиционных материалов.
Из существующего уровня техники известен стенд для испытания образцов материалов и элементов конструкций, состоящий из n испытательных машин, в которых закреплены испытываемые образцы с установленными тензорезисторными датчиками, и многоточечной измерительной системы, которая содержит n+1 выносных коммутаторов датчиков, при этом соответствующие измерительные входы каждого из n выносных коммутаторов системы соединены с выходами тензорезисторов и датчиков подготовленного к испытаниям образца и постоянно соединены с выходами динамометров испытательных машин, а измерительные входы n+1-го коммутатора системы соединены с выходами имитаторов сигналов типов датчиков, подсоединенных к n коммутаторам, измерительные выходы коммутаторов системы через измерительную магистраль соединены с измерительным входом измерительно-управляющего блока системы, управляющие входы коммутаторов системы через магистраль управления соединены с управляющим выходом измерительно-управляющего блока системы, а информационный вход и выход измерительно-управляющего блока системы через интерфейсный блок соединен с соответствующим портом компьютера (патент на полезную модель RU 96651, МПК G01D 9/00, опубл. 10.08.2010). Стенд не обеспечивает подкрепление торцов панелей из слоистых композиционных материалов при действии сжимающего усилия.
Известен стенд испытательный для панелей из полистирола, армированных профилированным металлом, содержащий нагружающее устройство, включающее электродвигатель, подвижную и неподвижную опоры, систем управления и измерения, горизонтально расположенную силовую раму, закрепленную на двух подставках и состоящую из левой, правой, верхней и нижней балок, соединенных болтами, при этом к левой балке закреплен электромеханический привод, движущий подвижную опору, а на подвижной и неподвижной опорах смонтированы зажимные устройства (патент на полезную модель RU 82038, МПК G01N 3/08, опубл. 10.04.2009). Данное техническое решение не обеспечивает подкрепление торцов армированных профилированным металлом панелей при сжатии.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является стенд для испытания многослойных панелей, состоящий из основания, в котором размещен привод с электродвигателем, двух колонн, жестко закрепленных на основании, двух червячно-винтовых домкратов, подвижной траверсы с закрепленными на ней винтами, верхней неподвижной траверсы (нажимной плиты), жестко закрепленной к колоннам, датчиков силы, один из которых установлен на верхней неподвижной траверсе, а другой - на подвижной траверсе (нажимной плите) снизу по центру машины, размещенный на правом домкрате датчик угловых перемещений, кронштейны с конечными выключателями и блок управления (патент на полезную модель RU 77436, МПК G01N 3/08, опубл. 20.10.2008). Недостатком данного технического решения является то, что оно не обеспечивает подкрепление торцов многослойных панелей и не имеет шарнирного опирания на подвижной траверсе.
Недостатком всех вышеуказанных технических решений является отсутствие возможности испытаний стрингерных панелей, изготовленных из современных полимерных композиционных материалов, на сжатие с обеспечением равномерного распределения нагрузки по торцам панелей и препятствующим их расслоению при сжатии.
Задачей и техническим результатом полезной модели является разработка стенда для испытаний панелей, обеспечивающего повышение точности воспроизведения заданных условий нагружения и исключающего расслаивание панели в торцевых сечениях при сжатии.
Решение поставленной задачи и технический результат достигаются тем, что в стенде для испытаний панелей, состоящем из испытательной машины, в которой между плоскими нажимными плитами установлена стрингерная панель, панель выполнена из слоистого полимерного композиционного материала, опорные торцы которой помещены в распорные обоймы с призматическими скользящими вкладышами, подкрепляющими торцы панели по всему внутреннему контуру на длине 15-20% от всей длины стрингерной панели, на одной из поверхностей каждой обоймы установлена пластина, фиксирующая торец панели по внешнему контуру и соединенная с распорной обоймой с возможностью перемещения призматических вкладышей друг относительно друга, причем одна из нажимных плит испытательной машины опирается на регулируемый сферический шарнир.
Сущность полезной модели поясняется на фиг.1, на которой показан стенд для испытаний стрингерной панели из полимерных композиционных материалов (ПКМ) на сжатие, на фиг.2, на которой показан вид сбоку на опорный торец стрингерной панели из ПКМ, помещенный в распорную обойму с призматическими скользящими вкладышами, и на фиг.3, на которой показан вид спереди на опорный торец стрингерной панели.
На фигурах 1, 2 и 3 показаны: нажимные плиты 1 испытательной машины, сферический шарнир 2, распорная обойма 3, призматические скользящие вкладыши 4, стрингерная панель 5, тензометрические датчики 6, стяжные болты 7, гайки 8, пластина 9, фиксирующие элементы 10.
Стрингерная панель 5 выполнена из слоистого полимерного композиционного материала и установлена между плоскими нажимными плитами 1 испытательной машины. Опорные торцы стрингерной панели 5 помещены в распорные обоймы 3 с призматическими скользящими вкладышами 4, подкрепляющие торцы панели по всему внутреннему контуру на длине 15-20% от всей длины стрингерной панели, и препятствующие преждевременному разрушению (расслоению) при сжатии торцов испытываемого объекта. На одной из поверхностей каждой обоймы 3 установлена пластина 9, фиксирующая торцы панели по внешнему контуру, соединенная с распорной обоймой 3 стяжными болтами 7 с возможностью перемещения призматических вкладышей друг относительно друга, а одна из нажимных плит испытательной машины опирается на регулируемый сферический шарнир, позволяющий приложить равномерно распределенную сжимающую нагрузку на торцы стрингерной панели и закрепляется после самоустановки нажимной плиты на торце панели фиксирующими элементами 10.
Работает стенд следующим образом. На стрингерную панель 5 с тензорезисторными датчиками 6 устанавливаются две распорные обоймы с призматическими вкладышами 4, по одной на каждом торце панели 5. Затем накладывается пластина 9 и соединяется с распорной обоймой 3 стяжными болтами 7 и гайками 8. При затягивании гаек 8 происходит взаимное смещение и самоустановка призматических вкладышей 4 за счет их клиновой формы и нанесенной между ними смазки. Это обеспечивает равномерное распределение давления от призматических вкладышей 4 на поверхность подкрепленной панели 5 в зоне торцов. Давление на поверхность панели определяется на основе прочностных характеристик композиционного материала, из которого изготовлена панель. Для реализации требуемого давления подбираются размеры призматических вкладышей, диаметр и момент затяжки болтов. Оптимальное давление на поверхность препятствует расслоению торца стрингерной панели при приложении к нему сжимающей нагрузки от плоских нажимных плит испытательной машины. При этом точность воспроизведения заданных условий нагружения повышается в 2-2,5 раза.
Изготовленный опытный образец полезной модели подтверждает достижение заданного технического результата.
Стенд для испытаний панелей, состоящий из испытательной машины, в которой между плоскими нажимными плитами установлена стрингерная панель, отличающийся тем, что панель выполнена из слоистого полимерного композиционного материала, опорные торцы которой помещены в распорные обоймы с призматическими скользящими вкладышами, подкрепляющими торцы панели по всему внутреннему контуру на длине 15-20% от всей длины стрингерной панели, на одной из поверхностей каждой обоймы установлена пластина, фиксирующая торец панели по внешнему контуру и соединенная с распорной обоймой с возможностью перемещения призматических вкладышей относительно друг друга, причем одна из нажимных плит испытательной машины опирается на регулируемый сферический шарнир.
