一种运动翼面变刚度试验夹具及其设计方法与流程

本申请属于飞机强度试验，特别涉及一种运动翼面变刚度试验夹具及其设计方法。

背景技术：

1、运动翼面疲劳试验是飞机结构验证试验的重要内容之一，在进行疲劳试验之前，需要将运动翼面通过支持夹具进行固定。运动翼面作为超静定结构，与机翼连接接头的载荷分配受到机翼支持刚度的影响。在运动翼面疲劳试验中，若考虑运动翼面与机翼各连接处支持刚度的影响，则需要将运动翼面连接在真实机翼上，造成试验资源的极大浪费。然而传统的运动翼面试验夹具又无法提供真实的机翼支持刚度，因此需要一种可以模拟机翼支持刚度的运动翼面试验夹具，为运动翼面疲劳试验提供真实的支持条件。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供了一种运动翼面变刚度试验夹具及其设计方法，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。

2、本申请的技术方案是：一种运动翼面变刚度试验夹具，包括：承力地坪和包括承力框架、铰接支座、弹簧板、限位块、耳片支座、松紧螺套、转接接头的至少一套支撑组件；

3、所述承力框架包括水平部和竖直部，其安装在承力地坪上；

4、所述铰接支座包括第一铰接支座和第二铰接支座，所述第一铰接支座连接在承力框架的水平部上，所述第二铰接支座连接在承力框架的竖直部上；

5、所述弹簧板包括第一弹簧板和第二弹簧板，所述第一弹簧板与第一铰接支座连接，所述第二弹簧板与第二铰接支座连接；

6、所述限位块包括第一限位块和第二限位块，所述第一限位块设置在承力框架的水平部上且位于第一铰接支座的内侧，用于夹持第一弹簧板，所述第二限位块设置在承力框架的竖直部上且位于第二铰接支座的外侧，用于夹持第二弹簧板；

7、所述耳片支座包括第一耳片支座和第二耳片支座，所述第一耳片支座设置在第一弹簧板的内侧端部，所述第二耳片支座设置在第二弹簧板的外侧端部；

8、所述松紧螺套安装在第一耳片支座上，所述转接接头分别与第二耳片支座、松紧螺套及运动翼面的其一运动翼面接头连接。

9、在本申请优选实施方式中，所述支撑组件的数量与所述运动翼面的运动翼面接头数量相同，多个所述支撑组件沿运动翼面的展向平行布置并分别与运动翼面接头连接，实现对运动翼面的支撑。

10、在本申请优选实施方式中，所述弹簧板的截面为矩形。

11、在本申请优选实施方式中，所述限位块包括上限位块和下限位块，所述上限位块和下限位块之间通过螺栓进行连接。

12、在本申请优选实施方式中，所述上限位块、下限位块与对应的弹簧板接触面为半圆形曲面。

13、在本申请优选实施方式中，所述松紧螺套包括上耳片、中连接筒和下耳片，所述下耳片与第一耳片支座连接，所述上耳片与转接接头连接，所述上耳片与下耳片分别通过螺纹结构连接在中连接筒的两端，通过旋拧所述中连接筒能够调节松紧螺套的长度。

14、在本申请优选实施方式中，所述转接接头为三角形结构，在所述三角形结构的三个顶点设有第一耳片、第二耳片和第三耳片，所述第一耳片与松紧螺套的上耳片连接，所述第二耳片与第二耳片支座连接，所述第三耳片与运动翼面接头连接。

15、另一方面，本申请提供的技术方案是：一种如上任一所述的运动翼面变刚度试验夹具的设计方法，包括：

16、步骤一、获取运动翼面与机翼连接处的真实支持刚度；

17、将运动翼面与机翼连接处的真实支持刚度分解为真实垂向刚度、真实水平刚度和真实侧向刚度，其中，不考虑连接处的真实侧向刚度；

18、在机翼有限元模型中，在运动翼面与机翼连接处单独施加垂向载荷和水平载荷，分别得到在垂向载荷下的垂向位移和水平载荷下的水平位移，计算真实垂向刚度和真实水平刚度；

19、步骤二、计算弹簧板的模拟支持刚度，确定弹簧板的设计参数；

20、弹簧板的模拟支持刚度是通过设计弹簧板端部的变形实现的，其中第一弹簧板用以模拟垂向刚度，第二弹簧板用以模拟水平刚度，计算模拟垂向刚度和模拟水平刚度；

21、通过选定弹簧板的材料以确定弹性模量，然后通过调整弹簧板的设计参数使得、，从而得到弹簧板的设计参数，所述设计参数包括弹簧板宽度 b、厚度 h以及耳片支座与限位块间距 a、限位块与铰接支座间距 l；

22、步骤三、重复上述步骤一和步骤二，分别得到用于模拟运动翼面与机翼每个连接点的弹簧板设计参数，根据所述设计参数制作n套支撑组件，沿运动翼面展向平行布置n套支撑组件并与运动翼面进行连接。

23、在本申请优选实施方式中，所述真实垂向刚度和真实水平刚度的计算方法为：

24、，。

25、在本申请优选实施方式中，所述模拟垂向刚度和模拟水平刚度的计算方法为：

26、,;

27、式中， e为弹簧板弹性模量， b为弹簧板宽度， h为弹簧板厚度， a为耳片支座与限位块间距， l为限位块与铰接支座间距。

28、本申请提供的运动翼面变刚度试验夹具及其设计方法通过设计弹簧板的弹性变形以实现运动翼面各接头处的支持刚度模拟，原理清晰明了，试验夹具结构简单可靠，试验件安装方便快捷。

技术特征：

1.一种运动翼面变刚度试验夹具，其特征在于，包括：承力地坪（1）和包括承力框架（2）、铰接支座、弹簧板、限位块、耳片支座、松紧螺套（7）、转接接头（8）的至少一套支撑组件；

2.如权利要求1所述的运动翼面变刚度试验夹具，其特征在于，所述支撑组件的数量与所述运动翼面（13）的运动翼面接头（131）数量相同，多个所述支撑组件沿运动翼面（13）的展向平行布置并分别与运动翼面接头（131）连接，实现对运动翼面的支撑。

3.如权利要求1所述的运动翼面变刚度试验夹具，其特征在于，所述弹簧板的截面为矩形。

4.权利要求1所述的运动翼面变刚度试验夹具，其特征在于，所述限位块包括上限位块（51）和下限位块（52），所述上限位块（51）和下限位块（52）之间通过螺栓进行连接。

5.权利要求4所述的运动翼面变刚度试验夹具，其特征在于，所述上限位块（51）、下限位块（52）与对应的弹簧板接触面为半圆形曲面（53）。

6.如权利要求1所述的运动翼面变刚度试验夹具，其特征在于，所述松紧螺套（7）包括上耳片（71）、中连接筒（72）和下耳片（73），所述下耳片（73）与第一耳片支座（6）连接，所述上耳片（71）与转接接头（8）连接，所述上耳片（71）与下耳片（73）分别通过螺纹结构连接在中连接筒（72）的两端，通过旋拧所述中连接筒（72）能够调节松紧螺套（7）的长度。

7.如权利要求5所述的运动翼面变刚度试验夹具，其特征在于，所述转接接头（8）为三角形结构，在所述三角形结构的三个顶点设有第一耳片（81）、第二耳片（82）和第三耳片（83），所述第一耳片（81）与松紧螺套（7）的上耳片（71）连接，所述第二耳片（82）与第二耳片支座（9）连接，所述第三耳片（83）与运动翼面接头（131）连接。

8.一种如权利要求1至6任一所述的运动翼面变刚度试验夹具的设计方法，其特征在于，包括：

9.如权利要求8所述的设计方法，其特征在于，所述真实垂向刚度和真实水平刚度的计算方法为：

10.如权利要求9所述的设计方法，其特征在于，所述模拟垂向刚度和模拟水平刚度的计算方法为

技术总结
本申请提供了一种运动翼面变刚度试验夹具及其设计方法，该试验夹具包括：承力地坪和包括承力框架、铰接支座、弹簧板、限位块、耳片支座、松紧螺套、转接接头的至少一套支撑组件；承力框架包括水平部和竖直部，其安装在承力地坪上；铰接支座包括两铰接支座，分别连接在承力框架的水平部和竖直部上；弹簧板包括第一弹簧板和第二弹簧板，分别与两铰接支座连接；限位块包括第一限位块和第二限位块，分别设置在承力框架的水平部和竖直部上；耳片支座包括第一耳片支座和第二耳片支座，分别设置在第一弹簧板和第二弹簧板的端部；松紧螺套安装在第一耳片支座上，转接接头分别与第二耳片支座、松紧螺套及运动翼面的其一运动翼面接头连接。

技术研发人员：崔勇江,刘哲,景贺,赵占文,侯瑞,程文杰
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所
技术研发日：
技术公布日：2025/2/27