试验一杆板式薄壁结构参加受力试验

实验一 杆板式薄壁结构参加受力实验实验类型：基本型实验的意义在飞机薄壁结构中为了使用上的需要， 往往设置一些开口或分离面， 如机翼上起落架的收放舱、机翼与机身的对接面，在开口区一部分结构元件（如桁条或缘条）切断，被切断缘条的内力通过与其相邻的壁板传到附近的桁条上去， 即通过壁板的受剪使开口处未截断的桁条逐渐参加受力；同样，在结构分离面处接头所受的集中力通过壁钣的受剪传递到邻近不与接头相连的桁条上去，使这些桁条逐渐参加受力，上述现象即称为薄壁结构的《参加受力》问题。本实验可以演示薄壁结构的参加受力现象， 增加学生的感性认识， 加深对结构力学基本理论的理解以至提高工程设计能力。实验目的了解结构静力实验的一般程序，培养学生从事飞机结构静力实验的能力；测量分析试件各元件内力的分布情况，加深对薄壁结构元件参加受力概念的理解；通过对实验结果与理论计算结果的比较，分析计算模型的不足，认识用实验验证理论计算结果的必要。试件和应变片的布置试件为具有三根缘条的平面壁板结构，为了模拟支持条件及消除固定端局部应力的影响，将试件设计成上下对称，对称面处可看作试件的固定端。如图1所示，已在板杆式薄壁结构试件的中缘条、 侧缘条上贴上应变片， 在壁板上贴上应变花。为了解中缘条如何将接头的集中外载荷通过壁板传给侧缘条， 侧缘条如何参加受力，请选用图 1所示试件上的全部或部分应变片，制定你认为正确的实验数据采集和记录方案。4 实验装置和仪器设备 （实验装置的连接图如图 2所示）加载装置：液压加载车及液压作动筒；b) 测力装置：三吨电子秤及 BLR—1力传感器；应变测量装置：YJ—25型静态电阻应变仪及P20R—25型预调平衡箱。实验步骤接通电源，打开仪器电源开关，预热半小时；按试件布置应变片接线，注意应变片的编号与预调平衡箱接线点的编号相互对应；将应变仪的灵敏系数旋转钮指在应变片灵敏系数标定的值；在零载情况，将电子秤测力计调零，记下与各应变测量点对应的预调平衡箱各点的初读数值。e) 操纵液压加载车通过液压作动筒进行分级加载，每级为

2000N加载至

14000N，并逐级记录各应变测量点的应变值于表 1。卸载至零。对步骤4、5、6重复进行一次。初步分析实验测量数据，若有异常及时查找原因，排除故障，然后重新进行实验。载荷卸为零，仪器断电，清理实验场地。实验数据整理及结果分析a)对每个应变测量点的结果绘制P线性拟合直线，求得P10000N的应变值。b)将缘条上的应变值，用E换算成应力值，E7.06106N/cm2，为LY12铝的弹性模量。然后分别绘制P10000N时中缘条和侧缘条的正应力沿纵轴x的变化曲线。c)根据壁板上每一应变测量点的应变值计算出剪力，LY12铝的剪切弹性模G2.7106N/cm2。由测得的应变0，45，45，根据下面的应变变换式：xcos2ysin2xysincos0xcos20ysin20xysin0cos0x45xcos245ysin245xysin45cos451xyxy245xcos245ysin245xysin45cos4512可解得 x、y和xy

x y xyx 0 y 45 45 0 xy 45 45可算得剪应力GxyG4545绘制P10000N时壁板剪应力沿纵轴x的变化曲线。d) 将实验测得的结果与计算结果进行比较， 分析理论计算模型中各种简化的不足， 并写出分析意见。表1 各应变测量点的应变记录载荷值N02000400060008000100001200014000载荷值N02000400060008000100001200014000载荷值N0

各测量点的应变值侧缘条应变测量点 中缘条应变测量点1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8壁板测量点的应变值1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12壁板测量点的应变值13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 242000400060008000100001200014000理论计算模型薄壁结构的《参加受力》问题的试件，是飞机薄壁结构抽象出来的理想化模型，为一个三条的钣屏，中缘条的一端悬挂，另一端受集中载荷，理论计算模型的简化假设如下：1、认为有足够多的刚硬横向支柱，因而可忽略试件的横向变形；2、假设壁板只承受剪应力，剪应力沿钣屏宽度方向不变，壁板承受正应力的能力采用以下三种方式简化：1）完全不考虑壁板承受正应力的能力；2）将壁板承受正应力的面积均分给壁板两边的缘条上，与中、侧缘条一起承受正应力（3）将壁板按有效宽度的概念，有效宽度取15t的壁板面积加给侧缘条，有效宽度取30t的壁板面积加给中缘条，与缘条一起承受正应力，t为壁板厚度。3、试件长度比纵向桁条间距大得多；4、不考虑横向支柱对试件纵向位移的约束，因而在自由端面处，中缘条内力为P，侧缘条内力为零。根据以上的假设，推导出中缘条、侧缘条和壁板的应力沿纵轴的分布计算公式为：中缘条正应力112F2ekx0F1侧缘条正应力21ekx0壁板的剪应力kF2ekx0t式中——平均应力，0FP；k——衰减系数，k2F12F2Gt02FF1F2Eb12E和G——材料的拉伸和剪切弹性模量，E7.06106N/cm2，G2.7106N/cm2，F1为中缘条承受正应力的面积；F2为每根侧缘条承受正应力的面积；t为壁板厚度。中缘条为两XC211