飛機強度地面試驗拉壓墊連接強度因素分析

張辛瑞

摘? 要：在飛機強度地面驗證試驗中，載荷施加處于極為重要的環(huán)節(jié)。一種由橡膠塊和鋁制襯塊組成的新型雙向載荷施加技術(shù)，近年來在飛機結(jié)構(gòu)強度驗證中得到應用，提高了載荷施加精度，提升了試驗效率。但作為一種新型雙向載荷施加技術(shù)，其連接強度備受設計人員關(guān)注。文章旨在通過有限的試驗數(shù)據(jù)，初步探究連接強度影響因子。

關(guān)鍵詞：拉壓墊;新型雙向加載技術(shù);連接強度;影響因子

中圖分類號：V216.11? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）16-0114-02

Abstract： In the aircraft strength ground verification test， the application of load is a very important link. A new bi-directional load application technology composed of rubber block and aluminum lining block has been applied in the strength verification of aircraft structure in recent years， which improves the accuracy of load application and the test efficiency. However， as a new two-way load application technology， its connection strength has attracted much attention from designers. The purpose of this paper is to explore the influencing factors of connection strength based on the limited experimental data.

Keywords： tension and compression pad; new bidirectional loading technology; connection strength; influencing factor

1 發(fā)展近況

近年來，在試驗技術(shù)不斷創(chuàng)新的前提下，借鑒國外試驗加載技術(shù)，融合前期積累的試驗加載經(jīng)驗，經(jīng)過不斷研發(fā)、優(yōu)化，最終研發(fā)出了以橡膠塊為基礎，融合鋁墊塊的加載最小單元，定義為拉壓墊（圖1）。拉壓墊更趨近于真實載荷分布的整體加載系統(tǒng)，利用三維設計的優(yōu)點，將精準數(shù)控加工運用至整體加載系統(tǒng)的制造，可極大地提升加載系統(tǒng)的精確度，降低安裝難度，提高試驗效率。

2 問題研究

為進一步提升拉壓墊載荷傳遞能力，研究其抗拉力、抗壓力、耐久性的影響因素，以便在加載技術(shù)應用中最大程度降低使用風險，提升試驗可靠性，故進行了拉壓墊制作的因子研究。

2.1 試驗件狀態(tài)

試驗件按照某膠制作拉壓墊工藝規(guī)程制作，其中對固化溫度的要求采用常溫固化和烤燈輔助固化兩種方式，三批試驗件制作過程的溫度和濕度參數(shù)見表1。部分試片照片如圖2。

2.2 試驗設備

試驗載荷采用加載設備聯(lián)合施加設計載荷。期間所用的傳感器、儀器和儀表均經(jīng)過了檢定/校準，均有計量合格證，并在有效使用期內(nèi)。

2.3 試驗程序

利用試驗機緩慢加載至3000N左右，然后以50N遞進逐步增大載荷，在加載過程中嚴格監(jiān)視載荷反饋，設置破壞載荷瞬間記錄程序，直至加載至拉壓墊連接處發(fā)生破壞。

3 試驗結(jié)果

各批次拉壓墊受拉極限承載能力見表2-表5。

4 結(jié)果分析

4.1 載荷均值分析

各批次試驗結(jié)果極限載荷均值見圖3。前4個批次總體承載能力較弱，試驗結(jié)果不滿足使用要求，第5、6批次承載能力較強，均值滿足使用要求，第7批次均值也較好。前4個批次與后3個批次的區(qū)別在于固化時間不同，前4個批次固化48小時，后3個批次固化約240小時，其它條件并無太大差別。因此可得結(jié)論：固化時間會影響拉壓墊極限承載能力。

4.2 載荷均方差分析

各批次測試結(jié)果方差見圖4。由測試結(jié)果方差柱形圖可知，第4、5批次方差最小，第2、6、7批次方差較大，第1-4批次承載能力不滿足要求，不做分析。第5批次和第6批次的差別在于，第5批次固化過程中使用烤燈加熱了24小時，第6批次為常溫常濕環(huán)境下固化，由此可初步認為采用烤燈加熱固化結(jié)果好于常溫固化;由于第7批次只有兩塊拉壓墊，分散性不具備參考價值，需要繼續(xù)研究。

4.3 人為因素影響分析

第2、4批次粘貼和固化環(huán)境相同，第1、3批次粘貼和固化環(huán)境相同，只存在人為粘貼差別因素，因此通過對比第1、3批次和第2、4批次結(jié)果，可以粗略評估拉壓墊粘貼過程中人為影響程度。對比第1、3批次的平均值和方差，在均值上兩人的均值誤差百分比為7.5%，方差均值誤差百分比為2.7%，由此可見第1批次和第3批次的人為影響很小。第2、4批次的均值誤差百分比為21.3%，方差均值誤差百分比為40.8%，由此可知，批次2和批次4粘貼過程的人為影響較大，需要在后續(xù)粘貼過程中更加注重培訓，降低人為因素的分散性。

5 試驗結(jié)論

經(jīng)試驗驗證及結(jié)果分析，可得到以下結(jié)論：原拉壓墊粘貼作業(yè)指導文件中規(guī)定的固化48小時時間不夠，膠未能完全干透，大大影響拉壓墊極限承載強度，建議固化時間不低于240小時。拉壓墊粘貼過程中存在較明顯的人為影響，需要不斷加強拉壓墊制作人員技能或研發(fā)自動制作裝置，固定粘貼時的固化壓力及粘接膠層厚度等，從而降低人為影響的分散性。采用某型快速膠粘劑粘貼的拉壓墊測試極限承載值與標準膠粘劑粘貼的拉壓墊極限承載能力相同，滿足使用要求。但使用快速膠粘劑粘貼的拉壓墊承載載荷分散性較大，使用可靠性需進一步提升，方可使用。

參考文獻：

[1]卓軼，呂媛波，張文東.飛機結(jié)構(gòu)強度試驗中拉壓墊加載技術(shù)研究[J].科學技術(shù)與工程，2016，16（2）：244-248.

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