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静力试验

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最后更新 2023-02-23
浏览 187
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检验结构强度、考核结构设计的重要手段,是确定结构主要承力件的应力-应变状态以及考核结构刚度的方法。还可以验证强度计算方法的正确与否,找出结构设计的薄弱环节,提出改进措施,从而评定结构的可靠性,为提高结构的承载能力提供科学依据。

英文名称
static test
所属学科
航空宇航科学与技术

结构静强度、刚度试验技术从原理和方法上是简单的。但是从一个具体结构件的试验技术又是比较复杂的。结构静力试验技术涉及方方面面,以火箭为例,无论是做一个部段的还是几个部段联合的静力试验,都有一个结构件从整体分离出来后的载荷模拟施加问题和边界条件的模拟问题。从试验方法的角度讲,载荷模拟施加和边界条件模拟就是结构静力试验的核心。特别是在结构部件情况下(火箭一般是部段试验或者几个部段的联合试验,飞机做全机静力试验和部段结构的试验),边界条件可以显著影响主要载荷路径。通常情况下载荷必须正确模拟,边界采用刚性边界、模拟刚性边界(尽可能模拟真实飞行界面的边界连接件)、真实边界三种。

静力试验中数据的获得和分析也是非常重要的。它不仅是研究结构在静载荷下的强度、刚度、稳定性,以及应力和变形情况,而且涉及结构在外载荷条件下的损伤研究、结构受载荷下的密封性能研究、外载荷作用下结构运动过程中的摩擦性能研究,因此它的测试技术也是非常多的。静力试验采用电测法、数字图像相关法(DIC)变形场测量和声发射测量等,通常进行力测量、压力测量、应变测量、位移测量、转角测量、裂纹扩展测量、场测量等。

静力试验大厅有特殊的建筑要求,具有牢固地基的承力地板,包括可施加垂直载荷的承力点和承力地轨;具有平台、加里帽和承力框架组成的承力系统,具有能承受弯矩、剪力载荷的承力柱和承力墙;具有足够的高度和面积,并安装至少两台带有主、副钩的大型吊车,起吊高度、大厅面积以及承力系统的最大吨位决定了被试结构件的最大尺寸和最大载荷;具有多点协调的加载控制系统和各种测量系统,符合使用要求的动力和电源设施。

静力试验的常规程序是:先进行预加载荷试验,用20%~30%使用载荷拉紧试件,消除间隙,随即卸载;然后逐级加载至使用载荷。结构变形不应妨碍飞行器正常工作,并在卸载后无显著残余变形(例如残余挠度不超过在使用载荷下总挠度的5%;残余应变不超过0.2%)。在再次加载到使用载荷后,继续对应变、挠度进行监控测量,逐级加载至设计载荷,要求保持一段时间(如不少于3秒钟),结构不破坏。最后选各种设计情况中最严重的一种进行破坏试验,确定结构剩余强度系数。在某些验证试验中,也可能仅加载到使用载荷或验证载荷。

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