本發(fā)明屬于飛機設計領域，涉及一種適用于對加強框、梁等結(jié)構(gòu)的典型截面進行試驗的方法。

背景技術：
在飛機設計技術領域，對于加強框、梁等結(jié)構(gòu)的典型截面的靜力/疲勞試驗研究，一直沒有適當?shù)姆椒?，往往參照加強框、梁的真實結(jié)構(gòu)，模擬加強框、梁在飛機上的安裝、固定方式，采用大量連接夾具進行試驗，因此試驗件數(shù)量多，制造、試驗的周期長。

技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是：設計一種能夠反映加強框、梁的典型截面特征的四點彎曲梁試驗件，通過簡易的夾具，安裝在試驗機上，進行靜力/疲勞試驗研究。本發(fā)明的技術方案是：一種加強框、梁單一截面靜力/疲勞性能試驗方法，其特征在于，包括如下步驟：第一，選取需要進行試驗研究的加強框、梁的截面；第二，設計一個四點彎曲梁，選材、制造工藝與上述的加強框、梁一致，以四點彎曲梁的中間橫截面為對稱軸，對稱軸處截面的形狀和尺寸與上述的加強框、梁截面的形狀和尺寸一致，對稱布置4根與上、下緣條和腹板垂直的筋條，分別作為固定點和加載點的支撐，在筋條1和筋條4與下緣條相交的部位，一端固定鉸支，一端可動鉸支，形成簡支梁，在筋條2和筋條3與上緣條相交的部位加載，加載方向沿筋條軸線，并從上緣條指向下緣條；第三，分析并繪制四點彎曲梁彎矩圖，在筋條2和筋條3之間的區(qū)域是彎矩相等的純彎曲段，作為試驗考核段；第四，根據(jù)對稱軸處的截面尺寸，計算載荷P的大小，作為四點彎曲梁的靜力試驗的設計載荷，其中P=kWσb/L，并對受壓緣條進行穩(wěn)定性校核，然后進行靜力破壞試驗；第五，根據(jù)加強框、梁所選截面的疲勞壽命要求，結(jié)合四點彎曲梁的靜力破壞試驗結(jié)果，確定四點彎曲梁的疲勞試驗載荷譜，進行疲勞試驗。所述在P=kWσb/L的公式中，σb是四點彎曲梁所選材料及工藝的強度極限，W為四點彎曲梁對稱軸處截面的抗彎截面系數(shù)，k為四點彎曲梁對稱軸處截面的塑性修正系數(shù)，L表示筋條2和筋條3之間的距離。本發(fā)明的優(yōu)點是：1）四點彎曲梁試驗件作為具有典型加強框、梁特征的結(jié)構(gòu)試驗件，反應了加強框、梁主要截面的受力情況，用其進行試驗研究，可以明顯縮小試驗的規(guī)模，縮短試驗的周期并降低研制成本；2）四點彎曲梁試驗件尤其適用于沒有集中承力接頭的以承受彎曲載荷為主的加強框、梁結(jié)構(gòu)的典型受力截面的試驗研究;3）由于四點彎曲梁試驗規(guī)模較小，便于進行加強框、梁的不同材料或工藝的對比試驗研究;4）可以設計簡易的四點彎曲梁試驗夾具如圖4所示，在普通的試驗機上進行四點彎曲梁靜力/疲勞試驗，試驗簡單、方便。附圖說明附圖1是典型四點彎曲梁結(jié)構(gòu)附圖2是四點彎曲梁支持、加載簡圖附圖3是四點彎曲梁彎矩圖附圖4是帶簡易夾具的四點彎曲梁支持、加載示意圖附圖5是加強框a典型截面的四點彎曲梁附圖6是加強框a典型截面四點彎曲梁的疲勞試驗載荷譜附圖7是加強框b的焊接四點彎曲梁附圖8是加強框b焊接四點彎曲梁的疲勞試驗載荷譜具體實施方式下面通過具體的實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述。最佳實施例一：一、加強框a為承受主起落架著陸載荷的主承力結(jié)構(gòu)，為了提高加強框的整體性和生產(chǎn)效率，擬采用整體鍛件制造，由于加強框a上沒有集中承力接頭，無法單獨對加強框a整體鍛件的真實結(jié)構(gòu)進行試驗研究，通過分析加強框a的受力情況，選取其受力最嚴重的下位鎖梁軸線與22長桁軸線之間的截面作為試驗研究的對象，該截面的靜力/疲勞性能可以涵蓋其它截面。二、設計一個四點彎曲梁，采用鈦合金大型鍛件制造，梁腹板上布置4根筋條，分別作為固定點和加載點的支撐，在距離對稱軸較遠的兩個筋條的下緣條處固定，形成簡支，在距離對稱軸較近的兩個筋條的上緣條處加載，結(jié)構(gòu)尺寸如圖5所示。三、根據(jù)對稱軸處的截面尺寸，計算載荷P的大小，作為四點彎曲梁的靜力試驗的設計載荷，其中P=kWσb/L=278569.2N（k=1.07，W=34559.08mm3，σb=1130MPa，L=150mm），同時進行四點彎曲梁受壓緣條的穩(wěn)定性校核，σLin=σb，σLin表示梁緣條的臨界失穩(wěn)強度，然后進行2件四點彎曲梁的靜力破壞試驗，靜力破壞試驗結(jié)果見表1，與理論計算的設計載荷比較相差4.6%，分析認為是塑性修正系數(shù)k的理論計算與實際有偏差導致。表1各種典型截面四點彎曲梁的靜力試驗載荷四、按照圖6的疲勞試驗載荷譜進行四點彎曲梁的疲勞試驗，圖6中的Pm表示上述靜力試驗破壞載荷的平均值。四點彎曲梁完成了10萬次的疲勞試驗，沒有產(chǎn)生破壞，達到了疲勞壽命的要求。最佳實施例二：一、加強框b為采用鈦合金鍛件氬弧焊連接工藝制造而成的，為了改善零件的工藝性，擬采用電子束焊代替氬弧焊，為了比較兩種焊接工藝對加強框b的靜力/疲勞性能的影響，設計了兩種焊接形式的四點彎曲梁結(jié)構(gòu)，焊縫選在四點彎曲梁的對稱截面處。二、設計兩組四點彎曲梁結(jié)構(gòu)，采用鈦合金鍛件制造，梁腹板上布置4根筋條，分別作為固定點和加載點的支撐，在距離對稱軸較遠的兩個筋條的下緣條處固定，形成簡支，在距離對稱軸較近的兩個筋條的上緣條處加載，兩組四點彎曲梁結(jié)構(gòu)除了分別采用氬弧焊和電子束焊之外，其余工藝、形狀和尺寸完全相同，結(jié)構(gòu)尺寸如圖7所示。三、根據(jù)對稱軸處的截面尺寸，計算載荷P的大小，作為四點彎曲梁的靜力試驗的設計載荷，其中P=kWσb/L=221653.3MPa，（k=1.224，W=24038.4mm3，σb=1130MPa，L=150mm），同時進行四點彎曲梁緣條的穩(wěn)定性校核，σLin=σb，然后進行靜力破壞試驗，靜力試驗的結(jié)果見表1，可以看出兩種焊接工藝的靜強度相當。四、按照圖8的疲勞試驗載荷譜進行兩組四點彎曲梁的疲勞試驗，圖8中各級載荷為Fi×Pm，Pm表示上述靜力試驗破壞載荷的平均值。兩組四點彎曲梁均完成了規(guī)定載荷譜下30個循環(huán)的疲勞試驗，達到了加強框b的疲勞壽命要求。通過上述兩組四點彎曲梁的靜力/疲勞試驗研究，表明加強框a典型受力截面以及在加強框b上用電子束焊代替氬弧焊都能夠滿足加強框靜力/疲勞設計要求。