申请/专利权人：中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所

申请日：2018-03-15

公开（公告）日：2024-03-19

公开（公告）号：CN108469375B

主分类号：G01N3/08

分类号：G01N3/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.19#授权;2018.09.25#实质审查的生效;2018.08.31#公开

摘要：本发明涉及一种加筋板屈曲载荷判定方法，属于材料试验技术领域，其包括：通过DIC测量系统实时获取加筋板的位移场；判断所述位移场中是否具有符合鼓包位移场特征，若有，则通过载荷信号获得并绘制所述鼓包中心点的载荷位移曲线，若无，则继续对试件施加载荷直至产生符合鼓包位移场特征；绘制鼓包区域的载荷位移曲线并根据所述载荷位移曲线获得产生鼓包时的屈服载荷。本发明的加筋板屈曲载荷判断方法及试验系统基于数字图像相关技术来判定和获取加筋板的屈曲载荷，与现有技术中贴应变片法相比，节省了贴片成本，节约贴片时间，大幅提高试验效率，同时还能提供鼓包面积、高度、位置及演化过程等信息，为屈曲计算方法提供更对数据支持。

主权项：1.一种加筋板屈曲载荷判定方法，其中，加筋板通过试验夹具支持于试验机，使得加筋板承受面内载荷，其特征在于，包括：通过DIC测量系统实时获取加筋板的垂直于其面内方向的位移场；判断所述位移场中是否具有符合鼓包位移场特征，若有，则通过载荷信号获得并绘制所述鼓包中心点的载荷位移曲线，若无，则继续对试件施加载荷直至产生符合鼓包位移场特征，其中，所述鼓包位移场特征表现为试件表面位移场中挠度大于其周边区域并沿径向不断减小的区域即为鼓包；绘制鼓包区域的载荷位移曲线并根据所述载荷位移曲线获得产生鼓包时的屈服载荷，所述屈服载荷即为所述载荷位移曲线中位移场发生转折时所对应的施加载荷。

全文数据：一种加筋板屈曲载荷判定方法及试验系统技术领域[0001]本发明属于航空试验技术技术领域，尤其涉及一种基于DIC技术的加筋板屈曲载荷判定方法。背景技术[0002]飞机结构中常采用薄壁结构以减轻重量，加筋板是其中最常见的形式之一。加筋板屈曲试验是分析验证其计算方法及强度性能的重要方式，而屈曲载荷判定是其试验的一项核心内容。[0003]目前最常采用贴应变片的方式来判断屈曲载荷。如图1所示，在试件1相同位置的正反面贴对称应变片2^1^13、81313、：1-：13均代表应变片编号，括号内外的应变片2分别贴于加筋板的正面和反面。屈曲时试件1产生鼓包，鼓包处的对称应变片2,一个增大，一个减小，以此判定屈曲载荷。[0004]由于试件1的制造缺陷、加工误差、夹具安装等因素，很难准确预测最先产生鼓包的位置，因此一般需要在试件1的表面遍布应变片2,以便捕捉鼓包判定屈曲载荷。然而此种方法需要大量设置应变片2,成本较高，而且即使如此，在相邻两应变片1之间若产生鼓包仍不能准确测量。因此需要一种加筋板屈服载荷的测量方法以准确判断加筋板中产生鼓包的位置及载荷的测量。发明内容[0005]本发明的目的是提供一种加筋板屈曲载荷判定方法和系统，以解决现有技术中对于加筋板的屈曲载荷测量方法繁琐、测量不准确等问题。[0006]为达到上述目的，本发明采用的技术方案是:一种加筋板屈曲载荷判定方法，其包括：[0007]通过Die测量系统实时获取加筋板的位移场；[0008]判断所述位移场中是否具有符合鼓包位移场特征，若有，则通过载荷信号获得并绘制所述鼓包中心点的载荷位移曲线，若无，则继续对试件施加载荷直至产生符合鼓包位移场特征；[0009]绘制鼓包区域的载荷位移曲线并根据所述载荷位移曲线获得产生鼓包时的屈服载荷。[0010]在本发明中，所述鼓包位移场特征表现为试件表面位移场中挠度大于其周边区域并沿径向不断减小的区域即为鼓包。[0011]在本发明中，所述屈服载荷为所述载荷位移曲线中位移场发生转折时所对应的施加载荷。[0012]本发明还提供了一种加筋板屈曲载荷试验系统，所述加筋板屈曲载荷试验系统包括试验机、试件及DIC测量系统，所述DIC测量系统包括摄像系统及控制系统，摄像系统及控制系统通过数据线实时通讯，并且所述试验机的载荷信号引入到DIC测量系统中，试件通过试验夹具设置于试验机上，摄像系统的相机对准试件，DIC测量系统实时测量试件加载过程中垂直于试件表面方向的位移场。[0013]在本发明中，在所述试件表面喷涂随机散班。[0014]本发明的加筋板屈曲载荷判断方法及试验系统基于数字图像相关（DigitalImageCorrelation，DIC技术来判定和获取加筋板的屈曲载荷，与现有技术中贴应变片法相比，节省了贴片成本，节约贴片时间，大幅提高试验效率，同时还能提供鼓包面积、高度、位置及演化过程等信息，为屈曲计算方法提供更对数据支持。附图说明[0015]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。[0016]图1为现有技术中加筋板屈服试验贴片图。[0017]图2为屈服鼓包示意图。[0018]图3为鼓包剖面挠度曲线。[0019]图4为载荷挠度曲线。[0020]图5为试验系统示意图。[0021]图6为载荷PlQ4下试件表面位移场。[0022]图7为载荷Pi〇5下试件表面位移场。[0023]图8为载荷Pi〇6下试件表面位移场。[0024]图9为载荷Pi5〇下试件表面位移场。[0025]图10为载荷P2QQ下试件表面位移场。[0026]图11为S点载荷挠度曲线。具体实施方式[0027]为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。[0028]如图2所示，一加筋板面积为长X宽为2LX2H，在加筋板随载荷的增加而产生鼓包时，鼓包半径为R，且位于加筋板中心，此时即发生了屈曲。鼓包最直观的表现是表面的挠度垂直于表面方向的位移发生变化，因此本发明中通过加筋板屈曲前后表面挠度的特点来判定屈曲载荷。[0029]如图3所示，半径为R的屈曲鼓包，鼓包径向剖面D的挠度曲线，从图中可以看出，只有鼓包处才有挠度值，其他区域挠度值为零。鼓包中心0点处挠度最大，并沿径向不断减小，直至A点、B点处挠度为零，鼓包消失。[0030]鼓包中心点挠度随载荷的变化曲线如图4,从图中可以看出，在载荷Pc处的Q点曲线发生转折，载荷Pc之前挠度为零，载荷Pc之后挠度随载荷的增大而迅速增大，表示此处产生鼓包，载荷Pc即屈曲载荷。[0031]由于试件表面位移场中鼓包处挠度垂直于表面位移大于其周边区域，鼓包中心挠度最大，并沿径向不断减小，依此可判断试件是否产生鼓包，进而判定屈曲载荷。发现鼓包后，可绘制鼓包中心点的载荷挠度曲线，曲线在屈曲载荷处产生转折，由此可对屈曲载荷进一步确认与核对。[0032]如图5所示，本发明的加筋板屈曲载荷试验系统主要由试验机1〇、试件20、DIC测量系统30三部分组成。DIC测量系统30由摄像系统31和控制系统32构成，两者通过数据线33实时通讯。试件20通过试验夹具支持于试验机10,摄像系统31的相机正对试件2〇,并将试验机10的载荷信号11引入到DIC测量系统3LDIC测量系统30即可实时显示试件2〇加载过程中垂直于试件表面方向的位移场。[0033]在加筋板屈曲载荷试验系统操作实施过程中，需进行如下操作：[0034]1制作试件散斑:根据试件尺寸大小，在其表面喷涂适当大小的随机散斑；[0035]2DIC测量系统标定:选择合适的镜头，标定板，组装测量系统，并进行系统标定；[0036]3引入载荷信号:将试验机载荷信号接入DIC测量系统；[0037]4设置DIC测量系统参数:设置图像计算参数，编辑照片采集方案；[0038]5试件加载:操作试验机对操作试验机对试件进行加载，并用DIC测量系统记录试件加载过程；[0039]6屈曲载荷判定:通过DIC测量系统查看试件表面位移场，根据上述方法判定是否有鼓包，进而判定屈曲载荷。当发现鼓包时，绘制鼓包中心点载荷挠度曲线，找到屈曲载荷并确认。[0040]以某复合材料加筋板为例，对本方法进行验证。[0041]图6、图7、图8分别为试件20在载荷P104、P105、P106下垂直试件表面方向的位移场，图8中椭圆圈出区域符合鼓包位移场特征，且为两处鼓包，一鼓包垂直试件表面向里，一鼓包垂直试件表面向外，即图中两颜色色差较为明显的区域。然而对比图6、图7、图8可以看出，相同位置处的图6中已产生不太明显的鼓包，因此鼓包最初产生于P104载荷下，因此P104即屈曲载荷。[0042]图9、图10分别为试件在载荷P150、P200下垂直试件表面位移场，对比图7、图8、图9、图10可以看出，试件的屈曲演化过程。[0043]如图11，绘制图8中鼓包中心点S的载荷位移曲线，图中A、B、C三点的坐标分别为P104，-0.10、（P105，-0.28、（P106，_0.42，从载荷曲线中可以看到，曲线在A点发生转折，且迅速扩大，因此P104即试件的屈曲载荷。[0044]本发明的加筋板屈曲载荷判定方法成功判定某复合材料加筋板屈曲载荷为P104。[0045]可以理解的是，在本发明中应根据试件尺寸，组装DIC测量系统，并设置系统参数，保证其可以获得高质量的试件表面位移场。通过获取试件表面的位移场特征来判定屈曲载荷。[0046]本发明的加筋板屈曲载荷判断方法不仅可以对加筋板屈曲载荷进行判断，还可以获取准确方便的屈曲载荷，并能提供屈曲鼓包面积、高度、位置及演化过程等信息。其与现有技术中贴应变片法相比，节省了贴片成本，节约贴片时间，大幅提高试验效率，同时还能提供鼓包面积、高度、位置及演化过程等信息，为屈曲计算方法提供更对数据支持。[0047]以上所述，仅为本发明的最优具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明掲露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

权利要求：1.一种加筋板屈曲载荷判定方法，其特征在于，包括：通过DIC测量系统实时获取加筋板的位移场；判断所述位移场中是否具有符合鼓包位移场特征，若有，则通过载荷信号获得并绘制所述鼓包中心点的载荷位移曲线，若无，则继续对试件施加载荷直至产生符合鼓包位移场特征；绘制鼓包区域的载荷位移曲线并根据所述载荷位移曲线获得产生鼓包时的屈服载荷。2.根据权利要求1所述的加筋板屈曲载荷判定方法，其特征在于，所述鼓包位移场特征表现为试件表面位移场中挠度大于其周边区域并沿径向不断减小的区域即为鼓包。3.根据权利要求1所述的加筋板屈曲载荷判定方法，其特征在于，所述屈服载荷为所述载荷位移曲线中位移场发生转折时所对应的施加载荷。4.一种加筋板屈曲载荷试验系统，其特征在于，所述加筋板屈曲载荷试验系统包括试验机、试件及DIC测量系统，所述DIC测量系统包括摄像系统及控制系统，摄像系统及控制系统通过数据线实时通讯，并且所述试验机的载荷信号引入到DIC测量系统中，试件通过试验夹具设置于试验机上，摄像系统的相机对准试件，DIC测量系统实时测量试件加载过程中垂直于试件表面方向的位移场。5.根据权利要求4所述的加筋板屈曲载荷试验系统，其特征在于，在所述试件表面喷涂随机散班。

百度查询： 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 一种加筋板屈曲载荷判定方法及试验系统

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD