用于拉袢的測試裝置以及拉袢性能測試方法與流程

本發明涉及浮空器領域，更具體地，涉及用于拉袢的測試裝置以及拉袢性能測試方法。

背景技術：

目前，通常采用萬能試驗機、力學拉伸機等對拉袢樣品進行拉伸強度測試，拉袢上下方向為y軸，左右方向為x軸，以上、下夾具夾持單個拉袢樣品與拉索，或者兩個對拉的拉袢樣品，在y軸方向，拉伸樣品斷裂后獲得拉伸強度。這些方案存在如下問題：

1.夾具夾持面積不足，不能覆蓋高強度大件拉袢樣品且很難夾持牢固，樣品受力不均勻，應力集中明顯，測試結果不準確；

2.拉袢受力方向單一，通常在拉袢樣品x軸y軸所在平面，不能模擬測試拉袢在不同受力角度(例如，樣品受力面偏離拉袢樣品x軸y軸所在平面0-60°；樣品受力方向位于x軸y軸所在平面，偏離y軸方向0-60°)下的性能；

3.拉伸測試設備昂貴，測試成本高。

技術實現要素：

針對相關技術中存在的問題，本發明的目的在于提供用于拉袢的測試裝置以及拉袢性能測試方法，以至少實現對拉袢能夠進行不同角度下的耐拉力性能測試。

為解決上述問題，本發明一方面提供了一種用于拉袢的測試裝置，包括：上橫梁和下橫梁，二者之間設置有背景布，上橫梁與下橫梁設置于同一平面以使背景布展開成平面，并且下橫梁可固定于水平方向的不同位置以使背景布與水平方向呈不同角度，拉袢固定在背景布上；以及一端與拉 袢連接的測力裝置，測力裝置的另一端連接至一施力裝置，該施力裝置用于向測力裝置施加拉力。

根據本發明，還包括：支撐架，支撐架包括相互平行的兩個第一橫桿和兩個第二橫桿，其中，上橫梁固定支撐在兩個第一橫桿之間，下橫梁支撐在兩個第二橫桿之間，且下橫梁在兩個第二橫桿的支撐位置是可移動的。

根據本發明，施力裝置包括驅動機構、定滑輪以及將驅動機構、測力裝置和拉袢依次串聯的拉繩，其中，拉繩在驅動機構與測力裝置之間的繩段繞過定滑輪。

根據本發明，驅動機構為驅動電機或手拉葫蘆。

根據本發明，測力裝置為測力計。

根據本發明，上橫梁的延伸方向平行于下橫梁的延伸方向，并且背景布可沿上橫梁和下橫梁的延伸方向移動。

根據本發明，連接在測力裝置與拉袢之間的拉繩的繩段，與背景布所在平面之間的夾角在0至45°范圍內。

根據本發明，連接在測力裝置與拉袢之間的拉繩的繩段，與拉袢的垂直于水平面的對稱軸之間的夾角在0至45°范圍內。

根據本發明，定滑輪為可隨拉繩與背景布的角度變化而旋轉的滑輪。

另一方面，本發明還提供了一種采用上述測試裝置的拉袢性能測試的方法，該方法包括如下步驟：

s10：將拉袢固定在背景布上，并將拉袢與拉繩連接；

s20：根據連接在測力裝置與拉袢之間的拉繩的繩段，與背景布所在平面之間的預設夾角調整拉袢在上橫梁和下橫梁上的相對位置，以及根據連接在測力裝置與拉袢之間的拉繩的繩段，與背景布所在平面之間的對稱軸之間的預設夾角調整下橫梁相對于上橫梁的相對位置；以及

s30：將測力裝置串聯在拉繩中并利用驅動機構拉動拉繩，直至拉袢或背景布破裂，停止測試并讀取測力裝置的數值。

根據本發明，在步驟s10中，拉袢焊接至背景布的中心位置，并且拉袢通過卸扣與拉繩連接。

根據本發明，在步驟s20中，根據第一預設夾角和第二預設夾角進行 調整操作；

第一預設夾角為連接在測力裝置與拉袢之間的拉繩的繩段，與背景布所在平面之間的夾角；第二預設夾角為連接在測力裝置與拉袢之間的拉繩的繩段，與拉袢的垂直于水平面的對稱軸之間的夾角。

根據本發明，第一預設夾角的角度范圍在0至45°之間，第二預設夾角的角度范圍在0至45°之間。

本發明的有益技術效果在于：

在本發明的用于拉袢的測試裝置以及拉袢性能測試方法中，通過將背景布設置成可相對于上橫梁和下橫梁移動的背景布，并且將下橫梁設置成可相對于上橫梁移動的橫梁，從而使得設置在背景布上的拉袢的受力方向可以發生改變，從而能夠實現對拉袢進行不同角度下的耐拉力性能測試。

附圖說明

圖1是本發明測試裝置一個實施例的結構示意圖；

圖2是本發明中測試方法一個實施例的流程圖。

具體實施方式

現參照附圖詳細描述本發明的實施例。首先參見圖1，對本發明測試裝置的結構進行描述。

在詳細描述本發明的具體結構之前，有必要設定一個包含xyz三軸的直角坐標系用于確定各個部件的方向和位置關系。如圖1所示，上述直角坐標系的x軸為平行于上橫梁2和下橫梁4的一條軸；y軸是在水平面內與x軸相垂直的一條軸，z軸是同時垂直于x軸和y軸延伸的一條軸。此外，本發明所述的拉袢是指固定在浮空器囊體的蒙皮材料上的袢環式結構，通常為具有較大抗拉伸強度的柔性材質，用于通過拉繩連接地面固定結構或掛裝裝置如吊艙，以承擔囊體的浮力以固定于地面或懸掛掛裝裝置。為保證浮空器囊體與掛裝裝置或地面的連接可靠性，需要測試連接于浮空器囊體的拉袢所能承受的最大拉力，本發明具體實施方式為對拉袢所能承受最大拉力的模擬測試裝置和方法。

具體地，如圖1所示，本發明的用于拉袢8的測試裝置包括上橫梁2、下橫梁4、背景布6、測力裝置10以及施力裝置12。其中，背景布6的相對兩側分別固定于上橫梁2和下橫梁4，從而將背景布6設置在上橫梁2和下橫梁4之間，而且背景布6可沿上橫梁2和下橫梁4的延伸方向移動，具體地，可將背景布6的兩側設置成長筒狀，上橫梁2和下橫梁4分別穿過背景布6兩側的長筒狀結構。在圖1所示實施例中，背景布6相對于上、下橫梁2、4可沿x軸線方向移動。此外，下橫梁4在垂直于背景布6的可移動方向(即x軸方向)且與上橫梁2和下橫梁4所確定的平面成預定角度的方向上可每隔預定距離移動位置，本實施例中，下橫梁4的移動方向垂直于上橫梁2和下橫梁4所確定的平面，即y軸線方向。也就是說，在本發明中上橫梁2是固定不移動的，而下橫梁4可以沿y軸線方向移動。本實施例中，背景布6采用與拉袢實際應用時固定于浮空器囊體的襯布相同的材料，或者采用浮空器囊體的材料。

待測的拉袢8固定在背景布6上，并且在背景布6和/或下橫梁4移動時，拉袢8也相應的移動。

測力裝置10一端與拉袢8連接，并且測力裝置10的另一端連接至施力裝置12，施力裝置12用于向測力裝置10和拉袢8施加拉力。在一個實施例中，測力裝置10可以為測力計。當然應當理解，測力計可以包括電子測力計、讀數測力計等任一種，并且測力計可以具有讀數屏幕或者可以通過各種無線信號將讀數傳輸至計算機系統。這可以根據具體使用情況而定，本發明不局限于此。

在一個實施例中，本發明的測試裝置還包括支撐架1，支撐架1構造成框架結構，包括相互平行的兩個第一橫桿3和兩個第二橫桿5，以及兩個第一立柱21和兩個第二立柱22。兩個第一橫桿3分別固定在兩個第一立柱21之間和兩個第二立柱22之間，兩個第二橫桿5也分別固定在兩個第一立柱21之間和兩個第二立柱22之間，兩個第二橫桿5分別位于兩個第一橫桿3的下方。處于對角線位置的第一立柱21和第二立柱22的下端分別通過第一連桿23連接，兩根第一連桿23相交在e點；相鄰的第一立柱21和第二立柱22的下端分別通過第二連桿24連接。其中，上橫梁2固 定支撐在兩個第一橫桿3之間，下橫梁4支撐在兩個第二橫桿5之間，兩個第二橫桿5的延伸方向平行于y軸線，且下橫梁4相對于兩個第二橫桿5的位置是可變動的，從而使下橫梁4可以沿y軸線方向移動。在本實施例中，下橫梁4在沿兩個第二橫桿5移動至預定位置后可以被固定，從而使背景布6與水平面的夾角達到預定角度后被固定，如圖1所示，兩個第二橫桿5上示意性畫出了下橫梁4的多個固定位置(即第二橫梁5上的多個黑色圓點)，兩個第二橫桿5上的固定位置是一一對應的，且對應的固定位置的連線與上橫梁2在同一平面上。在圖1所示的實施例中，兩個第一橫桿3和兩個第二橫桿5平行設置且均與上、下橫梁2、4垂直設置。并且上橫梁2的延伸方向可以平行于下橫梁4的延伸方向。當然在其它實施例中，各種其他適當的設置方式均是可行的，例如兩個第一橫桿3和兩個第二橫桿5各自可以是相互傾斜或垂直的，與上、下橫梁2、4也可以是相互傾斜的關系，只要可以使上、下橫梁2、4在同一平面上即可，這可以根據具體使用情況而定，本發明不局限于此。

在一個優選的實施例中，施力裝置12可以包括驅動機構7、定滑輪9以及將驅動機構7、測力裝置9和拉袢8依次串聯的拉繩11。其中，定滑輪9可拆卸地安裝在連桿23相交的e點處，驅動機構7位于定滑輪9與第二連桿24之間并連接至第二連桿24上。拉繩11在驅動機構7與測力裝置9之間的繩段繞過定滑輪9，測力裝置10通過拉繩11與拉袢8連接，從而將拉袢8、測力裝置10、定滑輪9以及施力裝置12依次連接。即拉袢8、測力裝置10、定滑輪9以及施力裝置12通過拉繩依次串聯連接。因而使得拉袢受力測試具有易操作性。在可選的實施例中，驅動機構7可以為驅動電機、手拉葫蘆或電動葫蘆等。當然應當理解，其它適當的驅動機構也可以應用在本發明中，只要可以拉動拉繩以對拉袢8施以拉力即可，本發明不局限于此。

在可選的實施例中，如圖1所示，連接在測力裝置10與拉袢8之間的拉繩11的第一繩段，可以與背景布6所在平面之間的夾角在0至45°范圍內；也就是說，上橫梁2的兩端在兩個第一橫桿3上的位置是固定不動的，而下橫梁4的兩端分別在兩個下橫梁5的若干個相互間隔的固定點上 變換位置，即當下橫梁4的兩端分別位于下橫梁5的固定點b和固定點d上時，背景布6與拉繩11的夾角為0°；當下橫梁4的兩端分別位于下橫梁5的固定點b1和固定點d1上時，背景布6與拉繩11的夾角為45°。

進一步，連接在測力裝置10與拉袢8之間的拉繩11的第一繩段，與拉袢(8)的垂直于水平面的對稱軸(平行于z軸)之間的夾角可以在0°至45°范圍內變化。也就是說，由于背景布6可以沿著上橫梁2和下橫梁4在若干相互間隔的固定點之間變換位置，當背景布6的一側在下橫梁4上處于c點位置時，拉繩11的第一繩段與z軸的夾角為0°；當背景布6的一側在下橫梁4上處于a點位置時，拉繩11的第一繩段與z軸的夾角為45°。因此，定滑輪9與z軸的夾角可以構造成隨拉繩11與z軸的夾角的變化而作相應地變化，以便于測試時的拉繩11走線，防止拉繩11從定滑輪9的滑輪槽中脫出。也就是說，當拉繩11被拉動時，其會帶動定滑輪9繞自身旋轉軸旋轉，而當拉繩11角度發生變化時(即，在背景布6移動時，拉袢8與定滑輪9之間的拉繩與z軸的夾角會發生變化)，拉繩11會帶動定滑輪9的自身旋轉軸繞另一轉動軸線轉動，該另一轉動軸線可以理解為定滑輪9的自身旋轉軸的轉動軸線，此另一轉動軸線與定滑輪9的自身旋轉軸垂直。

另一方面，如圖2所示，示出了本發明用于以上所述的用于拉袢的測試裝置的測試方法的一個實施例的流程圖，在該測試方法中，包括如下步驟：

s10：將拉袢8固定在背景布6上，并將拉袢8與拉繩11連接；

s20：根據連接在測力裝置與拉袢之間的拉繩的繩段，與背景布所在平面之間的以及與拉袢的垂直于水平面的對稱軸之間的預設夾角調整拉袢8與上橫梁2和下橫梁4的相對位置，以及根據連接在測力裝置與拉袢之間的拉繩的繩段，與背景布所在平面之間的以及與拉袢的垂直于水平面的對稱軸之間的預設夾角調整下橫梁4與上橫梁2的相對位置；以及

s30：將測力裝置10串聯在拉繩11中并利用驅動機構7拉動拉繩11，直至拉袢8或背景布6破裂，停止測試并讀取測力裝置10的數值。

具體地，在一個實施例中，在步驟s10中，拉袢8可以焊接至背景布 6的中心位置，并且拉袢8通過卸扣與拉繩11連接。在另一個實施例中，在步驟s20中，根據第一預設夾角和第二預設夾角進行調整上述兩個相對位置的操作。具體地，對于第一預設夾角和第二預設夾角而言，第一預設夾角為連接在測力裝置10與拉袢8之間的拉繩11的繩段，與背景布6所在平面之間的夾角；第二預設夾角為連接在測力裝置10與拉袢8之間的拉繩的繩段，與z軸之間的夾角。

在不同實施例中，第一預設夾角和第二預設夾角的角度可以進行任意適當選擇。例如，在一個實施例中，第一預設夾角和第二預設夾角可以均為0°。在另一個實施例中，第一預設夾角和第二預設夾角可以均為45°。在其它實施例中，第一預設夾角可以為0°并且第二預設夾角可以為45°；或者第一預設夾角可以為45°并且第二預設夾角可以為0°。在優選的實施例中，第一預設夾角的角度范圍可以在0至45°之間，第二預設夾角的角度范圍可以在0至45°之間。此外，如果需要第一和第二預設夾角也可以不在該范圍內，這可以根據具體使用情況而定，本發明不局限于此。

結合以上描述可以明顯看出，在本發明的用于拉袢的測試裝置以及拉袢性能測試方法中，通過將背景布6設置成可相對于上橫梁2和下橫梁4移動的背景布，并且下橫梁4在垂直于背景布6的可滑動方向(即x軸方向)且與上橫梁2和下橫梁4所確定的平面成預定角度的方向上可每隔預定距離移動位置，從而使得設置在背景布上6的拉袢8的受力方向可以發生改變，從而能夠實現對拉袢8進行不同角度下的耐拉力性能測試。

此外，雖然本發明主要應用于測試大尺寸高強度拉袢力學性能，但是也可以用于測試較大面積蒙皮焊接組合件力學性能，因此可有效地模擬、掌握上述結構材料在應用于浮空器時不同工況下的力學承受能力，為拉袢、焊接件等承力結構設計提供更符合實際應用情況下的準確的實驗數據，從而提高浮空器使用可靠性和安全性。

再次參照圖1，以不同情況下的實施例對本發明進行描述。

實施例一：

(1)將制作的高強度拉袢8按照實際應用要求，焊接于整張蒙皮背景布6的中心位置，蒙皮背景布6的固定幅寬(即背景布沿著x軸方向的寬 度)為1.4米，拉袢8通過卸扣與拉繩11連接；

(2)將上橫梁2和下橫梁4分別固定于兩個第一橫桿3上的ac位置和兩個第二橫桿5上的bd位置，將背景布6右下角設置在下橫梁4上的c點位置。此時，拉袢8正下方為定滑輪9，拉繩11與拉袢8/背景布6空間夾角為0°，拉繩11在背景布6所在平面內，與z軸的夾角為0°；

(3)拉繩11連接測力計10，繞過定滑輪9后，連接驅動結構7，驅動結構7通過拉繩連接至第二連桿24上，本實施例中，驅動結構7為手拉葫蘆；

(4)檢查樣品及工裝狀態后，開始操作手拉葫蘆對拉繩11施加拉力，直到拉袢8或背景布6破裂，試驗停止，讀取測力計10的讀數并進行記錄。

實施例二：

(1)將制作的高強度拉袢8按照實際應用要求，焊接于整張蒙皮背景布6(固定幅寬1.4米)的中心位置，拉袢8通過卸扣與拉繩11連接；

(2)將上橫梁2和下橫梁4分別固定于兩個第一橫桿3上的ac位置和兩個第二橫桿5上的bd位置，將背景布6右下角設置在下橫梁4的a點位置。調整定滑輪9方向，便于拉繩11穿過滑輪，此時，拉繩11與z軸的夾角為45°，拉繩11在背景布6平面內，拉繩11與拉袢8/背景布6的空間夾角為0°；

(3)拉繩11連接測力計10，繞過定滑輪9后，連接驅動結構7，驅動結構7通過拉繩連接至第二連桿24上，本實施例中，驅動結構7為手拉葫蘆；

(4)檢查樣品及工裝狀態后，開始操作手拉葫蘆對拉繩11施加拉力，直到拉袢8或背景布6破裂，試驗停止，讀取測力計10的讀數并進行記錄。

實施例三：

(1)將制作的高強度拉袢8按照實際應用要求，焊接于整張蒙皮背景布6(固定幅寬1.4米)的中心位置，拉袢8通過卸扣與拉繩11連接；

(2)將上橫梁2和下橫梁4分別固定于兩個第一橫桿3上的ac位置和兩個第二橫桿5上的b1d1位置，將背景布6右下角設置在下橫梁4上的c點位置。拉袢8正下方為定滑輪9，此時，拉繩11與z軸的夾角為0°， 拉繩11與拉袢8/背景布6的空間夾角為45°；

(3)拉繩11連接測力計10，穿過定滑輪9后，連接驅動結構7，驅動結構7通過拉繩連接至第二連桿24上，本實施例中，驅動結構7為手拉葫蘆；

(4)檢查樣品及工裝狀態后，開始操作手拉葫蘆對拉繩11施加拉力，直到拉袢8或背景布6破裂，試驗停止，讀取測力計10的讀數并進行記錄。

綜上所述，本發明可以有效模擬、精確測試拉袢在浮空器上不同工況下的耐拉力強度。本發明通過設計工裝，改變拉繩與拉袢及背景布的夾角，來模擬拉袢在浮空器上的不同工況；另外采用大量程測力計和手拉葫蘆實現拉力的測量和施加。并且工裝成本低，易加工制備。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。