浅谈静力试验中的质量控制

摘 要：静力试验作为一种考核和验证试件耐受稳定力学载荷的手段，试验结果的正确性直接影响到对产品性能的判定，其质量控制尤为重要。本文通过对静力试验中影响试验结果的一系列因素进行剖析，提出了静力试验质量控制的方法，提高静力试验的准确性、有效性及安全性。

关键词：静力试验；影响因素；质量控制

1.引言

静力试验又叫静强度试验。通过加载稳定的力学载荷研究试件及其构件在稳定力学载荷作用下的强度、刚度以及应力、变形分布情况，来验证试件结构强度设计和仿真结果的准确性[1]。因此，在许多领域，尤其是飞机设计领域，新型产品的研制阶段和产品批量生产的例试阶段都要进行充分的静力试验考核，以验证产品的设计强度和生产稳定性是否满足规定的要求。因此，静力试验的质量控制无论在产品研制和批产阶段都扮演重要角色。

本文通过对试验准备、加载系统调试、液压油源等影响因素进行展开分析，提出了质量控制方法，提高静力试验的准确性、有效性及安全性。

2.试验准备质量控制

2.1 试验准备

静力试验准备工作一般分为以下几个步骤：1）划线；2）粘帆布带；3）夹具安装；4）试件安装；5）吊线；6）加力件安装；7）连接杠杆；8）作动筒安装。

通常在试验准备阶段，需要在试件表面标记出加载点位置，在相应的加载位置粘贴帆布带，然后将试件通过夹具安装在静力试验台上，采用吊线的方法找出基准，再安装好加力件，连接杠杆，最后在相应位置安装作动筒。

2.2 质量控制注意事项

A）划线：由于试件的形状各异，在试件表面进行划线时首先要找到合适的基准点，选择合适的基准点非常重要，合适的基准点不仅要考虑静力试验加载点允许公差还要考虑试件加工制造的公差，而且也会影响测点位置的测量难度和精度；其次，加载点位置的测量时应选择合适的量具，选择量具时应注意加载点相对于基准点的空间位置，加载位置的允许公差等，常用的测量工具有游标卡尺，三坐标测量仪等；最后，在加载点位置做标识时应牢固，防止因后续操作导致加载点位置标识损坏，加载点标识还不能影响到后续涂胶的强度，并方便粘贴帆布带时的确认粘贴位置。

B）粘帆布带：由于试验载荷不同，粘贴帆布带的大小不同，因而需要根据不同要求粘贴合适的帆布带。在进行帆布带的粘贴前，要选择合适的胶贴剂保证黏贴的强度，进行规范的刷胶以保证刷涂均匀，不留气泡。贴合后，需确保帆布带与试件的贴合，如有气泡，必须排出。之后，静置规定的时间来保证粘结剂有足够的时间凝固。

C）夹具及试件的安装：夹具及试件的安装应严格按照规范进行，安装夹具时应保证和现场的基准平行或者垂直，加力应均匀合理。

D）吊线、加力件安装、连接杠杆：加力件和杠杆在满足强度要求的前提下，重量应尽量小，减小因重力对试验造成的影响。杠杆定位时，应先找到试件的基准点，借助现场的合适的参照物，来确认各个方向的基准线或点。通过合适的量具对加力件所需安装的位置进行测量和确认，杠杆的连接位位置、连接级数应严格按照图纸公差要求，杠杆的连接方向应尽量保持平行，杠杆间的连接钢索应尽量与杠杆保持垂直。当需要使用滑轮时，滑轮应安装可靠，安装方向应准确，滑轮的摩擦系数应尽量小。

E）作动筒的连接：作动筒的定位应准确可靠，将作动筒移动至指定的位置后，应进行复核，与做动筒连接的钢索或其他连接件，在满足强度要求情况下重量应尽量轻。做动筒的施力方向应与连接钢索的持力方向保持在一条线上。作动筒移动放置时，注意对伺服作动筒上集成部件的保护。

F）在进行试验准备时，要对静力试验所用到的仪器、设备、工装是否合格有效进行核查，确保试验前准备工作的准确有效。在所有试验前准备工作完毕后，对所要求的基准、加力点的位置、杠杆连接的位置及作动筒的位置进行一一核对，再次确认试验状态的完好。正式试验开始前应进行预试验，以验证试验系统的有效性，并消除连接件之间的安装间隙。

3.多点协调加载系统的质量控制

3.1加载系统的质量控制

3.1.1 控制系统

多点协调加载系统控制系统是整个静力试验的神经中枢，它控制着每一种工况的实时加载，确保整个静力加载过程的可靠、准确和安全[2]。它能自动识别和诊断所有连接在系统中的控制组件，可通过控制系统设定试验参数、试验加载谱等，也可实时显示记录试验数值。系统配备多个急停开关，可控制间和试验现场同时使用。

伺服作动系统上集成了安全保护模块，一旦实时监测到加载超差，可触发相应的安全保护。在控制系统和保护模块供电线路上安装不间断电源，避免因系统意外断电，影响保护模块保护功能的实现[3]。

3.1.2质量控制需要注意的事项

A）静力试验系统应做好定期维护检修，定期检定，以确保控制系统处于良好的工作状态。

B）在正式试验开始前注意通过设备自动监测诊断各类硬件是否正常工作。如果系统出现异常报警，操作人员进行故障排查分析后，方可进行下一步的操作。

C）试验参数的设置应准确可靠，加载时间及加载梯度的选择应符合相关规范，使试件在各梯度载荷充分形变情况下，保载试验时间不宜过长。操作人员可在试验开始前开启实时记录功能，做到试验过程可追溯。

D）控制系统安全保护模块的相关参数的设置应合理有效，既要保证系统不出现误报，又要保证在试验过程中出现异常情况时，安全保护模块触发相应的保护策略；在试验过程中，操作人员要监控系统各项参数和状态，当出现某种超限报警时，应及时对超限原因进行分析，评估超限对试验安全及试验结果造成的影响，再决定是否继续进行试验；如果出现曲线跟随性不好、曲线震荡时，操作人员可通过调节PID参数来控制；必要时，急停开关也是确保试验安全的重要工具。

3.2液压油源系统及管路系统的质量控制

3.2.1液压油源系统与管路系统

液压油源系统是给整个系统提供液压动力源的装置，是静力试验的血液系统，它的正常运行与否对整个静力试验至关重要。通常液压油源应配有压力、温度、液位传感器，采用现场电控柜与远程控制两种操作模式，可进行现场与远程切换。本地和远程操作界面均设置有手动急停按钮，方便操作者在紧急情况下及时停机卸荷。

管路系统与液压油源系统相辅相成，如果管路系统出现问题，会直接导致液压油源系统工作的不稳定，从而引发系统压力不稳定、试验过程中突然加力波动、掉压等严重问题。

3.2.2液压油源系y及管路系统质量控制

1）液压油源系统及管路系统应采取封闭措施，避免灰尘进入和形成冷凝水，污染油源。

2）严格按照日常维护规程进行维护，定期对液压油及滤芯进行检查更换，避免油品变质堵塞管路。

4 总结

本文通过对试验前准备、控制系统、液压油源系统及管路系统等静力试验影响因素进行分析，找出了提高静力试验质量的一些措施和方法。这些方法不仅使静力试验的质量得到有效控制，而且可以大大减少静力试验出现异常情况。通过大量的实践，它可以有效提高静力试验的准确性、有效性及安全性。

参考文献：

[1]魏生道.结构静力试验技术[M].北京：宇航出版社，1988.

[2]刘博等.多通道静力协调加载系统[J].四川兵工学报，2014，35（3）：126-129.

[3]窦雪川等.电液静力加载试验系统安全保护策略研究[J].导弹与航天运载技术，2016，（02）：47-50.