專利名稱：壓力試驗機變形阻尼器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種阻尼器，特別是涉及一種壓力試驗機變形阻尼器。二 .背景技術隨著水泥基復合材料結構設計理論的發(fā)展，對水泥基復合材料的 韌性提出了更高的需求，韌度指標設計或者混凝土斷裂設計必將成為結構設計的指標之 一。上世紀60年代初斷裂力學被用于研究水泥基復合材料力學行為，尤其是1970年以來 逐漸形成的水泥基復合材料非線性斷裂理論中，斷裂能Gf成為描述水泥基復合材料斷裂性 能的主要概念，具有重要的學術意義和應用價值。隨著水泥基復合材料非線性斷裂理論的 不斷發(fā)展和成熟，該理論已被越來越多地引入到水泥基復合材料結構的計算、分析和設計 中，使水泥基復合材料結構分析和設計更加合理、經濟和安全。但是水泥基復合材料非線性 斷裂理論的應用必須以水泥基復合材料斷裂能參數(shù)已知作為前提條件，這就意味著需完整 準確測得試件的荷載-撓度(P-S)全曲線。彎曲韌性是衡量水泥基復合材料韌性的重要 指標，歐美等發(fā)達國家在各自的規(guī)范或標準中都規(guī)定了測量彎曲韌性的試驗標準與計算方 法。這些標準都需要通過計算梁荷載_撓度曲線下的面積來評價水泥基復合材料的韌性。在水泥基復合材料材性試驗，尤其是水泥基復合材料韌性指標和斷裂性能指標的 試驗過程中，需要實測穩(wěn)定的水泥基復合材料的P-S全曲線。試驗分析表明，若想測得試 驗過程全曲線，試驗機的剛度必須大于試件P-S曲線下降段最陡部分的斜率，還應保證剛 性組件在彈性范圍內的壓縮量必須大于試件在破壞過程中所產生的最大位移量；只有滿足 這些條件，才能測得荷載一位移全過程曲線。普通的材料試驗機剛度往往不能滿足穩(wěn)定試 驗的要求，而設備的更新?lián)Q代需要較大的資金投入。目前很多實驗室難以完整測得水泥基 復合材料試件穩(wěn)定的P-S曲線。因此，人們迫切希望找到一個既能增加試驗機剛度又能滿 足變形要求的試驗機剛度增強加固裝置。目前國內為研究水泥基復合材料的ρ- δ全曲線的關系，有下列幾種方法1)圓柱彈簧增強試驗機的剛度的方法為研究水泥基復合材料的P-δ全曲線的關系，不少研究人員采用圓柱彈簧增強 試驗機剛度。鄭州大學的學者，采用4個具有相同尺寸和剛度的高強彈簧增強試驗機剛度， 在2000kN液壓式壓力試驗機上進行了鋼纖維高強水泥基復合材料小梁的彎曲韌性試驗， 研究了鋼纖維體積率、鋼纖維類型等因素對P-S全曲線的影響，從而對鋼纖維高強水泥基 復合材料小梁的彎曲韌性進行了深入的研究。華北水利水電學院的學者，試驗采用5000kN 壓力試驗機加圓柱彈簧研究了鋼纖維高強水泥基復合材料小梁彎曲韌性指數(shù)和彎曲承載 力變化系數(shù)。但從上述文獻提供的試驗全過程曲線還有不盡如人意的地方，尤其是P-S曲 線下降段不能完全反映水泥基復合材料的特性。因受試驗機空間的限制，圓柱彈簧的斷面 不可能太大，所以增強后的試驗機剛度還不能滿足試驗對加載系統(tǒng)的剛度的要求。2)剛性元件增強試驗機的剛度的方法這種試驗機的剛度的增強方法，是在試驗機上下壓板之間，安裝四個鋼柱等附屬 裝置來研究水泥基復合材料的P-S全曲線的關系。大連理工大學在普通5000kN壓彎試驗 機上增設剛性元件增強試驗機的剛度裝置，利用四點彎曲試驗進行了 I-II復合型混凝土斷裂性能試驗。這種剛性元件增強試驗機的剛度的方法，一般情況下增強試驗機的剛度均能滿足試驗的要求，但剛性元件變形較小，不能滿足混凝土試件試驗過程中對變形的要求， 尤其不能適應纖維混凝土變形相對較大的要求。3)電液伺服試驗機試驗方法電液伺服試驗機是一種先進的液壓加載設備，這種加載設備即能實現(xiàn)載荷控制又 能實現(xiàn)位移控制，是研究水泥基復合材料的P-S全曲線關系的一種較好的設備。但電液伺 服試驗機投資較大，動輒上百萬，眾多實驗室由于科研經費的不足，難以購置這種先進的試 驗設備，所以無法從事這方面的試驗研究。
三.實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種結構簡單、安 裝操作方便且使用安全的壓力試驗機變形阻尼器。本實用新型為解決技術問題所采取的技術方案一種壓力試驗機變形阻尼器，含有疊合蝶簧、中心導向柱、上壓板、底板和外導向 套筒，所述外導向套筒下端通過螺栓和螺栓連接件與所述底板連接，其上端套裝有所述上 壓板，二者間隙配合，所述中心導向柱套裝在所述外導向套筒中，其下端與所述底板螺紋連 接，所述外導向套筒與中心導向柱之間的空腔中套裝有所述疊合蝶簧。所述中心導向柱上端設置有縮徑臺階軸段，該縮徑臺階軸段上安裝有軸承。所述蝶簧之間設置有二硫化鉬潤滑劑。所述外導向套筒的內表面和中心導向柱的外表面上均設置有耐磨滲碳層。所述疊合蝶簧與所述外導向套筒的內表面和中心導向柱的外表面之間留有間隙， 該間隙大小依彈簧尺寸而定。所述外導向套筒與中心導向柱之間空腔中套裝有至少兩個以上的所述疊合蝶簧， 且所述碟簧安裝時必須有預壓變形量。所述外導向套筒外表面上設置有手柄。本實用新型的有益效果1、本實用新型采用蝶簧疊合式結構，能夠根據(jù)試驗研究的需要，設計出不同承載 能力及變形能力的壓力試驗機變形阻尼器，來滿足試驗研究中既有足夠的剛度又具有大變 形能力的需求，克服了現(xiàn)有方法中剛度和變形之間的矛盾。2、本實用新型實現(xiàn)了在普通試驗機上研究水泥基復合材料P-δ關系全曲線的目 的，使用本壓力試驗機變形阻尼器在普通試驗機上試驗，每個試驗構件均能獲得反映材料 真實特性的P-S關系全曲線。3、本實用新型在使用過程中不需要動力也不消耗能源，且設計制作簡單、使用方 便，通過標定試驗及試驗研究中應用證明，該壓力試驗機變形阻尼器設計合理、線性好、重 復性好且具備足夠的穩(wěn)定性和耐久性，是一種理想的試驗機剛度增強加固裝置。4、本實用新型蝶簧之間采用二硫化鉬作為潤滑劑，減少摩擦，另外，外導向套筒和 中心導向柱的表面要做滲碳處理，滲碳厚度約為0. 8mm，硬度要求為HRC55，表面粗糙度Ra < 3. 2μπι，提高耐磨性和光滑度，并且蝶簧與外導向套筒和中心導向柱之間要留有一定的 間隙，間隙大小依彈簧尺寸而定，避免摩擦。[0025]5、本實用新型荷載作用下的碟簧安裝時設有預壓變形量，以防止彈簧內圓頂面產生疲勞裂紋，對提高壓力試驗機變形阻尼器壽命有利。6、本實用新型不僅適用于纖維混凝土斷裂試驗，也適用于其他對試驗機剛度和變 形有較高要求的混凝上材料應力應變關系全曲線的試驗研究中，易于推廣實施，具有良好 的經濟效益。
四.
圖1為壓力試驗機變形阻尼器的結構示意圖；圖2為圖1所示壓力試驗機變形阻尼器的俯視圖。
五.具體實施方式
實施例參見圖1和圖2，圖中，1-疊合蝶簧，2-中心導向柱，3-外導向套筒，4-底 板，5-上壓板，6-軸承，7-螺栓，8-螺栓連接件，9-密封橡皮條，10-手柄，11-螺紋。疊合蝶簧1是承擔外來荷載并產生變形的元件。中心導向柱2、外導向套筒3使疊 合蝶簧1沿上下方向變位并保證其合理的受力狀態(tài)，外導向套筒3又同時具有外圍護的作 用。底板4和中心導向柱2通過螺紋11連接，底板4、外導向套筒3和螺栓連接件8采用螺 栓7連接在一起。上壓板5把外荷載沿中心導向柱2傳給疊合蝶簧1，軸承6是把上壓板5 荷載傳給疊合蝶簧1時，減小中心導向柱2和上壓板5側臂之間的摩擦力并使沿中心導向 柱1滑動。密封橡皮條9是為保護疊合蝶簧1不受污染，保證疊合蝶簧1有良好的工作性 能。手柄10為方便安裝而設置的。疊合蝶簧1之間采用二硫化鉬作為潤滑劑，減少摩擦；外導向套筒3和中心導向柱 2的表面要做滲碳處理，滲碳厚度約為0. 8mm,硬度要求為HRC55，表面粗糙度Ra < 3. 2 μ m ； 疊合碟簧1數(shù)量不能太多，一般應該盡可能采用直徑大，片數(shù)較少的組合蝶簧來滿足承受 荷載的要求。支撐形式采用外圓支撐，亦或采用內圓支撐和外圓支撐相結合。上壓板固定 前，應使安裝就位的疊合碟簧經受一定荷載產生預壓變形量，一般取f\ = 0. IShtl-O. 20h0, 此預壓變形量可以防止彈簧內圓頂面產生疲勞裂紋，對提高壓力試驗機變形阻尼器壽命有 禾U。疊合蝶簧1與外導向套筒3和中心導向柱2之間要留有一定的間隙，間隙大小依彈簧 尺寸而定，一般情況下當D = 140 250匪時，δ = 1. 6匪。普通試驗機一般有液壓加載系統(tǒng)、上壓板、下壓板、鋼立柱(絲杠)等組成。在水 泥基復合材料荷載-撓度關系全曲線的試驗中，根據(jù)試驗的需要可以選擇多個本實用新型 的壓力試驗機變形阻尼器組合應用。壓力試驗機變形阻尼器安裝在試驗機的下壓板上并對 稱布置在試驗試件的四周，此時，上壓板5與試驗機的上壓板接觸，底板4在試驗機的下壓 板上，壓力試驗機變形阻尼器和試驗試件共同承擔試驗機傳來的荷載，根據(jù)研究的對象不 同，可以合理分配試驗試件和壓力試驗機變形阻尼器受力大小。在試驗過程中，隨著試驗機 荷載的增大，試驗機鋼立柱的變形也隨之增大，當試驗試件臨近破壞時，試驗機鋼立柱產生 的變形會瞬間釋放，這種變形的瞬間釋放所產生的能量大部分傳給了壓力試驗機變形阻尼 器，試驗機變形阻尼器耗減鋼立柱的變形釋放運動能量，這就保證了試驗試件在受力過程 中實現(xiàn)可靠、穩(wěn)定的加載過程，從而獲得反映材料真實特性的荷載-撓度關系全曲線。改變蝶簧的疊合方式和疊合數(shù)量及蝶簧的規(guī)格、改變外導向套筒和中心導向柱的具體結構、以及改變底板與外導向套筒和中心導向柱的連接方式能夠組成多個實施例，均為本實用新型的常見變化，在此不一一詳述。
權利要求一種壓力試驗機變形阻尼器，含有疊合蝶簧、中心導向柱、上壓板、底板和外導向套筒，其特征是所述外導向套筒下端通過螺栓和螺栓連接件與所述底板連接，其上端套裝有所述上壓板，二者間隙配合，所述中心導向柱套裝在所述外導向套筒中，其下端與所述底板螺紋連接，所述外導向套筒與中心導向柱之間的空腔中套裝有所述疊合蝶簧。
2.根據(jù)權利要求1所述的壓力試驗機變形阻尼器，其特征是所述中心導向柱上端設 置有縮徑臺階軸段，該縮徑臺階軸段上安裝有軸承。
3.根據(jù)權利要求1所述的壓力試驗機變形阻尼器，其特征是所述蝶簧之間設置有二 硫化鉬潤滑劑。
4.根據(jù)權利要求1所述的壓力試驗機變形阻尼器，其特征是所述外導向套筒的內表 面和中心導向柱的外表面上均設置有耐磨滲碳層。
5.根據(jù)權利要求1所述的壓力試驗機變形阻尼器，其特征是所述疊合蝶簧與所述外 導向套筒的內表面和中心導向柱的外表面之間留有間隙，該間隙大小依彈簧尺寸而定。
6.根據(jù)權利要求1所述的壓力試驗機變形阻尼器，其特征是所述外導向套筒與中心 導向柱之間空腔中套裝有至少兩個以上的所述疊合蝶簧，且所述碟簧安裝時必須有預壓變 形量。
7.根據(jù)權利要求1-6任一項所述的壓力試驗機變形阻尼器，其特征是所述外導向套 筒外表面上設置有手柄。
專利摘要本實用新型公開了一種壓力試驗機變形阻尼器，它含有疊合蝶簧、中心導向柱、上壓板、底板和外導向套筒，所述外導向套筒下端通過螺栓和螺栓連接件與所述底板連接，其上端套裝有所述上壓板，二者間隙配合，所述中心導向柱套裝在所述外導向套筒中，其下端與所述底板螺紋連接，所述外導向套筒與中心導向柱之間的空腔中套裝有所述疊合蝶簧，所述疊合蝶簧由至少兩個蝶簧疊合在一起。所述中心導向柱上端設置有縮徑臺階軸段，該縮徑臺階軸段上安裝有軸承。本實用新型設計制作簡單、使用方便，通過標定試驗及試驗研究中應用證明，該壓力試驗機變形阻尼器設計合理、線性好、重復性好且具備足夠的穩(wěn)定性和耐久性。
文檔編號G01N3/02GK201600306SQ20102010229
公開日2010年10月6日 申請日期2010年1月27日 優(yōu)先權日2010年1月27日
發(fā)明者張啟明, 朱海堂, 王占橋, 高丹盈 申請人:鄭州大學