一種梁構(gòu)件彎扭試驗(yàn)加載裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種梁構(gòu)件彎扭試驗(yàn)加載裝置，包括簡(jiǎn)支-扭轉(zhuǎn)組合支座和組合加載部件，簡(jiǎn)支-扭轉(zhuǎn)組合支座安裝在梁構(gòu)件試樣的兩端，在試樣中部區(qū)域取一定長(zhǎng)度作為測(cè)試段，在測(cè)試段上設(shè)置組合加載部件，具體為：測(cè)試段兩端分別安裝一個(gè)水平反向的加載臂，將兩個(gè)加載臂的自由端用分配梁固定連接。試驗(yàn)時(shí)，在分配梁中部施加壓力，使試樣產(chǎn)生彎曲；分配梁將壓力平均分配并傳遞到兩個(gè)加載臂自由端，使試件測(cè)試段兩端相對(duì)反向扭轉(zhuǎn)。根據(jù)所測(cè)得的扭轉(zhuǎn)角度、彎曲撓度和壓力載荷，可得到梁構(gòu)件在彎扭組合加載下的彎矩-撓度和扭矩-轉(zhuǎn)角曲線。本實(shí)用新型僅施加一個(gè)壓力載荷，便可實(shí)現(xiàn)梁構(gòu)件的彎扭組合加載，邊界條件設(shè)置巧妙而合理，參數(shù)測(cè)量直觀方便，試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。
【專利說(shuō)明】一種梁構(gòu)件彎扭試驗(yàn)加載裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型專利涉及一種試驗(yàn)加載裝置，尤其是一種梁構(gòu)件彎扭組合加載試驗(yàn)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在工程中，橋梁、混凝土梁、鋼管、送電桿塔、風(fēng)電葉片等都可簡(jiǎn)化為梁構(gòu)件，在風(fēng)載荷和地震等復(fù)雜受力作用下，不僅會(huì)受到軸向力和彎矩，還有扭矩的共同作用。因此，深入研究梁構(gòu)件的彎扭組合加載情況對(duì)分析結(jié)構(gòu)性能、破壞機(jī)理有重要作用。目前研究梁構(gòu)件彎扭組合加載的試驗(yàn)較少，主要是因?yàn)榧虞d裝置難以實(shí)現(xiàn)，例如彎矩邊界條件不是理想簡(jiǎn)支，扭矩施加時(shí)梁構(gòu)件不是理想轉(zhuǎn)動(dòng)，難以在同一載荷條件下同時(shí)獲得彎矩和扭矩等。而已有的加載裝置，有的局限于某種材料梁構(gòu)件，有的加載范圍有限，有的造價(jià)高昂，因此這些裝置都難以在試驗(yàn)或?qū)嶋H工程中普遍推廣。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種梁構(gòu)件彎扭試驗(yàn)加載裝置，其彎矩邊界條件為理想簡(jiǎn)支，扭矩施加時(shí)梁構(gòu)件為理想轉(zhuǎn)動(dòng)，可在同一加載條件下同時(shí)獲得彎矩和扭矩載荷，且整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低、試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。
[0004]本實(shí)用新型為解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種梁構(gòu)件彎扭試驗(yàn)加載裝置，包括簡(jiǎn)支-扭轉(zhuǎn)組合支座和組合加載部件，其特征在于，至少兩所述簡(jiǎn)支-扭轉(zhuǎn)組合支座固定設(shè)置在基礎(chǔ)或地面上，所述梁構(gòu)件試樣兩端分別設(shè)置至少一所述簡(jiǎn)支-扭轉(zhuǎn)組合支座；在所述梁構(gòu)件試樣的中部區(qū)域取一定長(zhǎng)度作為彎扭測(cè)試段，在所述彎扭測(cè)試段上固設(shè)所述組合加載部件；其中，
[0006]一所述簡(jiǎn)支-扭轉(zhuǎn)組合支座包括從下到上依次安裝在一起的固定基座、輥筒、扭轉(zhuǎn)支座和簡(jiǎn)支支座，所述固定基座和扭轉(zhuǎn)支座之間設(shè)置若干個(gè)所述棍筒，在所述扭轉(zhuǎn)支座上安裝電子扭角儀，所述扭轉(zhuǎn)支座的下表面為弧面，所述簡(jiǎn)支支座上方設(shè)置所述梁構(gòu)件試樣的端部，且所述簡(jiǎn)支支座和梁構(gòu)件試樣的端部之間設(shè)置厚度可調(diào)整的構(gòu)件墊板；
[0007]—組合加載部件包括加載臂、分配梁和加載截面增強(qiáng)體，在所述彎扭測(cè)試段兩端加載表面分別套設(shè)加載截面增強(qiáng)體，并在所述彎扭測(cè)試段兩端分別安裝一設(shè)置在加載截面增強(qiáng)體上的水平反向的加載臂，所述水平反向的加載臂的自由端之間用分配梁固定連接，在所述分配梁上安裝有壓力傳感器，且所述分配梁的中部為壓力施加點(diǎn)，在所述彎扭測(cè)試段的中部安裝有位移傳感器。
[0008]優(yōu)選地，所述組合加載部件還包括加載連桿，所述加載連桿設(shè)置在所述加載截面增強(qiáng)體和加載臂之間。
[0009]優(yōu)選地，在所述加載臂的自由端上安裝立柱，用分配梁固定連接所述立柱。
[0010]優(yōu)選地，所述固定基座是一個(gè)無(wú)蓋箱體，側(cè)壁上有凹槽，用于安裝輥筒。
[0011]優(yōu)選地，所述輥筒由軸芯和外筒裝配組合而成，軸芯的兩端球面部分削平，安置在所述固定基座的側(cè)壁凹槽內(nèi)，所述外筒支撐扭轉(zhuǎn)支座，外部焊接成形，內(nèi)部空心有支撐梁。
[0012]優(yōu)選地，所述簡(jiǎn)支支座為細(xì)長(zhǎng)圓柱體，在扭轉(zhuǎn)支座上表面焊接用于防止圓柱體滾動(dòng)的三角鐵。
[0013]本實(shí)用新型的梁構(gòu)件彎扭試驗(yàn)加載裝置，試驗(yàn)時(shí)，在分配梁中部施加壓力，使試件產(chǎn)生彎曲；同時(shí)，分配梁將壓力平均分配并傳遞到兩個(gè)加載臂自由端，使試件測(cè)試段兩端相對(duì)反向扭轉(zhuǎn)。在測(cè)試段安裝位移傳感器儀，測(cè)量彎曲撓度值，并從壓力傳感器讀取壓力載荷值。這樣僅輸入一個(gè)壓力載荷，即可實(shí)現(xiàn)梁構(gòu)件的彎扭組合加載。通過(guò)扭轉(zhuǎn)角度、彎曲撓度、壓力載荷，可得到梁構(gòu)件在彎扭組合加載下的彎矩-撓度和扭矩-轉(zhuǎn)角曲線。
[0014]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于，僅對(duì)梁構(gòu)件試樣施加一個(gè)壓力載荷，SP可同時(shí)獲得彎矩和扭矩，邊界條件設(shè)置巧妙而合理，且試驗(yàn)參數(shù)測(cè)量直觀方便，試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。裝置對(duì)梁的材料、截面形式、加載范圍沒(méi)有特殊限制，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，適用范圍廣。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型的梁構(gòu)件彎扭試驗(yàn)加載裝置整體圖；
[0016]圖2為簡(jiǎn)支-扭轉(zhuǎn)組合支座示意圖，其中，(A)為截面方向示意圖，⑶為側(cè)面方向示意圖；
[0017]圖3為測(cè)試段加載截面局部放大圖，其中，(A)為矩形截面梁構(gòu)件；(B)為三角形截面梁構(gòu)件；(C)為圓形截面梁構(gòu)件。

【具體實(shí)施方式】
[0018]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]如圖1?2所示，本實(shí)用新型的梁構(gòu)件彎扭組合加載試驗(yàn)裝置，它包括簡(jiǎn)支-扭轉(zhuǎn)組合支座和組合加載部件兩部分。簡(jiǎn)支-扭轉(zhuǎn)組合支座包括固定基座1、輥筒2、扭轉(zhuǎn)支座3、簡(jiǎn)支支座4、電子扭角儀5、墊板6。試樣兩端分別固定一個(gè)簡(jiǎn)支-扭轉(zhuǎn)組合支座，用于支撐試樣，控制邊界條件。具體為:固定基座I上放置若干輥筒2，輥筒2支撐扭轉(zhuǎn)支座3，并安裝電子扭角儀5，這部分結(jié)構(gòu)組合用于確定試件的扭轉(zhuǎn)邊界條件，并測(cè)量扭轉(zhuǎn)角度。扭轉(zhuǎn)支座3上面再安裝簡(jiǎn)支支座4，用于確定試件的簡(jiǎn)支彎曲邊界條件。為實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的扭轉(zhuǎn)加載，通過(guò)扭轉(zhuǎn)支座3弧度設(shè)計(jì)和試件墊板6厚度調(diào)整，確保支座扭轉(zhuǎn)半徑通過(guò)試件的截面扭轉(zhuǎn)中心。
[0020]組合加載部件包括加載連桿7、加載臂8、分配梁9、加載截面增強(qiáng)體10、壓力傳感器11、位移傳感器12。在試件中部區(qū)域取一定長(zhǎng)度作為彎扭測(cè)試段，在測(cè)試段兩端分別安裝一個(gè)水平反向的加載臂8，將兩個(gè)加載臂8的自由端用分配梁9固定連接。試驗(yàn)時(shí)，在分配梁9中部施加壓力，使試件產(chǎn)生彎曲；同時(shí)，分配梁將壓力平均分配并傳遞到兩個(gè)加載臂8自由端，使試件測(cè)試段兩端相對(duì)反向扭轉(zhuǎn)。在測(cè)試段安裝位移傳感器12，測(cè)量彎曲撓度值，并從壓力傳感器11讀取壓力載荷值，并可通過(guò)調(diào)整加載臂8長(zhǎng)度，獲得需要施加的扭矩。這樣僅輸入一個(gè)壓力載荷，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)梁構(gòu)件的彎扭組合加載。通過(guò)扭轉(zhuǎn)角度、彎曲撓度、壓力載荷，可得到梁構(gòu)件在彎扭組合下的彎矩-撓度和扭矩-轉(zhuǎn)角曲線。
[0021]如圖2所示，固定基座I是一個(gè)無(wú)蓋箱體，側(cè)壁上有凹槽，用于安裝輥筒2。輥筒2由軸芯和外筒裝配組合而成，軸芯的兩端部分削平，安置在壁面凹槽內(nèi)，使外筒可懸空自由轉(zhuǎn)動(dòng)。外筒上支撐扭轉(zhuǎn)支座3，扭轉(zhuǎn)支座3下表面呈弧面形狀，其曲率中心位于試件的扭轉(zhuǎn)中心，外部焊接成形，內(nèi)部空心有支撐梁，既可減輕重量，又能確保外部形狀。
[0022]在使用本實(shí)用新型的梁構(gòu)件彎扭組合加載試驗(yàn)裝置時(shí)，參照?qǐng)D2，先按照梁構(gòu)件試樣長(zhǎng)度，將兩個(gè)裝配有輥筒2的固定基座I固定在地面或試驗(yàn)臺(tái)架上，再依次往上放置扭轉(zhuǎn)支座3、簡(jiǎn)支支座4和墊板6，然后將電子扭角儀5固定在扭轉(zhuǎn)支座3上。這部分部件可保證試樣的彎曲和扭轉(zhuǎn)邊界條件，并測(cè)量扭轉(zhuǎn)角度。
[0023]參照?qǐng)D1和圖3，在試樣中部區(qū)域取一定長(zhǎng)度作為測(cè)試段，測(cè)試段兩端加載截面外部分別套上增強(qiáng)體10。測(cè)試段兩端分別安裝一個(gè)水平反向的加載臂8，用加載連桿7強(qiáng)化固定防止加載臂8變形，加載臂8的自由端上安裝立柱，用分配梁9固定連接。分配梁9和試樣上分別安裝壓力傳感器11和位移傳感器12。這部分用于施加彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷，并測(cè)量載荷與撓度值。
[0024]參照?qǐng)D1，將試樣兩端放置在扭轉(zhuǎn)-簡(jiǎn)支組合支座I上，對(duì)分配梁9中部施加壓力，使試件產(chǎn)生彎曲；同時(shí)，分配梁9將壓力平均分配并傳遞到兩個(gè)加載臂8自由端，使試件測(cè)試段兩端相對(duì)反向扭轉(zhuǎn)。試驗(yàn)中所需的彎矩和扭矩由外力載荷P產(chǎn)生，P值由壓力傳感器11測(cè)量，并可通過(guò)試樣長(zhǎng)度和加載臂長(zhǎng)度，計(jì)算彎矩和扭矩，撓度由位移傳感器12測(cè)量，扭轉(zhuǎn)角度通過(guò)電子扭角儀5測(cè)量固定基座I和扭轉(zhuǎn)支座3之間的相對(duì)轉(zhuǎn)角實(shí)現(xiàn)。這樣僅輸入一個(gè)壓力載荷，即可實(shí)現(xiàn)梁構(gòu)件的彎扭組合加載，得到彎矩-撓度和扭矩-轉(zhuǎn)角曲線。
[0025]如圖3所示，在使用本實(shí)用新型的梁構(gòu)件彎扭組合加載試驗(yàn)裝置時(shí)，梁構(gòu)件的截面形狀不受限制，可以為矩形、三角形或圓形。無(wú)論是哪種截面形狀，均采用增強(qiáng)體10在加載處將試樣包裹為矩形截面。并且，梁構(gòu)件可以為空心體，也可以為實(shí)心體。
[0026]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種梁構(gòu)件彎扭試驗(yàn)加載裝置，包括簡(jiǎn)支-扭轉(zhuǎn)組合支座和組合加載部件，其特征在于，至少兩所述簡(jiǎn)支-扭轉(zhuǎn)組合支座固定設(shè)置在基礎(chǔ)或地面上，所述梁構(gòu)件試樣兩端分別設(shè)置至少一所述簡(jiǎn)支-扭轉(zhuǎn)組合支座；在所述梁構(gòu)件試樣的中部區(qū)域取一定長(zhǎng)度作為彎扭測(cè)試段，在所述彎扭測(cè)試段上固設(shè)所述組合加載部件；其中， --所述簡(jiǎn)支-扭轉(zhuǎn)組合支座包括從下到上依次安裝在一起的固定基座、輥筒、扭轉(zhuǎn)支座和簡(jiǎn)支支座，所述固定基座和扭轉(zhuǎn)支座之間設(shè)置若干個(gè)所述輥筒，在所述扭轉(zhuǎn)支座上安裝電子扭角儀，所述扭轉(zhuǎn)支座的下表面為弧面，所述簡(jiǎn)支支座上方設(shè)置所述梁構(gòu)件試樣的端部，且所述簡(jiǎn)支支座和梁構(gòu)件試樣的端部之間設(shè)置厚度可調(diào)整的構(gòu)件墊板； -組合加載部件包括加載臂、分配梁和加載截面增強(qiáng)體，在所述彎扭測(cè)試段兩端加載表面分別套設(shè)加載截面增強(qiáng)體，并在所述彎扭測(cè)試段兩端分別安裝一設(shè)置在加載截面增強(qiáng)體上的水平反向的加載臂，所述水平反向的加載臂的自由端之間用分配梁固定連接，在所述分配梁上安裝有壓力傳感器，且所述分配梁的中部為壓力施加點(diǎn)，在所述彎扭測(cè)試段的中部安裝有位移傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的梁構(gòu)件彎扭試驗(yàn)加載裝置，其特征在于，所述組合加載部件還包括加載連桿，所述加載連桿設(shè)置在所述加載截面增強(qiáng)體和加載臂之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的梁構(gòu)件彎扭試驗(yàn)加載裝置，其特征在于，在所述加載臂的自由端上安裝立柱，用分配梁固定連接所述立柱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的梁構(gòu)件彎扭試驗(yàn)加載裝置，其特征在于，所述固定基座是一個(gè)無(wú)蓋箱體，側(cè)壁上有凹槽，用于安裝輥筒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的梁構(gòu)件彎扭試驗(yàn)加載裝置，其特征在于，所述輥筒由軸芯和外筒裝配組合而成，軸芯的兩端球面部分削平，安置在所述固定基座的側(cè)壁凹槽內(nèi)，所述外筒支撐扭轉(zhuǎn)支座，外部焊接成形，內(nèi)部空心有支撐梁。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的梁構(gòu)件彎扭試驗(yàn)加載裝置，其特征在于，所述簡(jiǎn)支支座為細(xì)長(zhǎng)圓柱體，在扭轉(zhuǎn)支座上表面焊接用于防止圓柱體滾動(dòng)的三角鐵。
【文檔編號(hào)】G01N3/20GK204128889SQ201420585669
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月10日
【發(fā)明者】陳嘯, 唐荊, 楊科, 趙曉路, 徐建中 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所