一種用于高強構件力學性能試驗的多功能自平衡加載架的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種高強構件力學性能試驗測試的多功能自平衡加載架，加載架包括固定支座梁、移動支座梁和拉桿等基本構件與移動傳力梁、輔助構件、平面鉸支座和加載設備共同形成封閉的自平衡試驗加載體系，該多功能自平衡加載架可實現多尺度、大噸位軸壓性能試驗和恒定軸壓下抗彎性能試驗加載的雙重功能，通過平面鉸支座和夾具的設置，確保了試件與加載架在加載過程的安全性，同時自平衡加載架通過部件組裝為整體，并坐落在平臺車上，保證了試驗與周邊設施的相對獨立和試驗場地布置的靈活性。
【專利說明】一種用于高強構件力學性能試驗的多功能自平衡加載架

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種加載架，特別是涉及一種用于高強構件力學性能試驗的多功能自平衡加載架。

【背景技術】
[0002]為了順應國家節能減排的發展戰略，高性能鋼材越來越被工程界所青睞。隨著材料強度的提高，相同力學性能的構件截面尺寸大幅度減小，然而，高強構件截面的減小反而使其失穩性能突顯，因此對其穩定性能進行研究是高強構件力學性能研究的關鍵內容。實際工程中，鋼結構構件通常作為軸心受力構件和抗側構件，為此對高強鋼構件軸壓承載力、恒定軸壓力下抗彎性能等主要性能加以研究顯得尤為必要，而足尺試驗是研究實際工程試件的力學性能最為精確的手段，但高強材料足尺試件一般承載力高、且試件失穩屬于脆性破壞、危險性大，為此對試驗加載設備要求較高。然而目前國內相關實驗室的壓力機和輔助設備無法滿足高強材料試件的多尺度(構件長度與截面尺寸)、大噸位的軸壓試驗和恒定軸壓下抗彎性能試驗加載需求。


【發明內容】

[0003]為解決上述技術問題，本發明的發明目的在于提供一種用于高強構件力學性能試驗的多功能自平衡加載架，該多功能自平衡加載架可實現多尺度、大噸位軸壓性能試驗和恒定軸壓下抗彎性能試驗加載的雙重功能，通過平面鉸支座和夾具的設置，確保了試件與加載架在加載過程的安全性，同時自平衡加載架通過部件組裝為整體，并坐落在平臺車上，以保證試驗與周邊設施的相對獨立和試驗場地布置的靈活性。
[0004]為實現上述發明目的，本發明提供以下的技術方案:一種高強構件力學性能試驗測試，包括固定試件的第一支座梁、固定軸向力施力裝置的第二支座梁以及固定側向力施力裝置的第三支座梁，所述第一支座梁、第二支座梁以及第三支座梁設置于機架上，還包括傳遞軸向力的傳力梁A以及傳遞側向力的傳力梁B，所述傳力梁A設置于所述第一支座梁的軸向力施力方向上，所述傳力梁B設置于所述第一支座梁的側向力施力方向上，所述軸向力施力方向與側向力施力方向的射線方向呈平行并相對設置或呈鈍角設置，所述第一支座梁通過一第一鉸支座鉸接有一第一夾具和一過渡支架的其中一端，所述傳力梁A通過一第二鉸支座鉸接有一第二夾具，所述傳力梁B通過一第三鉸支座鉸接所述過渡支架的另外一端，所述第一鉸支座、第一夾具、第二鉸支座以及第二夾具的軸線均位于所述軸向力的施力方向上，所述第三鉸支座的軸線位于所述側向力的施力方向上。
[0005]進一步的技術方案，所述第二支座梁設置有千斤頂A，所述千斤頂A沿所述軸向力施力方向施力于所述傳力梁A上，所述第三支座梁設置有千斤頂B，所述千斤頂B沿所述側向力施力方向施力于所述傳力梁B上。
[0006]進一步的技術方案，所述第二支座梁和傳力梁A設置為可沿所述軸向力施力方向移動。
[0007]進一步的技術方案，所述第一鉸支座、第二鉸支座以及第三鉸支座均設置為平面鉸支座，所述第一夾具和第二夾具設置為夾持卡爪。
[0008]進一步的技術方案，所述機架設置于平臺車上，所述機架還設置有臨時固定支架。
[0009]本發明公開的多功能自平衡加載架可進行多尺度高強構件軸壓力學性能試驗測試，即在第二支座梁設置千斤頂A，通過移動傳力梁A和第二鉸支座將力軸向施加到試件上。其創新性體現在:(1)試件端部通過夾具和平面鉸支座的連接保證了試件與加載體系的整體性，從而減小了大噸位加載試驗的安全性；(2)移動支座梁和拉桿對接可以保證多尺度試件的試驗。
[0010]下面介紹本發明的工作原理。
[0011]—、首先對試件施加軸向壓力:利用外在液壓加載設備對第二支座梁與傳力梁A之間安置的千斤頂A逐級施加軸壓力，則千斤頂A將力傳遞給傳力梁A，再通過第二鉸支座傳遞到試件上，在當軸壓力施加到設定的軸壓力的過程中，檢查試件應變片和位儀表測試數據是否出現異常。
[0012]二、隨后對試件施加彎矩側向加載力:當試件加載至恒定軸壓力時，如果試件未出現異常，則液壓源壓力維持恒定，隨后利用另一外在液壓加載設備對第三支座梁與傳力梁B之間設置的千斤頂B逐級施加壓力，直至試件出現整體失穩或者局部失穩破壞，試驗宣告結束。
[0013]本發明公開的多功能自平衡加載架可進行多尺度高強構件恒定軸壓下抗彎力學性能試驗測試，即在第二支座梁設置千斤頂A，且通過傳力梁A和第二鉸支座將力軸向施加到試件上，而在第三支座梁設置千斤頂B，通過傳力梁B、第三鉸支座、過渡支架A以及第一鉸支座將力轉化為彎矩施加到試件端部。其創新性體現在:(1)試件端部與平面鉸支座的連接保證了試件與加載體系的整體性，從而減小了大噸位加載試驗的安全性；(2)第二支座梁設置為可移動的，可以保證多尺度試件的試驗；(3)輔助支架的設置保證了試件軸壓力的恒定。
[0014]由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點:
1、本發明中通過設置平面鉸支座將試件和自平衡加載架連接為一體，防止了試件臨界失穩瞬間的彈出，從而保證試驗過程中的安全；
2、通過設置第三支座梁、移動傳力梁B、第三鉸支座、過渡支架以及第一鉸支座，可通過各個方向的力的加載方式轉化為彎矩施加到試件端部，且輔助支架的設置保證了試件軸壓力的恒定；
3、通過將第二支座梁和傳力梁A設置為可移動的，可適用多尺度試件的試驗研究；
4、自平衡加載架通過部件組裝為整體，并坐落在平臺車上，保證了試驗與周邊設施的相對獨立和試驗場地布置的靈活性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1為本發明公開的高強構件力學性能試驗測試的俯視示意圖；
圖2為本發明公開的高強構件力學性能試驗測試的主視示意圖；
圖3為本發明公開的高強構件力學性能試驗測試的加載示意圖。
[0017]其中，1、試件；2、第一支座梁；20、輔助支架；21、第一鉸支座；22、第一夾具；3、第二支座梁，30、傳力梁A ;31、第二鉸支座；32、第二夾具；33、千斤頂A;4、第三支座梁；40、傳力梁B ;41、第三鉸支座；42、過渡支架；43、千斤頂B ;5、機架；51、拉桿；52、平臺車；53、臨時固定支架。

【具體實施方式】
[0018]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0019]實施例一:
參見圖1-圖3，如其中的圖例所示，一種高強構件力學性能試驗測試，包括固定試件I的第一支座梁2、固定軸向力施力裝置千斤頂A 33的第二支座梁3以及固定側向力施力裝置千斤頂B 43的第三支座梁4、傳遞軸向加載力的傳力梁A 30以及傳遞側向加載力的傳力梁B 40，第一支座梁2、第二支座梁3、第三支座梁4、傳力梁A 30以及傳力梁B 40均設置于機架5上，傳力梁A 30設置于第一支座梁2的軸向力施力方向上并可沿該軸向力施力方向運動，傳力梁B 40設置于第一支座梁2的側向力施力方向上，上述軸向力施力方向與側向力施力方向的射線呈平行且相對設置，第一支座梁2連接有一輔助支架20，輔助支架20通過一第一鉸支座21鉸接有一第一夾具22和一過渡支架42的其中一端，傳力梁A 30通過一第二鉸支座31鉸接有一第二夾具32，傳力梁B 40通過一第三鉸支座41鉸接過渡支架42的另外一端，第一鉸支座21、第一夾具22、第二鉸支座31以及第二夾具32的軸線均位于上述軸向力的施力方向上，第三鉸支座41的軸線位于上述側向力的施力方向上。
[0020]第一鉸支座21、第二鉸支座31以及第三鉸支座41均設置為平面鉸支座，第一夾具22和第二夾具32設置為夾持卡爪。
[0021]為了適應不同長度的試件的測量，第二支座梁3和傳力梁30均設置為可沿機架5的拉桿51的軸向施力方向運動。
[0022]為了方便整個加載架的移動和使用，機架5設置于平臺車52上，機架5還設置有臨時固定支架53。
[0023]下面介紹本發明的實驗過程。
[0024]一、軸向加載力:試件I被夾持于第一夾具22和第二夾具32之間，通過第二支座梁3移動千斤頂A 33至傳力梁A 30的受力處，千斤頂A 33向傳力梁A 30施加設定的軸向力N—定的時間，在軸壓力N施加到設定的軸壓力的過程中，檢查試I件的應變片和位儀表測試數據是否出現異常，即可測試出試件I的軸向力承載力是否合格。
[0025]二、側向加載力:試件I被夾持于第一夾具22和第二夾具32之間，通過第二支座梁3移動千斤頂A 33至傳力梁A 30的受力出，千斤頂A 533向傳力梁A 30施加恒定的軸向力N，通過第三支座梁4移動千斤頂B 43至傳力梁B 40的受力處，千斤頂B 43向傳力梁B 40施加設定的側向力Nm (根據角度和距離，通過Nm換算彎矩M)，過渡支架42將彎矩力Nm傳遞至試件I上，直至試件出現整體失穩或者局部失穩破壞，試驗宣告結束。
[0026]實施例二:
其余與上述實施例一或二相同，不同之處在于，上述軸向力施力方向與上述側向力施力方向呈鈍角設置。
[0027]以上為對本發明實施例的描述，通過對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權利要求】
1.一種用于高強構件力學性能試驗的多功能自平衡加載架，包括固定試件的第一支座梁、固定軸向力施力裝置的第二支座梁以及固定側向力施力裝置的第三支座梁，所述第一支座梁、第二支座梁以及第三支座梁設置于機架上，其特征在于，還包括傳遞軸向力的傳力梁A以及傳遞側向力的傳力梁B，所述傳力梁A設置于所述第一支座梁的軸向力施力方向上，所述傳力梁B設置于所述第一支座梁的側向力施力方向上，所述軸向力施力方向與側向力施力方向的射線方向呈平行并相對設置或呈鈍角設置，所述第一支座梁通過一第一鉸支座鉸接有一第一夾具和一過渡支架的其中一端，所述傳力梁A通過一第二鉸支座鉸接有一第二夾具，所述傳力梁B通過一第三鉸支座鉸接所述過渡支架的另外一端，所述第一鉸支座、第一夾具、第二鉸支座以及第二夾具的軸線均位于所述軸向力的施力方向上，所述第三鉸支座的軸線位于所述側向力的施力方向上。
2.根據權利要求1所述的多功能自平衡加載架，其特征在于，所述第二支座梁設置有千斤頂A，所述千斤頂A沿所述軸向力施力方向施力于所述傳力梁A上，所述第三支座梁設置有千斤頂B，所述千斤頂B沿所述側向力施力方向施力于所述傳力梁B上。
3.根據權利要求1所述的多功能自平衡加載架，其特征在于，所述第二支座梁和傳力梁A設置為可沿所述軸向力施力方向移動。
4.根據權利要求1所述的多功能自平衡加載架，其特征在于，所述第一鉸支座、第二鉸支座以及第三鉸支座均設置為平面鉸支座，所述第一夾具和第二夾具設置為夾持卡爪。
5.根據權利要求1所述的多功能自平衡加載架，其特征在于，所述機架設置于平臺車上，所述機架還設置有臨時固定支架。
【文檔編號】G01N3/20GK104132849SQ201410365854
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月29日 優先權日:2014年7月29日
【發明者】方有珍, 陳赟, 顧天熊 申請人:蘇州中固建筑科技有限公司