专利名称：应用在万能试验机上施加轴心荷载固定支承的实验构件的制作方法
技术领域：
本发明涉及结构试验领域，具体属于应用在万能试验机上施加轴心荷载固定支承的实验构件。
背景技术：
众所周知，在结构试验中，固定支承是最常用到的边界条件之一，其应用在建筑结构中也最为广泛。然而，如何在结构试验中正确有效的模拟固支边界条件，却并不是一个简单的问题。目前，在国内进行的诸多结构试验，尤其是轴心受压试验中，并没有正确有效的模拟固支边界条件，而是较为粗糙的直接将试验构件置于万能试验机中，进行抗压试验，其实并没有考虑试验构件处于何种边界条件，而对其边界进行有效的约束。其结果是导致试验结果偏小，尤其是当试验构件由于锻造加工在尺寸上存在较大的误差，则试验构件与万能试验机并不能紧密接触，他们之间产生的空隙将使得轴心受压构件在试验初期就承受一定大小的边界弯矩而变成偏心受压构件，其结果将导致试验结果进一步偏小，与真实的轴心受压构件承载力之间的差距越来越大。另一方面，将使得相应的有限元数值分析难以准确的模拟轴心受压构件的结构性能，进而无法展开后续的参数分析，最终将导致轴心受压构件的全面分析无法进行，其构件的破坏机理和设计方法也就无从得知。由于特殊构件顶端通过螺栓固定在万能试验机的上方，在试验过程中，试验构件的顶端会预先接触到特殊构件的底部凹槽，而此时并没有接触到特殊构件顶端的半圆球，所以底部凹槽自身的重量会对试验结果产生不利的影响，应在特殊构件安装之前预先称量底部凹槽的自重，并计入之后的试验结果之中。且由于特殊构件顶端通过螺栓固定在万能试验机的上方，操作上不利于不同形状、不同尺寸的试验构件与特殊构件的连接，且特殊构件的操作较为复杂，需谨记操作的具体步骤和先后流程。
发明内容
本发明的目的是提供一种应用在万能试验机上施加轴心荷载固定支承的实验构件，可以有效避免应用在试件底部模拟固支边界轴心荷载的特殊构件，由于半圆球的尺寸大小对模拟固定支承边界条件，施加轴心荷载功能敏感性的影响，制作出一个大小适中的特殊构件，固定在万能试验机上方，就可以方便应用于不同尺寸的试验构件，有效节约了试验成本。本发明的技术方案如下:
应用在万能试验机上施加轴心荷载固定支承的实验构件，包括有顶座、底座，所述顶座下方通过螺栓固定连接有半圆球，半圆球外侧壁上间隔固定设有四个上支座，底座上开有与半圆球相对应的球形凹槽，底座侧壁上固定设有与上支座对应的下支座，上支座与下支座之间连接有吊杆，吊杆与上支座、下支座采用螺纹联接。所述的底座上分布有交叉线状的安装孔。所述的上支座、下支座呈L状。
本发明首先将特殊构件顶端通过螺栓固定在万能试验机的上方，则顶端的半圆球固定，不能自由平动，也不能自由转动。松开4根吊杆上用于吊起特殊构件底部凹槽的4个螺帽，使得凹槽与半圆球之间保持一定大小的空隙，此时底部的凹槽由于螺杆与孔洞之间的空隙可以在一定范围内作微小的平动，但可以在平面外自由转动。将试验构件固定在万能试验机下方，使得试验构件与特殊构件的凹槽之间保持一定的距离。开启万能试验机，使试验构件顶端逐渐接近特殊构件的底部凹槽，直到最终接触。由于底部凹槽存在一定的重量，即使试验构件由于锻造加工在尺寸上存在较大误差，底部凹槽也会在自身重量的作用下自动寻找新的平面，与试验构件顶端紧密接触。之后，试验构件和与其紧密接触的底部凹槽共同运动，逐渐接近特殊构件顶端的半圆球，直到最终接触。然后，施加一定大小的初始荷载，直到特殊构件的底部凹槽与顶端半圆球紧密接触，不再转动为止。紧接着拧紧4根吊杆上用于吊起特殊构件底部凹槽的4个螺帽，约束特殊构件底部凹槽和与其紧密接触的试验构件的平动和转动，最终形成固定支承边界条件，并使得万能试验机施加在试验构件上的作用力为轴心荷载，不产生任何的初始边界弯矩。同时，与4个螺帽配合使用的曲面螺帽垫圈，可以使得特殊构件底部凹槽在与顶端半圆球紧密接触后约束的更为牢固。本发明的有益效果如下:
本发明可以有效避免应用在试件底部模拟固支边界轴心荷载的特殊构件，由于半圆球的尺寸大小对模拟固定支承边界条件，施加轴心荷载功能敏感性的影响，制作出一个大小适中的特殊构件，固定在万能试验机上方，就可以方便应用于不同尺寸的试验构件，有效节约了试验成本。此外，采用4根吊杆吊起特殊构件底部凹槽，可以自由调节底部凹槽与顶端半圆球的距离，有效提高了特殊构件底部凹槽的转动范围，即使试验构件由于锻造加工在尺寸上存在较大误差，也能自动寻找新的平面，与试验构件顶端紧密接触。另外，采用与4个螺帽配合使用的曲面螺帽垫圈，可以有效增加特殊构件底部凹槽的平动范围，且使得特殊构件底部凹槽在与顶端半圆球紧密接触后约束的更为牢固。
图1为本发明的结构示意图。图2为图1的侧视图。
具体实施例方式参见附图，应用在万能试验机上施加轴心荷载固定支承的实验构件，包括有顶座
1、底座2，顶座I下方通过螺栓固定连接有半圆球3，半圆球3外侧壁上间隔固定设有四个上支座4，底座2上开有与半圆球5相对应的球形凹槽6，底座2侧壁上固定设有与上支座对应的下支座8，上支座4与下支座8之间连接有吊杆7，吊杆7与上支座、下支座采用螺纹联接，底座上分布有交叉线状的安装孔9，上支座、下支座呈L状。首先将特殊构件顶端通过螺栓固定在万能试验机的上方，则顶端的半圆球固定，不能自由平动，也不能自由转动。松开4根吊杆上用于吊起特殊构件底部凹槽的4个螺帽，使得凹槽与半圆球之间保持一定大小的空隙，此时底部的凹槽由于螺杆与孔洞之间的空隙可以在一定范围内作微小的平动，但可以在平面外自由转动。将试验构件固定在万能试验机下方，使得试验构件与特殊构件的凹槽之间保持一定的距离。开启万能试验机，使试验构件顶端逐渐接近特殊构件的底部凹槽，直到最终接触。由于底部凹槽存在一定的重量，即使试验构件由于锻造加工在尺寸上存在较大误差，底部凹槽也会在自身重量的作用下自动寻找新的平面，与试验构件顶端紧密接触。之后，试验构件和与其紧密接触的底部凹槽共同运动，逐渐接近特殊构件顶端的半圆球，直到最终接触。然后，施加一定大小的初始荷载，直到特殊构件的底部凹槽与顶端半圆球紧密接触，不再转动为止。紧接着拧紧4根吊杆上用于吊起特殊构件底部凹槽的4个螺帽，约束特殊构件底部凹槽和与其紧密接触的试验构件的平动和转动，最终形成固定支承边界条件，并使得万能试验机施加在试验构件上的作用力为轴心荷载，不产生任何的初始边界弯矩。同时，与4个螺帽配合使用的曲面螺帽垫圈，可以使得特殊构件底部凹槽在与顶端半圆球紧密接触后约束的更为牢固。
权利要求
1.应用在万能试验机上施加轴心荷载固定支承的实验构件，包括有顶座、底座，其特征在于:所述顶座下方通过螺栓固定连接有半圆球，半圆球外侧壁上间隔固定设有四个上支座，底座上开有与半圆球相对应的球形凹槽，底座侧壁上固定设有与上支座对应的下支座，上支座与下支座之间连接有吊杆，吊杆与上支座、下支座采用螺纹联接。
2.根据权利要求1所述的应用在万能试验机上施加轴心荷载固定支承的实验构件，其特征在于:所述的底座上分布有交叉线状的安装孔。
3.根据权利要求1所述的应用在万能试验机上施加轴心荷载固定支承的实验构件，其特征在于:所述的上支座、下支座呈L状。
全文摘要
本发明公开了应用在万能试验机上施加轴心荷载固定支承的实验构件，包括有顶座、底座，所述顶座下方通过螺栓固定连接有半圆球，半圆球外侧壁上间隔固定设有四个上支座，底座上开有与半圆球相对应的球形凹槽，底座侧壁上固定设有与上支座对应的下支座，上支座与下支座之间连接有吊杆，吊杆与上支座、下支座采用螺纹联接。本发明可以有效避免应用在试件底部模拟固支边界轴心荷载的特殊构件，由于半圆球的尺寸大小对模拟固定支承边界条件，施加轴心荷载功能敏感性的影响，制作出一个大小适中的特殊构件，固定在万能试验机上方，就可以方便应用于不同尺寸的试验构件，有效节约了试验成本。
文档编号G01M99/00GK103105307SQ201310013569
公开日2013年5月15日 申请日期2013年1月14日 优先权日2013年1月14日
发明者冯然 申请人:合肥工业大学