一种用于高强构件力学性能试验的多功能自平衡加载架的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高强构件力学性能试验测试的多功能自平衡加载架，加载架包括固定支座梁、移动支座梁和拉杆等基本构件与移动传力梁、辅助构件、平面铰支座和加载设备共同形成封闭的自平衡试验加载体系，该多功能自平衡加载架可实现多尺度、大吨位轴压性能试验和恒定轴压下抗弯性能试验加载的双重功能，通过平面铰支座和夹具的设置，确保了试件与加载架在加载过程的安全性，同时自平衡加载架通过部件组装为整体，并坐落在平台车上，保证了试验与周边设施的相对独立和试验场地布置的灵活性。
【专利说明】一种用于高强构件力学性能试验的多功能自平衡加载架
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种加载架，特别是涉及一种用于高强构件力学性能试验的多功能自平衡加载架。
【背景技术】
[0002]为了顺应国家节能减排的发展战略，高性能钢材越来越被工程界所青睐。随着材料强度的提高，相同力学性能的构件截面尺寸大幅度减小，然而，高强构件截面的减小反而使其失稳性能突显，因此对其稳定性能进行研究是高强构件力学性能研究的关键内容。实际工程中，钢结构构件通常作为轴心受力构件和抗侧构件，为此对高强钢构件轴压承载力、恒定轴压力下抗弯性能等主要性能加以研究显得尤为必要，而足尺试验是研究实际工程试件的力学性能最为精确的手段，但高强材料足尺试件一般承载力高、且试件失稳属于脆性破坏、危险性大，为此对试验加载设备要求较高。然而目前国内相关实验室的压力机和辅助设备无法满足高强材料试件的多尺度(构件长度与截面尺寸)、大吨位的轴压试验和恒定轴压下抗弯性能试验加载需求。
【发明内容】
[0003]为解决上述技术问题，本发明的发明目的在于提供一种用于高强构件力学性能试验的多功能自平衡加载架，该多功能自平衡加载架可实现多尺度、大吨位轴压性能试验和恒定轴压下抗弯性能试验加载的双重功能，通过平面铰支座和夹具的设置，确保了试件与加载架在加载过程的安全性，同时自平衡加载架通过部件组装为整体，并坐落在平台车上，以保证试验与周边设施的相对独立和试验场地布置的灵活性。
[0004]为实现上述发明目的，本发明提供以下的技术方案:一种高强构件力学性能试验测试，包括固定试件的第一支座梁、固定轴向力施力装置的第二支座梁以及固定侧向力施力装置的第三支座梁，所述第一支座梁、第二支座梁以及第三支座梁设置于机架上，还包括传递轴向力的传力梁A以及传递侧向力的传力梁B，所述传力梁A设置于所述第一支座梁的轴向力施力方向上，所述传力梁B设置于所述第一支座梁的侧向力施力方向上，所述轴向力施力方向与侧向力施力方向的射线方向呈平行并相对设置或呈钝角设置，所述第一支座梁通过一第一铰支座铰接有一第一夹具和一过渡支架的其中一端，所述传力梁A通过一第二铰支座铰接有一第二夹具，所述传力梁B通过一第三铰支座铰接所述过渡支架的另外一端，所述第一铰支座、第一夹具、第二铰支座以及第二夹具的轴线均位于所述轴向力的施力方向上，所述第三铰支座的轴线位于所述侧向力的施力方向上。
[0005]进一步的技术方案，所述第二支座梁设置有千斤顶A，所述千斤顶A沿所述轴向力施力方向施力于所述传力梁A上，所述第三支座梁设置有千斤顶B，所述千斤顶B沿所述侧向力施力方向施力于所述传力梁B上。
[0006]进一步的技术方案，所述第二支座梁和传力梁A设置为可沿所述轴向力施力方向移动。
[0007]进一步的技术方案，所述第一铰支座、第二铰支座以及第三铰支座均设置为平面铰支座，所述第一夹具和第二夹具设置为夹持卡爪。
[0008]进一步的技术方案，所述机架设置于平台车上，所述机架还设置有临时固定支架。
[0009]本发明公开的多功能自平衡加载架可进行多尺度高强构件轴压力学性能试验测试，即在第二支座梁设置千斤顶A，通过移动传力梁A和第二铰支座将力轴向施加到试件上。其创新性体现在:(1)试件端部通过夹具和平面铰支座的连接保证了试件与加载体系的整体性，从而减小了大吨位加载试验的安全性；(2)移动支座梁和拉杆对接可以保证多尺度试件的试验。
[0010]下面介绍本发明的工作原理。
[0011]—、首先对试件施加轴向压力:利用外在液压加载设备对第二支座梁与传力梁A之间安置的千斤顶A逐级施加轴压力，则千斤顶A将力传递给传力梁A，再通过第二铰支座传递到试件上，在当轴压力施加到设定的轴压力的过程中，检查试件应变片和位仪表测试数据是否出现异常。
[0012]二、随后对试件施加弯矩侧向加载力:当试件加载至恒定轴压力时，如果试件未出现异常，则液压源压力维持恒定，随后利用另一外在液压加载设备对第三支座梁与传力梁B之间设置的千斤顶B逐级施加压力，直至试件出现整体失稳或者局部失稳破坏，试验宣告结束。
[0013]本发明公开的多功能自平衡加载架可进行多尺度高强构件恒定轴压下抗弯力学性能试验测试，即在第二支座梁设置千斤顶A，且通过传力梁A和第二铰支座将力轴向施加到试件上，而在第三支座梁设置千斤顶B，通过传力梁B、第三铰支座、过渡支架A以及第一铰支座将力转化为弯矩施加到试件端部。其创新性体现在:(1)试件端部与平面铰支座的连接保证了试件与加载体系的整体性，从而减小了大吨位加载试验的安全性；(2)第二支座梁设置为可移动的，可以保证多尺度试件的试验；(3)辅助支架的设置保证了试件轴压力的恒定。
[0014]由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点:
1、本发明中通过设置平面铰支座将试件和自平衡加载架连接为一体，防止了试件临界失稳瞬间的弹出，从而保证试验过程中的安全；
2、通过设置第三支座梁、移动传力梁B、第三铰支座、过渡支架以及第一铰支座，可通过各个方向的力的加载方式转化为弯矩施加到试件端部，且辅助支架的设置保证了试件轴压力的恒定；
3、通过将第二支座梁和传力梁A设置为可移动的，可适用多尺度试件的试验研究；
4、自平衡加载架通过部件组装为整体，并坐落在平台车上，保证了试验与周边设施的相对独立和试验场地布置的灵活性。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1为本发明公开的高强构件力学性能试验测试的俯视示意图；
图2为本发明公开的高强构件力学性能试验测试的主视示意图；
图3为本发明公开的高强构件力学性能试验测试的加载示意图。
[0017]其中，1、试件；2、第一支座梁；20、辅助支架；21、第一铰支座；22、第一夹具；3、第二支座梁，30、传力梁A ;31、第二铰支座；32、第二夹具；33、千斤顶A;4、第三支座梁；40、传力梁B ;41、第三铰支座；42、过渡支架；43、千斤顶B ;5、机架；51、拉杆；52、平台车；53、临时固定支架。
【具体实施方式】
[0018]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0019]实施例一:
参见图1-图3，如其中的图例所示，一种高强构件力学性能试验测试，包括固定试件I的第一支座梁2、固定轴向力施力装置千斤顶A 33的第二支座梁3以及固定侧向力施力装置千斤顶B 43的第三支座梁4、传递轴向加载力的传力梁A 30以及传递侧向加载力的传力梁B 40，第一支座梁2、第二支座梁3、第三支座梁4、传力梁A 30以及传力梁B 40均设置于机架5上，传力梁A 30设置于第一支座梁2的轴向力施力方向上并可沿该轴向力施力方向运动，传力梁B 40设置于第一支座梁2的侧向力施力方向上，上述轴向力施力方向与侧向力施力方向的射线呈平行且相对设置，第一支座梁2连接有一辅助支架20，辅助支架20通过一第一铰支座21铰接有一第一夹具22和一过渡支架42的其中一端，传力梁A 30通过一第二铰支座31铰接有一第二夹具32，传力梁B 40通过一第三铰支座41铰接过渡支架42的另外一端，第一铰支座21、第一夹具22、第二铰支座31以及第二夹具32的轴线均位于上述轴向力的施力方向上，第三铰支座41的轴线位于上述侧向力的施力方向上。
[0020]第一铰支座21、第二铰支座31以及第三铰支座41均设置为平面铰支座，第一夹具22和第二夹具32设置为夹持卡爪。
[0021]为了适应不同长度的试件的测量，第二支座梁3和传力梁30均设置为可沿机架5的拉杆51的轴向施力方向运动。
[0022]为了方便整个加载架的移动和使用，机架5设置于平台车52上，机架5还设置有临时固定支架53。
[0023]下面介绍本发明的实验过程。
[0024]一、轴向加载力:试件I被夹持于第一夹具22和第二夹具32之间，通过第二支座梁3移动千斤顶A 33至传力梁A 30的受力处，千斤顶A 33向传力梁A 30施加设定的轴向力N—定的时间，在轴压力N施加到设定的轴压力的过程中，检查试I件的应变片和位仪表测试数据是否出现异常，即可测试出试件I的轴向力承载力是否合格。
[0025]二、侧向加载力:试件I被夹持于第一夹具22和第二夹具32之间，通过第二支座梁3移动千斤顶A 33至传力梁A 30的受力出，千斤顶A 533向传力梁A 30施加恒定的轴向力N，通过第三支座梁4移动千斤顶B 43至传力梁B 40的受力处，千斤顶B 43向传力梁B 40施加设定的侧向力Nm (根据角度和距离，通过Nm换算弯矩M)，过渡支架42将弯矩力Nm传递至试件I上，直至试件出现整体失稳或者局部失稳破坏，试验宣告结束。
[0026]实施例二:
其余与上述实施例一或二相同，不同之处在于，上述轴向力施力方向与上述侧向力施力方向呈钝角设置。
[0027]以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种用于高强构件力学性能试验的多功能自平衡加载架，包括固定试件的第一支座梁、固定轴向力施力装置的第二支座梁以及固定侧向力施力装置的第三支座梁，所述第一支座梁、第二支座梁以及第三支座梁设置于机架上，其特征在于，还包括传递轴向力的传力梁A以及传递侧向力的传力梁B，所述传力梁A设置于所述第一支座梁的轴向力施力方向上，所述传力梁B设置于所述第一支座梁的侧向力施力方向上，所述轴向力施力方向与侧向力施力方向的射线方向呈平行并相对设置或呈钝角设置，所述第一支座梁通过一第一铰支座铰接有一第一夹具和一过渡支架的其中一端，所述传力梁A通过一第二铰支座铰接有一第二夹具，所述传力梁B通过一第三铰支座铰接所述过渡支架的另外一端，所述第一铰支座、第一夹具、第二铰支座以及第二夹具的轴线均位于所述轴向力的施力方向上，所述第三铰支座的轴线位于所述侧向力的施力方向上。
2.根据权利要求1所述的多功能自平衡加载架，其特征在于，所述第二支座梁设置有千斤顶A，所述千斤顶A沿所述轴向力施力方向施力于所述传力梁A上，所述第三支座梁设置有千斤顶B，所述千斤顶B沿所述侧向力施力方向施力于所述传力梁B上。
3.根据权利要求1所述的多功能自平衡加载架，其特征在于，所述第二支座梁和传力梁A设置为可沿所述轴向力施力方向移动。
4.根据权利要求1所述的多功能自平衡加载架，其特征在于，所述第一铰支座、第二铰支座以及第三铰支座均设置为平面铰支座，所述第一夹具和第二夹具设置为夹持卡爪。
5.根据权利要求1所述的多功能自平衡加载架，其特征在于，所述机架设置于平台车上，所述机架还设置有临时固定支架。
【文档编号】G01N3/20GK104132849SQ201410365854
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月29日 优先权日:2014年7月29日
【发明者】方有珍, 陈赟, 顾天熊 申请人:苏州中固建筑科技有限公司