组合载荷下大跨度加筋板极限强度试验装置的制作方法

文档序号:13449411
组合载荷下大跨度加筋板极限强度试验装置的制作方法
本实用新型涉及大跨度加筋板极限强度测试技术领域,尤其涉及一种组合载荷下大跨度加筋板极限强度试验装置。

背景技术:
目前,船舶结构的极限状态设计方法逐渐取代传统的许用应力设计方法,极限状态设计的思想是考虑结构在各种可能的载荷状态下的极限状态,明确结构的安全裕度,更趋于可靠和合理。大舱结构由于其通畅性,在滚装船、客滚船和航空母舰等船舶中广泛采用。为了保障舱室的使用性能,首先要保证舱内的通畅性,例如不设置支柱、横舱壁和纵舱壁等支撑结构上。大跨度无支撑甲板作为船舶主要的纵向承力构件,需要承受巨大的纵向拉压载荷,这将给甲板的稳定性和极限承载能力带来更高的要求。一般地,将大跨度甲板视为大跨度加筋板结构,结合其结构特点研究预报其极限强度的方法,对于指导该类结构的设计和保障船舶的生命力至关重要。极限强度试验是极限状态设计中至关重要的内容,尤其是关键部位的结构强度校核、新型结构的选型比较或优化设计,均需结合非线性有限元方法和极限强度校核试验,形成一套极限强度预报方法。目前,加筋板的极限强度试验多针对小型加筋板,且为单载荷压缩,组合载荷下的极限强度试验存在一定的难度,例如对于主甲板,通常还需承受水压、设备载荷等侧向载荷的作用;试验试件的大小受到试验装置的限制,不同大小的加筋板需配套对应的夹具,增加了试验成本;此外,极限强度试验的载荷施加、边界条件模拟、位移测量、加工误差等使得试验过程较为复杂。

技术实现要素:
本实用新型的主要目的在于提供一种组合载荷下大跨度加筋板极限强度试验装置,旨在方便进行组合载荷下的极限强度试验。为实现上述目的,本实用新型提供一种组合载荷下大跨度加筋板极限强度试验装置,包括试验平台、位于试验平台两侧用于提供轴向压力的液压千斤顶系统以及用于测量加筋板试件在某一部位垂向位移的测量装置,其中,所述试验平台包括两长边和两短边围成的矩形框以及罩设于矩形框上的平台板,地基上设有用于供所述长边和短边直线移动的滑道以调整试验平台的大小,所述两长边和两短边安装于地基上对应的滑道上,所述长边上固定有多根长度可调整的拉压杆机构,该拉压杆机构与加筋板试件的延伸板连接以限制加载过程中的垂向位移,实现简支边界条件,平台板上方设有用于施加加筋板试件侧向载荷的充气气囊,所述液压千斤顶系统靠近试验平台一侧设有压力传感器,所述测量装置包括百分表支撑架以及悬挂在百分表支撑架上的百分表。优选地,所述液压千斤顶系统包括固定于地基上的挡块、安装于挡块上的千斤顶基座以及安装于千斤顶基座上的液压千斤顶,所述挡块、千斤顶基座和液压千斤顶均设置有多个,所述压力传感器安装于液压千斤顶的端部。优选地,所述组合载荷下大跨度加筋板极限强度试验装置还包括安装于液压千斤顶端部的过渡铁块,该过渡铁块位于压力传感器与加筋板试件之间,过渡铁块上还镶嵌有可自由转动的滚珠,以实现加载过程中的简支边界条件。优选地,所述拉压杆机构包括固定于长边上的拉压杆基座、同轴设置的两段拉压杆以及连接两段拉压杆的连接套筒,远离拉压杆基座的一段拉压杆上设有螺栓孔,加筋板试件延伸板上的侧边螺栓孔与拉压杆上螺栓孔通过螺栓搭接,实现简支边界条件。优选地,所述百分表支撑架包括位于加筋板试件两侧的两支撑立杆以及连接两支撑立杆的支撑横杆,该支撑横杆的两端通过螺栓固定于支撑立杆上,百分表的底座反向吸附于支撑横杆上。优选地,所述支撑立杆的底部还固定有用于增加其平稳度的支撑架底座。优选地,所述支撑横杆包括方管以及位于方管两侧的两支撑架套筒,支撑架套筒套于所述支撑立杆且通过螺栓与其连接。优选地,同一长边上的多根所述拉压杆机构等间距设置。优选地,所述百分表支撑架和百分表设置有多个。本实用新型提出的组合载荷下大跨度加筋板极限强度试验装置,试验平台的有效支撑面积可调,解决了加筋板的尺寸大小过于受到试验装置的约束的问题。另外,本试验装置并可同时施加侧向均布载荷和轴向压缩载荷,保持加载过程中加筋板四周的简支边界条件,实现垂向位移和轴向位移的测量,方便了进行组合载荷下的极限强度试验。附图说明图1为本实用新型组合载荷下大跨度加筋板极限强度试验装置优选实施例的主视结构示意图;图2为本实用新型组合载荷下大跨度加筋板极限强度试验装置优选实施例的俯视结构示意图;图3为本实用新型组合载荷下大跨度加筋板极限强度试验装置优选实施例的右视结构示意图;图4为本实用新型组合载荷下大跨度加筋板极限强度试验装置中试验平台的结构示意图;图5为本实用新型组合载荷下大跨度加筋板极限强度试验装置中拉压杆机构的结构示意图;图6为本实用新型组合载荷下大跨度加筋板极限强度试验装置中测量装置的结构示意图;图7为加筋板试件的结构示意图。图中:1.挡块,2.千斤顶基座,3.液压千斤顶,4.压力传感器,5.过渡铁块,6.滚珠,7.加筋板试件,8.充气气囊,9.螺栓孔,10.连接套筒,11.拉压杆,12.长边,13.百分表支撑架,14.百分表,15.短边,16.拉压杆基座,17.圆管,18.支撑架套筒,19.方管,20.支撑架底座,21.螺栓,22.骨材,23.延伸板,24.侧边螺栓孔。本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。具体实施方式应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。需要说明的是,在本实用新型的描述中,术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。参照图1至图6,本优选实施例中,一种组合载荷下大跨度加筋板极限强度试验装置,包括用于放置加筋板试件7的试验平台、位于试验平台两侧用于提供轴向压力的液压千斤顶系统以及用于测量加筋板试件7在某一部位垂向位移的测量装置,其中,试验平台包括两长边12和两短边15围成的矩形框以及罩设于矩形框上的平台板,地基上设有用于供长边12和短边15直线移动的滑道以调整试验平台的大小,两长边12和两短边15安装于地基上对应的滑道上,长边12上固定有多根长度可调整的拉压杆机构,该拉压杆机构与加筋板试件7的延伸板23连接以限制加载过程中的垂向位移,实现简支边界条件,平台板上方设有用于施加加筋板试件7侧向载荷的充气气囊8,液压千斤顶系统靠近试验平台一侧设有压力传感器4(实现加载过程中轴向压力的测量),测量装置包括百分表支撑架13以及悬挂在百分表支撑架13上的百分表14。参照图7,为了便于边界条件的模拟,加筋板试件7的四周焊接有延伸板23,延伸板23上设置有侧边螺栓孔24,加筋板试件7上设有多根骨材22。本实施例中,同一长边12上的多根拉压杆机构等间距设置,以对应侧边螺栓孔24。充气气囊8内的气压大小根据所需侧向载荷的大小进行调节,加筋板试件7反向放置在充气气囊8上实现侧向均布压力的施加。参照图1和图2,具体地,液压千斤顶系统包括固定于地基上的挡块1、安装于挡块1上的千斤顶基座2以及安装于千斤顶基座2上的液压千斤顶3(液压千斤顶3的油缸进给方向为水平方向),挡块1、千斤顶基座2和液压千斤顶3均设置有多个且一一对应,压力传感器4安装于液压千斤顶3的端部。通过设置挡块1为液压千斤顶3提供足够的支撑,防止了加载过程中液压千斤顶3可能发生的位移。参照图1和图2,进一步地,本组合载荷下大跨度加筋板极限强度试验装置还包括安装于液压千斤顶3端部的过渡铁块5,该过渡铁块5位于压力传感器4与加筋板试件7之间,过渡铁块5上还镶嵌有可自由转动的滚珠6。加载时,滚珠6与加筋板试件7的延伸板23接触,以实现加载过程中释放转角的简支边界条件,加载过程中加筋板试件7的轴向位移通过测量液压千斤顶3的油缸进程获得。参照图5,具体地,拉压杆机构包括固定于长边12上的拉压杆基座16、同轴设置的两段拉压杆11以及连接两段拉压杆11的连接套筒10,远离拉压杆基座16的一段拉压杆11上设有螺栓孔9,加筋板试件7延伸板23上的侧边螺栓孔24与拉压杆11上螺栓孔9通过螺栓搭接。通过连接套筒10实现拉压杆机构的长度调节。具体地,参照图6,百分表支撑架13包括位于加筋板试件7两侧的两支撑立杆以及连接两支撑立杆的支撑横杆,该支撑横杆的两端通过螺栓21固定于支撑立杆上,百分表14的底座反向吸附于支撑横杆上。支撑立杆采用圆管17制成。支撑横杆包括方管19以及位于方管19两侧的两支撑架套筒18,支撑架套筒18套于支撑立杆且通过螺栓21与其连接。支撑架套筒18和方管19通过焊接连接在一起。进一步地,参照图6,支撑立杆的底部还固定有用于增加其平稳度的支撑架底座20。支撑架底座20焊接于支撑立杆的底部。本组合载荷下大跨度加筋板极限强度试验装置的工作过程如下:首先,将加筋板试件7反向放置在充气气囊8上,以实现侧向均布压力的施加,然后,将延伸板23上的侧边螺栓孔24与拉压杆机构上的螺栓孔9通过螺栓搭接,实现加载过程中限制垂向位移、释放转角的简支边界条件。最后,通过液压千斤顶3对加筋板试件7两侧施加轴向压力。加载过程中加筋板试件7两端的轴向位移通过测量液压千斤顶3的油缸进程获得。加载过程中,加筋板试件7在某一部位的垂向位移通过百分表14测得,测量方法为:试验之前给百分表14一定范围的预压缩,试验过程中百分表14释放的范围即为加筋板试件7的垂向位移,百分表14和百分表支撑架13可根据测量需要设置多个。本实施例提出的组合载荷下大跨度加筋板极限强度试验装置,试验平台的有效支撑面积可调,解决了加筋板的尺寸大小过于受到试验装置的约束的问题。另外,本试验装置并可同时施加侧向均布载荷和轴向压缩载荷,并保持加载过程中加筋板四周的简支边界条件,实现垂向位移和轴向位移的测量,方便了进行组合载荷下的极限强度试验。以上仅为本实用新型的优选实施例,并非因此限制本实用新型的专利范围,凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。...
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