一种基于电磁场模拟复杂荷载的试验装置及其试验方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及力学测试技术领域，尤其是涉及一种基于电磁场模拟复杂荷载的试验装置及其试验方法。
【背景技术】
[0002]模型试验是机械、车辆、水利、交通、建筑等工程领域研究的重要手段。对一些重点工程、大型构件、桥梁、高层建筑等，都要在设计前后对其做整体或局部模型试验。
[0003]通过在模型构件上进行各种不利荷载试验，获取模型构件的静力效应与动力响应，以便检查设计缺陷。然而，传统的静力加载主要是以集中荷载或均布荷载的方式实现，荷载大小难以变化，无法模拟复杂的荷载情况；动态加载则主要以激振器为主，通过增加激振器的个数实现多点加载，无法产生连续性的信号。实践证明，由于目前荷载模拟技术的限制，造成模型试验结果与工程实际还存在一定的差别，没有达到精确地预测系统性能的目的。
[0004]利用现有的荷载模拟技术难以对具有凹凸不平表面的模型构件施加面荷载，不能模拟各种复杂荷载。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种基于电磁场模拟复杂荷载的试验装置及其试验方法，其荷载大小变化调节简便，可模拟复杂的荷载。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为:
[0007]—种基于电磁场模拟复杂荷载的试验装置，包括载荷模拟结构和电流控制器，所述载荷模拟结构包括框架结构、基板以及一组电磁线圈，所述基板可设在框架结构的各个面上，基板上设有用于固定电磁线圈的安装孔，每一组电磁线圈均与电流控制器相连。
[0008]所述框架结构包括梁柱和连接接头，所述连接接头上设有三个插孔，通过梁柱和连接接头形成立方体的框架结构。
[0009]所述电磁线圈包括磁芯、线圈、导磁套，所述线圈套绕在磁芯上，导磁套套在线圈外。
[0010]所述安装孔为一组，矩阵布置设在基板上。
[0011 ] 所述梁柱上设有凹槽，基板可插入凹槽内。
[0012]所述基板上的安装孔边缘设有一对凹槽，磁芯上的一对接头分别设在磁芯两侧，一对凹槽与一对接头相对应，凹槽内设有用于卡住接头的弹簧卡，弹簧卡与电流控制器相连。
[0013]所述基板上设有用于与电流控制器相连的插接头，基板上设有印刷电源线，基板的插接头与弹簧卡之间通过印刷电源线相连。
[0014]所述磁芯为软磁性材料制成。
[0015]—种利用所述基于电磁场模拟复杂荷载的试验装置对非铁磁性模型结构的试验方法，包括以下步骤:
[0016]1)将磁感应材料黏贴在需要施加荷载的被测试的模型结构表面上；
[0017]2)将待测模型结构放入框架结构中；
[0018]3)接通电磁线圈的电流，通过电流控制器对电磁线圈的电流大小进行调节，以改变施加在模型结构上的受力。
[0019]其中，所述步骤1)中的磁感应材料为铁片。
[0020]本发明与现有技术相比，具有以下优点:
[0021]电磁力通过改变电流大小来控制，调节简便，利用电磁力可以非常准确地模拟各种复杂静荷载、动荷载，可以全方位的作用在模型结构上，可对各种复杂载荷进行模拟，还可以对具有凹凸不平表面的模型构件施加面荷载，操作简便，易于实施，应用范围广。
【附图说明】
[0022]下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明:
[0023]图1为本发明试验装置结构示意图。
[0024]图2为本发明载荷t旲拟结构不意图。
[0025]图3为本发明电磁线圈结构示意图。
[0026]图4为本发明基板局部结构示意图。
[0027]图5为本发明框架结构示意图。
[0028]图6为本发明控制面板结构示意图。
[0029]图中:1.载荷模拟结构、101.梁柱、102.连接接头、103.基板、201.磁芯、202.线圈、203.导磁套、3.电流控制器、301.电流显示屏、302.电磁线圈编号、303.通道切换按键、304.1/O输出接口、305.手动/自动开关、306.清零复位开关、307.电流手动调节旋钮、308.电源开关。
【具体实施方式】
[0030]下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明。
[0031]如图1至图6所示，该基于电磁场模拟复杂荷载的试验装置，包括载荷模拟结构1和电流控制器3，载荷模拟结构1包括框架结构、基板103以及一组电磁线圈，基板103可设在框架结构的各个面上，基板上设有用于固定电磁线圈的安装孔，每一组电磁线圈均与电流控制器3相连。
[0032]具体结构为，框架结构为立方体的框架结构，框架结构包括一组梁柱101和一组连接接头102，连接接头102上设有三个插孔，梁柱101的端部插入连接接头102的插孔中，通过梁柱101和连接接头形成立方体的框架结构，框架结构强度大。
[0033]基板103上设有一组安装孔，安装孔矩阵布置，安装孔与电磁线圈相适配，电磁线圈可插入安装孔中。其中，基板和框架结构的材料均为非导磁材料，如非导磁的铝合金。
[0034]梁柱101上设有凹槽，基板可插入凹槽内。基板103可以根据不同模型试验的要求，分别或同时放置在框架结构不同平面(即上、下平面，左、右平面，前、后平面)的凹槽中，实现各种方位的荷载模拟。
[0035]电磁线圈包括磁芯201、线圈202、导磁套203，线圈202套在磁芯201上，导磁套203套在线圈上。其中，磁芯为软磁性材料制成，放大磁场；通过线圈外部的导磁套进行导磁，减少相邻电磁线圈的相互影响，在电磁线圈端部产生均勾的磁场，保证试验结果的准确性。
[0036]电流控制器3上设有用于与电源相连的电源连接线和用于与电