一种万能试验机的加载夹具的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种万能试验机的加载夹具，它在加载圆盘（1）底面焊接一个以加载圆盘中心对称的金属梯形梁（2），金属梯形梁（2）的长度为加载圆盘直径的3?6倍，金属梯形梁（2）的宽度不大于加载圆盘直径且不小于加载圆盘半径，金属梯形梁（2）的底面为长方形平面，金属梯形梁（2）的顶面与加载圆盘（1）的底面连接。本实用新型的优点是：试验时克服了加载圆盘所限制的试件尺寸问题，能对长条形试件均匀加载进行试验。
【专利说明】
一种万能试验机的加载夹具
技术领域
[0001]本实用新型涉及岩土工程试验设备，具体涉及一种万能试验机的加载夹具。
【背景技术】
[0002]岩石及其类似材料的压缩试验，对于研究岩石的强度问题、岩石的破坏特性和岩石中已有裂纹在压缩条件下的扩展问题等等具有重大的研究意义，试验机的加载夹具成为了能否完成试验的约束条件。
[0003]现有万能试验机中，加载圆盘用于将荷载从万能试验机传递给试件，常用的单轴加压设备加载荷载能达到2000KN，可是加载圆盘却限制了所能加压的试件大小，一般实验室加载圆盘的尺寸以Φ 10mm居多，所以对于一些大尺寸的岩样，在加载荷载能力允许的情况下，因加载圆盘尺寸小而无法进行实验。
[0004]对于较大的试件的压缩试验，通常选用更大规格的加载设备，这意味着新的设备的引入、更多资金的投入，这无疑也是一种资源的浪费。
[0005]另外，针对一些平面应力、应变问题或是长条形的大尺寸试件，采用加载圆盘对试件进行均匀加载是不合理的。所以需要改变试验机的加载夹具。
【实用新型内容】
[0006]针对现有万能试验机存在的问题，本实用新型所要解决的技术问题就是提供一种万能试验机的加载夹具，它能够适应大尺寸试件，特别是长条形的大尺寸试件均匀加载试验。
[0007]本实用新型所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它在加载圆盘底面焊接一个以加载圆盘中心对称的金属梯形梁，金属梯形梁的长度为加载圆盘直径的3-6倍，金属梯形梁的宽度不大于加载圆盘直径且不小于加载圆盘半径，金属梯形梁的底面为长方形平面，金属梯形梁的顶面与加载圆盘底面连接。
[0008]本实用新型材料采用45号钢，经过渗碳处理，其表面含碳量0.8-1.2%，芯部含碳量在0.1?0.25%，再经热处理，表面可以获得很高的硬度(HRC58?62)，芯部硬度低，耐冲击，在加载过程中(加载轴压< 1000KN)其变形能满足要求。
[0009]本实用新型由上、下两个加载夹具组成，且两个加载夹具相同；两个加载夹具分别置于试验用试件的底部和顶部，用于将荷载从万能试验机传递给试件。
[0010]在现有万能试验机上，本实用新型替换了原来的加载圆盘，其优点是:试验时克服了加载圆盘所限制的试件尺寸问题，能对长条形试件均匀加载进行试验。
【附图说明】
[0011]本实用新型的【附图说明】如下:
[0012]图1为本实用新型的结构示意图；
[0013]图2为本实用新型一个实施例的主视图；
[0014]图3为图2所示实施例的俯视图；
[0015]图4为图2所不实施例的左视图；
[0016]图5为图2所示实施例的数值模拟变形图。
[0017]图中:1.加载圆盘;2.金属梯形梁;3.卡环头。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明:
[0019]如图1所示，本实用新型是在加载圆盘I底面焊接一个以加载圆盘中心对称的金属梯形梁2，金属梯形梁2的长度为加载圆盘直径的3-6倍，金属梯形梁2的宽度不大于加载圆盘直径且不小于加载圆盘半径，金属梯形梁2的底面为长方形平面，金属梯形梁2的顶面与加载圆盘I的底面连接。
[0020]与现有万能试验机利用卡环头的沉头螺纹固定加载圆盘的一样，本实用新型也是通过卡环头3固定在万能试验机上、下两端的。
实施例
[0021]本实施例如图2、图3和图4所示，加载圆盘I直径为常规尺寸Φ100mm，加载圆盘的高度为100 mm，金属梯形梁2的长520mm、宽50mm，金属梯形梁的底面与顶面之间的距离为102.5 mm，金属梯形梁的梯形底角为14°。
[0022]在进行单轴压缩试验时，现有万能试验机采用的是上、下端两个规格均为Φ100mm的加载圆盘，将荷载从万能试验机传递给试件，最大加载荷载2000KN。
[0023]拟对截面尺寸为500mmX 50mm的岩石材料施加< 40MPa的均勾荷载。在现有万能试验机上，用螺丝刀松开固定卡环头的螺栓，取下现有的上、下端加载圆盘，安装上本实用新型，在进行试件加压前，应当验证本实用新型的可靠性:在荷载作用下，加载压头可能会发生不均匀变形而引起试件受力不均，达不到预期效果。因为在加载过程中，加载是通过对试件产生位移挤压而形成的，同样的，该加载夹具也会受到相同的力，由于本实用新型属于悬挑结构，中间跟两端会产生位移变形差，为了保证是均布加压，这种位移差值应该尽量小，这里取的是0.5%作为控制线，所以选定最大加载荷载为40MPa。
[0024]可靠性验证的方法是:
[0025]通过有限元分析软件Abaqus对本实用新型进行简单受力分析:假定全截面520mmX50mm区域全部受到40MPa(取预期加载的最大荷载)的均布荷载，分析其变形情况。所得的结果如图5所示，图中a、b、c号节点处的位移变形值分别为1.31 Imm、0.104mm、1.31 Imm，于是
a、c号节点相对b号节点的变形位移差值为1.207mm，相对变形转角为:1.207/260*100%=
0.46%。
[0026]现有万能试验机都是通过位移增量来对试件产生压力荷载，在40MPa的荷载作用下，加载支架两侧与中间位移变形差在0.46%，属于能接受范围，可近似看作是均匀加载的，也就是说40MPa的荷载适用于本实施例。
[0027]可靠性验证结果表明:本实用新型是可靠性。然后，将试件放在本实用新型上，开始进行加载，通过压力盒读数加载到预期荷载。
【主权项】
1.一种万能试验机的加载夹具，其特征是:在加载圆盘(I)底面焊接一个以加载圆盘中心对称的金属梯形梁(2)，金属梯形梁(2)的长度为加载圆盘直径的3-6倍，金属梯形梁(2)的宽度不大于加载圆盘直径且不小于加载圆盘半径，金属梯形梁(2)的底面为长方形平面，金属梯形梁(2)的顶面与加载圆盘(I)的底面连接。
【文档编号】G01N3/04GK205538450SQ201620070697
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月26日
【发明人】周小平, 马稳, 毕靖, 程浩, 王允腾
【申请人】重庆大学