一种抗剪疲劳测试仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种抗剪疲劳测试仪，包括气动加载装置、对被测试试件中部进行限位固定的试件套筒、由上至下通过试件套筒对被测试试件左右两端进行循环加载，通过信息采集系统采集荷载过程中的应力值和应变，以及循环加载次数确定试件疲劳强度；被测试试件为水平向布设的圆柱状试件，试件套筒包括内径与圆柱状试件外径一致的外方内圆形套筒，传力机构为固定在外方内圆形套筒正上方的长方体盖板，对试件中部进行限位固定的部件为固定试件套筒，盖板与套筒通过插销部件相连接。本实用新型结构简单、设计合理、操作简便且测试结果稳定可靠，能解决现有材料疲劳强度测试方法存在的操作不便、制造工艺繁琐、测试结果不可靠、制造成本高等问题。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于道路工程材料疲劳强度剪切测试【技术领域】，尤其是涉及一种抗剪 疲劳测试仪。 一种抗剪疲劳测试仪
【背景技术】
[0002] 道路工程材料疲劳强度测定是描述道路工程材料力学特性的重要参数之一，在道 路工程中，道路工程材料的疲劳强度测定是防止道路早期破坏的重要设计参数。但目前，尚 无统一的工程材料疲劳强度测试方法及其相应的测试装置，且受试验机的限制试件一般只 能采用立方体，因而现如今在实验室对道路工程材料疲劳强度进行测试时，均不同程度地 存在测试标准不统一、操作不便、技术复杂、仪器制造工艺繁杂、测试结果不可靠等多种缺 陷和不足。 实用新型内容
[0003] 本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种抗剪 疲劳测试仪，其结构简单、设计合理、制造工艺简单、使用操作简便灵活、自动化程度高、且 测试结果稳定可靠，具有较强的实用性，能有效解决现有道路工程材料疲劳强度测试方法 存在的测试标准不统一、操作不便、仪器制造工艺繁杂、测试结果不可靠等实际问题。
[0004] 为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种抗剪疲劳测试仪，其特 征在于：包括用于水平套装被测试试件的试件套筒、对被测试试件中部进行限位固定的固 定试件套筒、由上至下通过试件套筒对被测试试件的左右两端施加循环加载的施压机构， 所述循环加载的施压机构为配有可编程逻辑控制器（PLC)的加载控制箱的气动加载装置； 所述被测试试件为呈水平向布设的圆柱状试件，所述试件套筒包括内径与所述圆柱状试件 外径一致的外方内圆形左段套筒和右段套筒，所述传力机构为外方内圆形布设于固定试件 套筒正上方的长方体盖板，所述固定试件套筒为对被测试试件中部进行水平限位固定的外 方内圆形夹具，所述外方内圆形试件左、右套筒上顶面开有供所述长方体盖板安装的插销 孔，所述外方内圆形套筒与所述外方内圆形固定试件套筒均呈水平向布设，所述施压机构 的施压元件位于外方内圆形固定试件套筒的正上方。
[0005] 上述一种抗剪疲劳测试仪，其特征是：所述外方内圆形套筒的长度与所述圆柱状 试件的长度不同，所述外方内圆形左侧套筒段与右侧套筒段两侧水平方向均无限位装置。
[0006] 上述一种抗剪疲劳测试仪，其特征是：所述外方内圆形套筒包括左侧套筒段和与 左侧套筒段呈同轴布设的右侧套筒段，所述左侧套筒段与右侧套筒段的结构和尺寸均相 同；所述传力机构的数量为一个，且传力机构固定在左侧套筒段与右侧套筒段的上部；所 述施压机构布设在传力机构的正上方。
[0007] 上述一种抗剪疲劳测试仪，其特征是：所述连接外方内圆形试件套筒与传力机构 的插销，所述插销数量为多个，左、右两段试件套筒上对应开有多个供插销安装的螺纹安装 孔，所述插销的内端部直接插在两段试件套筒的左右两侧内部的螺纹孔中。
[0008] 上述一种抗剪疲劳测试仪，其特征是：所述施压机构包括上压头和与所述上压头 呈同轴布设的下压头，所述下压头固定不动且上压头为连接在PLC施压机构的施压元件。
[0009] 上述一种抗剪疲劳测试仪，其特征是：所述固定试件套筒还包括布设在外方内圆 形固定试件套筒底部且将外方内圆形固定试件套筒水平置于下压头上的水平底板。
[0010] 上述一种抗剪疲劳测试仪，其特征是：所述施压机构为受PLC控制的空气压力机， 所述PLC装置具有显示压力大小和加载频率以及加载次数统计的功能。
[0011] 上述一种抗剪疲劳测试仪，其特征是：所述试件套筒包括搭设在试件套筒正上方 的水平长方形盖板，所述水平长方形平盖板与若干插销组成传力架，且所述施压机构的施 压元件位于所述传力机构的正上方。
[0012] 上述一种抗剪疲劳测试仪，其特征是：所述被测试试件的直径为101. 5mm± 1mm且 其长度为70mm±5mm、100mm±5mm或150mm±10mm ;所述左侧套筒段、右侧套筒段与外方内 圆形固定试件套筒的宽度均相同，且左侧套筒段与右侧套筒段之间的间距与外方内圆形中 间套筒的宽度均相同。
[0013] 本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
[0014] 1、仪器结构简单、安装方便且投入成本低。
[0015] 2、仪器制造工艺简单快捷，便于投入大批量生产。
[0016] 3、仪器适用于多种规格试件。
[0017] 4、测试时，方形仪器的控制水平稳定、较为理想且更加方便。
[0018] 5、测试数据可靠且实验结果稳定。
[0019] 6、使用操作简便灵活且实用价值高，无污染，对周围环境影响小；并且试验数据由 测力装置直接读出，简便、准确。
[0020] 7、自动化程度高，使用效果好，本实用新型采用的加载方式为通过一个固定试件 套筒对装于试件套筒内的试件中部进行水平限位固定，并通过接有PLC控制装置的施压机 构对试件两端（具体是固定试件套筒与试件套筒之间的结合部）施加循环荷载，通过信息 采集系统采集荷载过程中的压力值和应变，以及循环加载次数。本实用新型的工作原理如 下：根据相关弹性力学知识和有限元计算结果，在圆柱状试件中部被固定试件套筒固定且 对试件两端的未固定时，根据疲劳强度和经验对试件两端的未固定端施加垂直循环加载 力，当试件发生剪切断裂时，采集循环加载力的大小以及循环加载次数，从而确定疲劳强 度。
[0021] 综上所述，本实用新型结构简单、设计合理、自动化程度高、使用操作简便且测试 结果稳定可靠，能有效解决现有道路工程材料疲劳强度测试方法存在的测试标准不统一、 操作不便、仪器制造工艺繁杂、测试结果不可靠等实际问题。
[0022] 下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1为本实用新型的使用状态参考图。
[0024] 图2为本实用新型所采用试件套筒的结构示意图。
[0025] 图3为图2的右视图。
[0026] 图4为插销部件示意图。
[0027] 图5为本实用新型所采用试件套筒的立体结构示意图。
[0028] 图6为本实用新型所采用固定试件套筒的立体结构示意图。
[0029] 附图标记说明：
[0030] 1 -被测试试件；2 -试件套筒；2-1左侧套筒段；
[0031] 2-2右侧套筒段；2-3插销孔；3 -固定试件套筒；
[0032] 4 -长方形盖板；4-1插销孔；4-2插销；
[0033] 5 - PLC气动加载装置；5-1气动上压头；5-2下压头；
[0034] 5-3支架；6 - PLC加载控制箱.
【具体实施方式】
[0035] 如图1、图2、图3、图4及图5所示，本实用新型包括：用于水平套装被测试试件1 的试件套筒2、对被测试试件1中部进行限位固定的固定试件套筒3、由上至下通过试件套 筒2对被测试试件1的左右两端施加动态压力的施压机构和对试件套筒2上所受压力进行 实时检测的测力装置，所述施压机构的施力方向为坚直向下。所述被测试试件1为呈水平 向布设的圆柱状试件，所述试件套筒2包括内径与所述圆柱状试件外径一致的外方内圆形 套筒2-1和固定在外方内圆形套筒2正上方的长方体盖板传力机构3,所述固定试件套筒3 为夹装在被测试试件1中部且对被测试试件1中部进行水平限位的外方内圆形限位部件， 所述外方内圆形左段套筒2-1和外方内圆形右段套筒2-2上顶面开有若干个供传力机构与 所述外方内圆形左段套筒2-1和外方内圆形右段套筒2-2连接使用的插销孔2-3,所述外方 内圆形套筒2与所述外方内圆形夹具均呈水平向布设，所述施压机构的施压元件位于外方 内圆形固定试件套筒3的正上方。
[0036] 本实施例中，所述外方内圆形左段套筒2-1和外方内圆形右段套筒2-2的长度与 所述圆柱状试件的长度不相同，且外方内圆形左侧套筒和右侧套筒的两侧水平方向都不需 要对试件进行限位装置，因此本仪器适用于多种长度规格的试件。
[0037] 所述外方内圆形套筒2包括左侧套筒段2-1和与左侧套筒段2-1呈同轴布设的右 侧套筒段2-2,所述左侧套筒段2-1与右侧套筒段2-2的结构和尺寸均相同。所述传力机构 4的数量为一个，且传力机构4分别利用插销4-2布设在左侧套筒段2-1与右侧套筒段2-2 的上部。
[0038] 本实施例中，所述传力机构包括水平长方形盖板4,所述水平长方形盖板4与若干 个插销4-2组成传力架，且所述施压机构的施压元件位于所述传力架的正上方，传力机构4 呈水平布设于施压元件正下方。
[0039] 所述固定试件套筒3外部为方形，内部为圆形，外部的方形可稳定放置于水平地 板上，无需附加部件对其进行限位固定。同时，所述固定试件套筒3水平置于下压头5-2上 的水平面上。
[0040] 实际布设时，多个所述插销4-2沿外方内圆形试件左段套筒2-1和外方内圆形试 件右段套筒2-2的上部顶面方向进行均匀布设，本实施例中，所述插销4-2的数量为四个。
[0041] 所述施压机构包括PLC气动加载装置5和气动上压头5-1与所述气动上压头5-1 呈同轴布设的下压头5-2,所述下压头5-2固定不动且气动上压头5-1为所述施压机构的施 压元件。本实施例中，所述施压机构为PLC气动加载装置5,且当所述施压机构为PLC气动 加载装置5时，下压头5-2为承载试件的底座，所述测力装置为PLC加载装置5自带的测试 设备。实际使用时，所述施压机构也可以为循环加载的压力机。
[0042] 实际使用过程中，所述被测试试件1的直径为101. 且其长度为 70mm±5mm、100mm±5mm或150mm± 10mm。所述左侧套筒段2-1、右侧套筒段2-2与外方内圆 形固定试件套筒3的宽度均相同，且左侧套筒段2-1与右侧套筒段2-2之间的间距与外方 内圆形固定试件套筒3的宽度均相同。本实施例中，所述被测试试件1的直径为101. 5_ 且其长度为1〇〇_，所述左侧套筒段2-1、右侧套筒段2-2与外方内圆形固定试件套筒3的 宽度均为30_。实际测试时，所述被测试试件1为水泥混凝土、浙青混凝土、改良土或重塑 土试样，且可根据具体需要，对被测试试件1的大小尺寸进行相应调整。
[〇〇43] 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根 据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍 属于本实用新型技术方案的保护范围内。
【权利要求】
1. 一种抗剪疲劳测试仪，其特征在于：包括用于水平套装被测试试件（1)的试件套筒 (2) 、对被测试试件（1)中部进行限位固定的固定试件套筒（3)、由上至下通过试件套筒（2) 对被测试试件（1)的左右两端施加循环荷载、传力机构（4)和对试件套筒（2)上所受压力 进行实时检测信息采集系统，所述的循环荷载由PLC气动加载装置（5)实施；所述被测试试 件（1)为呈水平向布设的圆柱状试件，所述试件套筒（2)包括内径与所述圆柱状试件外径 一致的外方内圆形左侧套筒（2-1)和外方内圆形右侧套筒（2-2)，传力机构为布设在试件 套筒（2)正上方的长方体盖板（4)，所述固定试件套筒（3)为夹装在被测试试件（1)中部且 对被测试试件（1)中部进行水平限位固定的外方内圆形夹具，所述外方内圆形套筒（2)中 部开有供所述外方内圆形夹具安装的外方内圆形安装口，所述外方内圆形套筒（2)与所述 外方内圆形固定试件套筒（3)均呈水平向布设，所述施压机构的施压元件位于外方内圆形 套筒（2)的正上方和正下方。
2. 按照权利要求1所述的一种抗剪疲劳测试仪，其特征在于：所述试件套筒（2-1)与 固定试件套筒（3)外形均为外方内圆形，所述套筒内圆直径与被测试试件（1)外径尺寸相 同。
3. 按照权利要求1或2所述的一种抗剪疲劳测试仪，其特征在于：所述外方内圆形套 筒（2)包括左侧套筒段（2-1)和与左侧套筒段（2-1)呈同轴布设的右侧套筒段（2-2)，所述 左侧套筒段（2-1)与右侧套筒段（2-2)的结构和尺寸均相同，左侧套筒头和右侧套筒形状、 长度完全一样，且外方内圆形套筒（2)对被测试试件（1)两端无约束。
4. 按照权利要求1所述的一种抗剪疲劳测试仪，其特征在于：所述传力机构（4)的数 量为一个，且传力机构（4)通过插销（4-1)分别布设在左侧套筒段（2-1)与右侧套筒段 (2-2)上的插销孔（2-3)上，所述插销（4-2)数量为多个。
5. 按照权利要求1所述的一种抗剪疲劳测试仪，其特征在于：所述固定试件套筒（3) 外部为方形，可稳定固定于平面上，直接实现对试件的限位，套筒内径与试件外径尺寸一 致。
6. 按照权利要求1和5所述的一种抗剪疲劳测试仪，其特征在于：所述固定试件套筒 (3) 外形与所述外方内圆形套筒（2-1)外形完全相同，均为外方内圆形，外方内圆形套筒 (2-1)上开有若干插销孔（2-3)，实验过程中所述外方内圆形套筒（2)带插销孔的一方坚直 向上，所述固定试件套筒（3)相比于所述外方内圆形套筒（2)沿筒上的过圆心的轴线旋转 180°使用，保证三个部件中的圆呈同轴布设，且试件套筒（3)和传力机构（4)之间具有间 隙。
7. 按照权利要求1所述的一种抗剪疲劳测试仪，其特征在于：所述施压机构包括PLC 气动加载装置（5)、气动上压头（5-1)和与所述气动上压头（5-1)呈同轴布设的下压头 (5-2)，所述下压头（5-2)固定不动且气动上压头（5-1)为所述施压机构的施压元件。
8. 按照权利要求1所述的一种抗剪疲劳测试仪，其特征在于：所述施压机构为PLC气 动加载装置（5)或可循环加载的压力机；且当所述施压机构为PLC气动加载装置（5)时，下 压头（5-2)为测试仪的底座。
9. 按照权利要求1所述的一种抗剪疲劳测试仪，其特征在于：所述传力机构为水平长 方体盖板（4)，所述水平长方体盖板（4)与若干个插销（4-1)组成传力架，且所述施压机构 的施压元件位于所述传力机构的正上方。
10.按照权利要求4所述的一种抗剪疲劳测试仪，其特征在于：所述被测试试件（1)的 直径为101. 5_± 1_且其长度为70_±5_、100mm + 5mm或150mm土 10mm ;所述左侧套筒 段（2-1)、右侧套筒段（2-2)与外方内圆形套筒（3)的宽度均相同，且左侧套筒段（2-1)与 右侧套筒段（2-2)之间的间距与外方内圆形套筒（3)的宽度均相同。
【文档编号】G01N3/24GK203894123SQ201420112355
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年3月9日 优先权日:2014年3月9日
【发明者】孙乐, 李晓军 申请人:西安科技大学