一种轻质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轻质抗剪疲劳测试仪，包括用于水平套装被测试件的试件套筒一、试件套筒二和试件套筒三，以及用于施加在试件套筒三上进而对被测试件施加循环荷载的施压机构，施压机构由气动加载装置从上至下通过试件套筒三对被测试试件中部进行循环加载，通过信息采集系统采集荷载过程中的压力值和循环加载次数确定试件疲劳强度，被测试件为呈水平向布设的圆柱状试件，试件套筒一、试件套筒二和试件套筒三均为拱形，结构和尺寸均相等，均开设有与被测试件相配合且偏心布设的半圆孔，测试套筒一和测试套筒二的下端面连接有安装在施压机构上的水平限位板。该疲劳测试仪既能够应用于双向剪切疲劳测试，又能应用于层间剪切疲劳测试。
【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测试【技术领域】，尤其是涉及一种轻质抗剪 疲劳测试仪。 一种轻质抗剪疲劳测试仪
【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，提供一种轻质 抗剪疲劳测试仪，其结构简单、设计合理、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] 为解决上述现有技术上的不足，本实用新型采用的技术方案是：一种轻质抗剪疲 劳测试仪，其特征在于：包括用于水平套装被测试件的试件套筒一、试件套筒二和试件套筒 三，以及用于施加在试件套筒一、试件套筒二或试件套筒三上进而对被测试件施加循环加 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，所述加载控制箱和气动加载装置由传压管连接，所述施压机构上带有测力 装置、频率测试功能以及电子显示屏，所述施压机构的施压元件位于拱形试件套简三的正 上方，所述被测试件为呈水平向布设的圆柱状试件，所述试件套筒一、试件套筒二和试件套 筒三均为拱形，所述测试套筒一、测试套筒二和测试套筒三上均开设有与被测试件相配合 且偏心布设的半圆孔，所述测试套筒一、测试套筒二和测试套筒三中任意两个的下端面连 接有安装在施压机构上的水平限位板，所述拱形测试套筒一、测试套筒二和测试套筒三顶 面均开有供所述水平限位板安装的插销孔，所述测试套筒一、测试套筒二和测试套筒三的 结构和尺寸均相等。
[0005] 上述的一种轻质抗剪疲劳测试仪，其特征在于：所述施压机构包括气动上压头和 与所述气动上压头呈同轴布设的下压头，所述下压头为固定设置且气动上压头为所述施压 机构的施压元件，所述水平限位板安装在下压头上。
[0006] 上述的一种轻质抗剪疲劳测试仪，其特征在于：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。
[0007] 上述的一种轻质抗剪疲劳测试仪，其特征在于：所述测试套筒一、测试套筒二和测 试套筒三上靠近半圆孔的端面均设置有至少两个螺纹孔，所述测试套筒一、测试套筒二和 测试套筒三上远离半圆孔的端面设置有至少两个螺纹孔，所述水平限位板上设置有至少六 个且与所述螺纹孔相对应的安装孔。
[0008] 上述的一种轻质抗剪疲劳测试仪，其特征在于：所述试件套筒三位于试件套筒一 和试件套筒二之间，所述试件套筒一和试件套筒二与水平限位板相连接，所述试件套筒三 的上端面伸出试件套筒一和试件套筒二，所述试件套筒三的下端面与水平限位板之间具有 间隙。
[0009] 上述的一种轻质抗剪疲劳测试仪，其特征在于：所述试件套筒一和试件套筒二上 的螺纹孔通过销轴与水平限位板左侧部和右侧部的安装孔相连接。
[0010] 上述的一种轻质抗剪疲劳测试仪，其特征在于：所述试件套筒三位于试件套筒一 和试件套筒二之间，所述试件套筒二和试件套筒三与水平限位板相连接，所述试件套筒一 的上端面伸出试件套筒二和试件套筒三，所述试件套筒一的下端面与水平限位板之间具有 间隙。
[0011] 上述的一种轻质抗剪疲劳测试仪，其特征在于：所述试件套筒二和试件套筒三上 的螺纹孔通过销轴分别与水平限位板侧部以及中部的安装孔相连接。
[0012] 本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
[0013] 1、仪器结构简单、安装方便且投入成本低。
[0014] 2、仪器制造工艺简单快捷，便于投入大批量生产，且适用于多种规格试件。
[0015] 3、测试时方形仪器的控制水平稳定较为理想且更加方便，测试数据可靠且实验结 果稳定。
[0016] 4、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。
[0017] 5、本实用新型试件套筒一、试件套筒二和试件套筒三能够进行灵活调整，既能够 应用于双向疲劳强度测试，又能应用于层间疲劳强度测试。
[0018] 6、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 试件中部施加循环加载，通过信息采集系统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。
[0019] 综上所述，本实用新型结构简单、设计合理、自动化程度高、制造耗材量小、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、耗材量大、测试结果不可靠等实际问题。
[0020] 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】
[0021] 图1为本实用新型第一种实施方式的整体结构示意图。
[0022] 图2为本实用新型第一种实施方式中试件套筒一、试件套筒二和试件套筒三的组 合关系不意图。
[0023] 图3为本实用新型第二种实施方式中试件套筒一、试件套筒二和试件套筒三的组 合关系不意图。
[0024] 图4为本实用新型试件套筒一（试件套筒二，试件套筒三）的结构示意图。
[0025] 图5为本实用新型水平限位板的结构示意图。
[0026] 附图标记说明：
[0027] 1-被测试件；2-1试件套筒一；2-2试件套筒二；
[0028] 2-3试件套筒三；3-水平限位板；4-PLC气动加载装置；
[0029] 4-1-气动上压头；4-2-下压头；4-3支架；
[0030] 5-传压管； 6-PLC加载控制箱；7-螺纹孔；
[0031] 8一半圆孔；9一安装孔。
【具体实施方式】
[0032] 如图1所示的一种轻质抗剪疲劳测试仪，包括用于水平套装被测试件⑴的试件 套筒一（2-1)、试件套筒二（2-2)和试件套筒三（2-3)，以及用于施加在试件套筒一（2-1)、 试件套筒二（2-2)或试件套筒三（2-3)上进而对被测试件（1)施加循环加载的气动加载 装置（4)，所述气动加载装置（4)上设有显示压力大小和加载频率以及加载次数统计的功 能，所述被测试件（1)为呈水平向布设的圆柱状试件，所述试件套筒一（2-1)、试件套筒二 (2-2)和试件套筒三（2-3)均为拱形，所述测试套筒一（2-1)、测试套筒二（2-2)和测试套 筒三（2-3)上均开设有与被测试件（1)相配合且偏心布设的螺纹孔（7)，所述测试套筒一 (2-1)、测试套筒二（2-2)的下端面安装在水平限位板（3)上，所述测试套筒一（2-1)、测试 套筒二（2-2)和测试套筒三（2-3)的结构和尺寸均相等。
[0033] 如图1所示，所述气动加载装置4包括气动上压头（4-1)和与所述气动上压头 (4-1)呈同轴布设的下压头（4-2)，所述下压头（4-2)为固定设置且上压头（4-1)为所述气 动加载装置（4)的施压元件，所述水平限位板（3)安装在下压头（4-2)上。所述气动加载 装置（4)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，所述加载控制箱 和气动加载装置由传压管（5)连接，所述测力装置为PLC加载控制箱自带的测试设备。所 述气动加载装置（4)也可以为其他循环加载压力机。
[0034] 结合图2、图4和图5,本实施例中，所述测试套筒一（2-1)、测试套筒二（2-2)和测 试套筒三（2-3) -端面均设置有至少两个螺纹孔（7)，所述测试套筒一（2-1)、所述水平限 位板（3)上设置有至少六个且与所述螺纹孔（7)相对应的安装孔（9)。
[0035] 如图2所示，所述试件套简三（2-3)位于试件套筒一（2-1)和试件套筒二（2-2) 之间，所述试件套筒一（2-1)和试件套筒二（2-2)与水平限位板（3)相连接，所述试件套筒 三（2-3)的上端面伸出试件套筒一（2-1)和试件套筒二（2-2)，所述试件套筒三（2-3)的下 端面与水平限位板（3)之间具有间隙。所述试件套筒一（2-1)和试件套筒二（2-2)上的螺 纹孔（7)通过销轴与水平限位板（3)左侧部和右侧部的安装孔（9)相连接。
[0036] 本实施例中，该疲劳强度剪测试仪适用于双向剪切测试，在实际使用过程中，所述 被测试件（1)的直径为101. 5mm±lmm且其长度为70mm±5mm、80mm±5mm或150mm±10mm ; 所述试件套筒一（2-1)和试件套筒二（2-2)之间的间距与试件套筒三（2-3)的宽度相同。 实际测试时，所述被测试件（1)为水泥混凝土、浙青混凝土、改良土或重塑土试样。所述试 件套筒一（2-1)的左侧和试件套筒二（2-2)的右侧水平方向都不需要对待测试件（1)进 行限位装置，因此本实用新型适用于多种长度规格的试件，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。
[0037] 本实施例的加载方式是：通过试件套筒三（2-3)对被测试件（1)的中部进行水平 限位固定，并通过施压机构（4)对被测试件（1)施加循环加载，根据疲劳强度的经验值对试 件中端施加垂直循环加载力，当试件发生疲劳剪切断裂时，采集循环加载力的大小以及循 环加载次数，从而确定被测试件（1)的疲劳强度。
[0038] 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. 一种轻质抗剪疲劳测试仪，其特征在于：包括用于水平套装被测试件（1)的试件套 筒一（2-1)、试件套筒二（2-2)和试件套筒三（2-3)，以及用于施加在试件套筒上进而对被 测试件（1)施循环加载的施压机构（4)，所述循环加载的施压机构（4)为配有可编程逻辑控 制器（PLC)的加载控制箱和气动加载装置，所述加载控制箱和气动加载装置由传压管（5) 连接，所述施压机构上带有测力装置、频率测试功能以及电子显示屏，所述施压机构的施压 元件位于拱形试件套筒三的正上方，所述被测试件（1)为呈水平向布设的圆柱状试件，所 述试件套筒一（2-1)、试件套筒二（2-2)和试件套筒三（2-3)均为拱形，所述测试套筒一 (2-1)、测试套筒二（2-2)和测试套筒三（2-3)上均开设有与被测试件（1)相配合且偏心布 设的半圆孔（8)，所述测试套筒一（2-1)、测试套筒二（2-2)和测试套筒三（2-3)中任意两 个的下端面连接有安装在施压机构（4)上的水平限位板（3)，所述测试套筒一（2-1)、测试 套筒二（2-2)和测试套筒三（2-3)的结构和尺寸均相等。
2. 根据权利要求1所述的一种轻质抗剪疲劳测试仪，其特征在于：所述施压机构（4) 包括气动上压头（4-1)和与所述上压头（4-1)呈同轴布设的下压头（4-2)，所述下压头 (4-2)固定设置且上压头（4-1)为所述施压机构（4)的施压元件，所述水平限位板（3)安装 在下压头（4-2)上。
3. 根据权利要求2所述的一种轻质抗剪疲劳测试仪，其特征在于：所述施压机构包括 PLC气动加载装置（4)、气动上压头（4-1)和与所述气动上压头（4-1)呈同轴布设的下压头 (4-2)，所述下压头（4-2)固定不动且气动上压头（4-1)为所述施压机构的施压元件。
4. 根据权利要求1所述的一种轻质抗剪疲劳测试仪，其特征在于：所述施压机构为PLC 气动加载装置（4)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（4)时， 下压头（4-2)为测试仪的底座。
5. 根据权利要求1或2所述的一种轻质抗剪疲劳测试仪，其特征在于：所述测试套筒 一（2-1)和测试套筒二（2-2)上靠近半圆孔（8)的一端面均设置有至少两个螺纹孔（7)，所 述测试套筒一（2-1)，所述水平限位板（3)上设置有至少六个且与所述螺纹孔（7)相对应的 安装孔（9)。
6. 根据权利要求4所述的一种轻质抗剪疲劳测试仪，其特征在于：所述试件套筒三 (2-3)位于试件套筒一（2-1)和试件套筒二（2-2)之间，所述试件套筒一（2-1)和试件套筒 二（2-2)与水平限位板（3)相连接，所述试件套筒三（2-3)的上端面伸出试件套筒一（2) 和试件套筒二（2-2)，所述试件套筒三（2-3)的下端面与水平限位板（3)之间具有间隙。
7. 根据权利要求5所述的一种轻质抗剪疲劳测试仪，其特征在于：所述试件套筒一 (2-1)和试件套筒二（2-2)上的螺纹孔（7)通过销轴与水平限位板（3)左侧部和右侧部的 安装孔（9)相连接。
8. 根据权利要求4所述的一种轻质抗剪疲劳测试仪，其特征在于：所述试件套筒三 (2-3)位于试件套筒一（2-1)和试件套筒二（2-2)之间，所述试件套筒一（2-1)和试件套筒 二（2-2)与水平限位板（3)相连接，所述试件套筒一（2-1)的上端面伸出试件套筒二（2-2) 和试件套筒三（2-3)，所述试件套筒一（2-1)的下端面与水平限位板（3)之间具有间隙。
9. 根据权利要求7所述的一种轻质抗剪疲劳测试仪，其特征在于：所述试件套筒二 (2-2)和试件套筒三（2-3)上的螺纹孔（7)通过销轴与水平限位板（3) -侧部以及中部的 安装孔（9)相连接。
【文档编号】G01N3/24GK203894124SQ201420126431
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年3月16日 优先权日:2014年3月16日
【发明者】李晓军, 王晓华 申请人:西安科技大学