一种基于三轴仪改进的三点弯曲试验装置

本实用新型属于试验仪器技术领域，涉及一种基于三轴仪改进的三点弯曲试验装置。

背景技术：

2020国家重点研发计划“重大自然灾害监测预警与防范”重点专项中，需要开展文化遗产保护利用专题研究，其中关于“多场耦合下土遗址劣化过程及保护技术研究”引起了广泛的关注。为了保护黄河流域中土遗址和生土民居，传承黄土文化，与此同时，伴随着多年以来“绿色”建筑概念的提出，国家和地方政府对生土建筑的保护力度逐渐加大，且力求将未来生土建筑的设计理念逐渐转向“节能环保、就地取材、重复利用”。因此，生土材料及其改性建筑材料在传统生土建筑的修复及现代生土建筑的应用成为研究的热点，如何将生土材料这种“绿色混凝土”的物理力学性能、耐久性能、热力学性能开展系统研究，获取其最佳工程特性参数是该项研究的重点。

生土建筑(生土民居、古城墙等)是由生土或在人工改性过后直接夯筑而成，生土建筑中存在洞体结构(门洞、窗户、透气孔、防空洞等)，这种开孔土体结构会受到弯、拉破坏，而土体作为一种抗拉强度较差的材料，现有试验设备中缺乏直接获取土体(土梁、土柱)的抗弯、抗拉强度特征。由于常用的抗弯、抗拉强度试验装置主要应用于岩石、混凝土、砂浆等材料，无法应用于土体材料的试验，阻碍了关于改性土有关力学特性的研究进展。为此，本实用新型借助传统的三轴仪自动化测试及信息采集系统，利用三点弯曲试验原理，在此基础上构造三点弯曲试验装备，来实现生土材料的抗弯、抗拉强度试验，对于了解生土材料在不同荷载条件、不同形状、几何尺寸下的强度特征具有重大的意义。

虽然现有的三点弯曲试验装置种类繁多，但大多还采用的是应力控制式加载，导致获取的试验数据精度差，对于不同尺寸的土梁还得购置不同的三点弯曲试验装置，适用范围窄且花费高，本实用新型能够开展生土材料在不同荷载条件、不同形状、几何尺寸下的强度试验，并能实现自动化监测和信息采集功能。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种基于三轴仪改进的三点弯曲试验装置，具有在不同荷载条件、不同形状、几何尺寸下的强度试验的特点。

本实用新型所采用的技术方案是，一种基于三轴仪改进的三点弯曲试验装置，包括压力试验机，压力试验机包括有步进电机，步进电机的平台上固接有两根立柱，两根立柱之间设置有升降柱，升降柱的一端连接步进电机，另一端端部固接有底座，立柱套设有第一横梁与第二横梁，立柱依次贯穿第一横梁与第二横梁，第二横梁固定在立柱顶端，第一横梁上设置有力传感器；力传感器固定连接有上夹具，底座表面设置有下夹具。

本实用新型的特点还在于：

第一横梁与立柱的连接处上下两端设置有限位螺母。

上夹具包括有第一支撑座，第一支撑座为t型支撑座，第一支撑座的底面固接有第一抱紧螺栓，第一抱紧螺栓固定连接力传感器。

下夹具包括有支撑台，支撑台底部固接有第二抱紧螺栓，支撑台通过第二抱紧螺栓固定在底座上，支撑台上表面开设矩形凹槽，矩形凹槽的表面活动设置有第二支撑座和第三支撑座，第二支撑座和第三支撑座为t型支撑座，第二支撑座和第三支撑座之间设置有螺母，螺母内活动连接有丝杠，丝杠两端穿过第二支撑座和第三支撑座，丝杠两端端部均设置有摇杆。

矩形槽的表面固接有位移传感器。

支撑台表面布置有刻度线。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过在原有三轴仪上添加上夹具和下夹具打破了原有仪器的局限，实现了一机多用，大大提高了试验效率，节省了试验成本；

2、本实用新型的加载方式技术先进，采用应变控制式加载，且加载速率可变；

3、本实用新型利用原有三轴仪的力传感器和位移传感器进行数据实时采集，测量精度准确，试验结果的获取更加便捷；

4、本实用新型的下夹具的第二支撑座和第三支撑座通过摇杆可实现试样加载尺寸的任意变换，可以满足不同尺寸试件的三点弯曲试验，同时下夹具表面设置有刻度线也大大提高了试验尺寸的控制精度。

附图说明

图1是本实用新型一种基于三轴仪改进的三点弯曲试验装置结构示意图；

图2是本实用新型一种基于三轴仪改进的三点弯曲试验装置正视图；

图3是本实用新型一种基于三轴仪改进的三点弯曲试验装置右视图；

图4是本实用新型一种基于三轴仪改进的三点弯曲试验装置俯视图；

图5是本实用新型一种基于三轴仪改进的三点弯曲试验装置压力试验机结构示意图；

图6是本实用新型一种基于三轴仪改进的三点弯曲试验装置的压力试验机正视图；

图7本实用新型一种基于三轴仪改进的三点弯曲试验装置的压力试验机右视图

图8本实用新型一种基于三轴仪改进的三点弯曲试验装置的压力试验机俯视图

图9是本实用新型一种基于三轴仪改进的三点弯曲试验装置的上夹具结构示意图；

图10是本实用新型一种基于三轴仪改进的三点弯曲试验装置的上夹具正视图；

图11是本实用新型一种基于三轴仪改进的三点弯曲试验装置的上夹具右视图；

图12是本实用新型一种基于三轴仪改进的三点弯曲试验装置的上夹具俯视图；

图13是本实用新型一种基于三轴仪改进的三点弯曲试验装置的下夹具结构示意图；

图14是本实用新型一种基于三轴仪改进的三点弯曲试验装置的下夹具正视图；

图15是本实用新型一种基于三轴仪改进的三点弯曲试验装置的下夹具右视图；

图16是本实用新型一种基于三轴仪改进的三点弯曲试验装置的下夹具俯视图；

图中，1.压力试验机，2.上夹具，3.下夹具，4.步进电机，5.底座，6.升降柱，7.立柱，8.第一横梁，9.第二横梁，10.限位螺母，11.力传感器，12.第一抱紧螺栓，13.第一支撑座，14.第二抱紧螺栓，15.支撑台，16.第二支撑座，17.第三支撑座，18.螺母，19.丝杠，20.摇杆，21.位移传感器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

一种基于三轴仪改进的三点弯曲试验装置，如图5至图8所示，包括包括压力试验机1，压力试验机1包括有步进电机4，步进电机4的平台上固接有两根立柱7，两根立柱7之间设置有升降柱6，升降柱6的一端连接步进电机4，另一端端部固接有底座5，立柱7套设有第一横梁8与第二横梁9，立柱7依次贯穿第一横梁8与第二横梁9，第二横梁9固定在立柱7顶端，第一横梁8上设置有力传感器11；

如图1至图4所示，力传感器11固定连接有上夹具2，底座5表面设置有下夹具3。

第一横梁8与立柱7的连接处上下两端设置有限位螺母10。

如图9至图12所示，上夹具2包括有第一支撑座13，第一支撑座13为t型支撑座，第一支撑座13的底面固接有第一抱紧螺栓12，第一抱紧螺栓12固定连接力传感器11。

如图13至图16所示，下夹具3包括有支撑台15，支撑台15底部固接有第二抱紧螺栓14，支撑台15通过第二抱紧螺栓14固定在底座5上，支撑台15上表面开设矩形凹槽，矩形凹槽的表面活动设置有第二支撑座16和第三支撑座17，第二支撑座16和第三支撑座17为t型支撑座，第二支撑座16和第三支撑座17之间设置有螺母18，螺母18内活动连接有丝杠19，丝杠19两端穿过第二支撑座16和第三支撑座17，丝杠19两端端部均设置有摇杆20。

矩形槽的表面固接有位移传感器21。

支撑台15表面布置有刻度线。

本实用新型一种基于三轴仪改进的三点弯曲试验装置中主要部件的作用分别如下：

第一横梁8可以通过旋转松开限位螺母10调整第一横梁8的高低，目测第一横梁8是否水平，然后紧固限位螺母10。

丝杠19穿过第二支撑座16和第三支撑座17，螺母18、丝杠19和摇杆20连接在一起，通过旋转摇杆20转动丝杠19进而来调整第二支撑座16和第三支撑座17之间的距离。

本实用新型一种基于三轴仪改进的三点弯曲试验装置，其工作原理/工作过程如下：

将原有的三轴仪启动，通过第一抱紧螺栓12将上夹具2与力传感器11固定在一起，以便记录试验过程中力的大小和变化，通过第二抱紧螺栓14将下夹具3与底座5固定在一起。根据试验需求控制摇杆20同时以支撑台15上设置的刻度线为参考将第二支撑座16和第三支撑座17移动到相应的位置，将制备好的土梁放置在第二支撑座16和第三支撑座17上面。根据土梁的高度通过限位螺母10来调节第一横梁8的高度，使第一支撑座13刚好与土梁上表面接触，为了了解是否接触良好，可以转动限位螺母10根据电脑显示的力传感器11读数是否发生变化确认。调节位移传感器21角度，使其探头刚好与第一横梁8接触。可以通过上下按压探头来检验位移传感器是否接触良好。当力传感器11和位移传感器21都确认接触良好后开启步进电机4，使其按照设定的速率匀速上升，期间注意观察数据的变化，当试验完成时，关闭步进电机，保存数据，清理支撑台15。直至试验完全结束。

本实用新型一种基于三轴仪改进的三点弯曲试验装置，其优点在于：通过在原有三轴仪上添加上夹具和下夹具打破了原有仪器的局限，实现了一机多用，大大提高了试验效率，节省了试验成本；加载方式技术先进，采用应变控制式加载，且加载速率可变；利用原有三轴仪的力传感器和位移传感器进行数据实时采集，测量精度准确，试验结果的获取更加便捷；下夹具的第二支撑座和第三支撑座通过摇杆可实现试样加载尺寸的任意变换，可以满足不同尺寸试件的三点弯曲试验，同时下夹具表面设置有刻度线也大大提高了试验尺寸的控制精度。