研究結(jié)構(gòu)用桿件壓?彎?扭滯回性能的試驗裝置與方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術提供一種研究結(jié)構(gòu)用桿件在軸力、彎矩和扭矩共同作用下的滯回性能的試驗裝置及方法。本發(fā)明專利技術的軸力千斤頂對桿件施加軸壓荷載，側(cè)向力千斤頂對桿件施加側(cè)向力荷載，扇形加載力臂為對稱式結(jié)構(gòu)，兩端懸掛第一鋼絲繩和第二鋼絲繩，分別配裝第一扭力千斤頂和第二扭力千斤頂，對桿件施加扭力往復荷載，且在加載過程中保持扭力力臂不變；通過桿件嵌固機構(gòu)實現(xiàn)桿件的真正嵌固；位移計和荷載傳感器采集相關試驗數(shù)據(jù)；本發(fā)明專利技術在試驗過程中可保證采集的相關數(shù)據(jù)的準確性，能夠真實模擬結(jié)構(gòu)用桿件在實際工程中的復雜受力狀態(tài)，對結(jié)構(gòu)用桿件的設計和研究提供了有力支持。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
研究結(jié)構(gòu)用桿件壓-彎-扭滯回性能的試驗裝置與方法
：本專利技術屬于結(jié)構(gòu)工程領域，尤其涉及一種用于研究結(jié)構(gòu)用桿件壓-彎-扭滯回性能的試驗裝置與方法。
技術介紹
：結(jié)構(gòu)用桿件在實際工程中往往處于壓、彎、扭等復雜受力狀態(tài)下，而現(xiàn)有的研究結(jié)構(gòu)用桿件的試驗裝置大多數(shù)只考慮單一受力狀態(tài)下桿件的力學性能，比如只對桿件施加扭力荷載來研究桿件的扭轉(zhuǎn)性能，其不能真實的模擬桿件的受力狀態(tài)，同時在進行試驗的過程中不能保證扭力力矩在整個加載過程中為定值，未能很好的實現(xiàn)桿件端部的真正嵌固，也無法克服相關摩擦力對試驗效果的影響，因此，會造成試驗結(jié)果的準確性不夠，給結(jié)構(gòu)用桿件的相關研究工作帶來了不便。
技術實現(xiàn)思路
：針對現(xiàn)有技術的不足，本專利技術提供一種研究結(jié)構(gòu)用桿件在軸力、彎矩和扭矩共同作用下的滯回性能的試驗裝置及方法。本專利技術采用如下技術方案：提供一種研究結(jié)構(gòu)用桿件壓-彎-扭滯回性能的試驗裝置，包括固定座、桿件嵌固機構(gòu)、扭轉(zhuǎn)軸、扇形加載力臂、懸掛加載組件、測量組件和固定在一底座上的扭轉(zhuǎn)軸支撐架，桿件通過所述桿件嵌固機構(gòu)水平固定在所述固定座上，所述扭轉(zhuǎn)軸安裝在所述扭轉(zhuǎn)軸支撐架上，所述扇形加載力臂與所述扭轉(zhuǎn)軸的一端垂直焊接后與桿件連接，所述扇形加載力臂的回轉(zhuǎn)中心位于所述扭轉(zhuǎn)軸的軸線上，所述扭轉(zhuǎn)軸的軸線與桿件的軸線重合，所述扭轉(zhuǎn)軸的另一端設有軸力千斤頂，在桿件的上方豎向設置有側(cè)向力千斤頂，所述軸力千斤頂和所述側(cè)向力千斤頂上均設有荷載傳感器；所述懸掛加載組件包括對稱懸掛于所述扇形加載力臂兩端的第一鋼絲繩和第二鋼絲繩，所述第一鋼絲繩末端配裝有第一扭力千斤頂，所述第二鋼絲繩末端配裝有第二扭力千斤頂，所述第一扭力千斤頂與所述第二扭力千斤頂上均設有荷載傳感器；所述測量組件包括固定在底座上且位于所述扭轉(zhuǎn)軸兩側(cè)對稱的第一位移計和第二位移計，所述第一位移計和所述第二位移計的指針均連接有細鋼絲，所述細鋼絲的另一端均與所述扭轉(zhuǎn)軸連接，所述細鋼絲與所述扭轉(zhuǎn)軸相切；所述第一位移計與所述第一扭力千斤頂位于所述扭轉(zhuǎn)軸的同一側(cè)，所述第二位移計與所述第二扭力千斤頂位于所述扭轉(zhuǎn)軸的另一側(cè)。所述桿件嵌固機構(gòu)包括第一嵌固組件和第二嵌固組件，所述第一嵌固組件和所述第二嵌固組件均由定位框和多個定位螺桿組成，桿件的兩端分別置于所述定位框內(nèi)，所述定位螺桿穿過所述定位框上對應設置的螺紋定位孔頂緊桿件外側(cè)壁，所述第一嵌固組件固定在所述固定座上。所述扭轉(zhuǎn)軸支撐架與所述扭轉(zhuǎn)軸之間設有轉(zhuǎn)軸滾動支座以支撐所述扭轉(zhuǎn)軸。所述軸力千斤頂與所述扭轉(zhuǎn)軸之間設置有承壓軸承。所述側(cè)向力千斤頂與桿件之間設置有側(cè)向荷載滾動支座，所述側(cè)向荷載滾動支座由剛性墊塊、滾珠和滾珠槽組成，所述側(cè)向力千斤頂作用在所述剛性墊塊上。所述扇形加載力臂外邊緣設有凹槽，所述第一鋼絲繩和所述第二鋼絲繩的一端均纏繞固定于所述凹槽內(nèi)。所述第一鋼絲繩所在的直線穿過所述第一扭力千斤頂?shù)闹行模龅诙摻z繩所在的直線穿過所述第二扭力千斤頂?shù)闹行摹Ｋ龉潭ㄗ诘钠矫媾c所述底座所在的平面相互垂直。本專利技術還提供一種研究結(jié)構(gòu)用桿件壓-彎-扭滯回性能的方法，利用上述裝置實現(xiàn)，包括以下步驟：步驟一、裝置組裝：桿件通過桿件嵌固機構(gòu)固定在固定座上；將桿件、扭轉(zhuǎn)軸、扇形加載力臂、懸掛加載組件、測量組件、扭轉(zhuǎn)軸支撐架、底座、側(cè)向力千斤頂、軸力千斤頂、第一扭力千斤頂、第二扭力千斤頂、多個荷載傳感器按照權(quán)利要求1所述的試驗裝置的結(jié)構(gòu)進行組裝，其中第一扭力千斤頂和第二扭力千斤頂均調(diào)到最大量程；步驟二、通過軸力千斤頂對桿件施加軸向荷載至特定值，并保持軸向荷載不變，再通過側(cè)向力千斤頂對桿件施加側(cè)向力荷載至特定值，并保持側(cè)向力荷載不變；然后通過懸臂加載組件對桿件施加扭力往復荷載，施加扭力往復荷載采用荷載-位移雙控制法，即：先對桿件進行荷載控制加載，再對桿件進行位移控制加載，直至桿件發(fā)生破壞；在對桿件進行荷載控制加載過程中，荷載等級根據(jù)試驗需求人為設定，每個荷載等級具體加載過程為：第一步、將第一扭力千斤頂與第一鋼絲繩末端連接，通過第一扭力千斤頂對桿件施加扭力荷載，使桿件轉(zhuǎn)動，至扭力荷載達到該荷載等級的設定值，之后卸載扭力荷載至0，然后斷開第一鋼絲繩與第一扭力千斤頂?shù)倪B接，此過程由第二位移計記錄扭轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過的弧長；第二步、將第二扭力千斤頂與第二鋼絲繩末端連接，通過第二扭力千斤頂對桿件施加扭力荷載，使桿件轉(zhuǎn)動，至扭力荷載達到該荷載等級的設定值，之后卸載扭力荷載至0，然后斷開第二鋼絲繩與第二扭力千斤頂?shù)倪B接，此過程由第一位移計記錄扭轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過的弧長；該荷載等級的重復加載次數(shù)根據(jù)實驗需求設定，即重復操作此過程的第一步和第二步；在對桿件進行位移控制加載過程中，位移等級根據(jù)試驗需求人為設定，每個位移等級具體加載過程為：第一步、將第一扭力千斤頂與第一鋼絲繩末端連接，通過第一扭力千斤頂對桿件施加扭力荷載，使桿件轉(zhuǎn)動，至扭力位移達到該位移等級的設定值，之后卸載扭力荷載至0，然后斷開第一鋼絲繩與第一扭力千斤頂?shù)倪B接，此過程由第二位移計觀察扭力位移；第二步、將第二扭力千斤頂與第二鋼絲繩末端連接，通過第二扭力千斤頂對桿件施加扭力荷載，使桿件轉(zhuǎn)動，至扭力荷載達到該位移等級的設定值，之后卸載扭力荷載至0，然后斷開第二鋼絲繩與第二扭力千斤頂?shù)倪B接，此過程由第一位移計觀察扭力位移；該位移等級的重復加載次數(shù)根據(jù)實驗需求設定，即重復操作此過程的第一步和第二步；步驟三、繪制扭力P-扭轉(zhuǎn)角θ曲線：計算扭轉(zhuǎn)角：θ＝180·l/(πr1)①公式①中，θ表示桿件扭轉(zhuǎn)角；l表示扭轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過的弧長，是由第一位移計和第二位移計記錄的數(shù)據(jù)；r1表示扭轉(zhuǎn)軸的半徑；扭力P為第一扭力千斤頂和第二扭力千斤頂上的荷載傳感器記錄的數(shù)據(jù)。本專利技術與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點：(1)本專利技術可同時對桿件施加軸壓作用、彎矩作用和扭矩作用，能夠真實模擬結(jié)構(gòu)用桿件在實際工程中的復雜受力狀態(tài)，對結(jié)構(gòu)用桿件的設計和研究提供了有力支持；(2)所述扇形加載力臂為對稱式結(jié)構(gòu)，所述第一鋼絲繩和所述第二鋼絲繩對稱懸掛于所述扇形加載力臂的兩端，在對桿件施加往復扭力荷載過程中，扭力力臂保持不變，可提高試驗的準確性；(3)所述桿件嵌固機構(gòu)包括第一嵌固組件和第二嵌固組件，所述第一嵌固組件和所述第二嵌固組件均由定位框和多個定位螺桿組成，桿件的兩端分別置于所述定位框內(nèi)，所述定位螺桿穿過所述定位框上對應設置的螺紋定位孔頂緊桿件外側(cè)壁，可實現(xiàn)對桿件的真正嵌固；(4)所述扭轉(zhuǎn)軸與所述扭轉(zhuǎn)軸支撐架之間采用轉(zhuǎn)軸滾動支座、所述桿件與所述側(cè)向力千斤頂之間采用側(cè)向荷載滾動支座，扭轉(zhuǎn)軸與軸力千斤頂之間設有承壓軸承，減小桿件變形過程中產(chǎn)生的摩擦力，提高了試驗的準確性。附圖說明：圖1為本專利技術實施例提供的研究結(jié)構(gòu)用桿件壓-彎-扭滯回性能的試驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的側(cè)視圖；圖3為圖1所示的第一嵌固組件和第二嵌固組件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖2所示的轉(zhuǎn)軸滾動支座的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖1所示的側(cè)向荷載滾動支座結(jié)構(gòu)示意圖；本實施例中：1-固定座；2-扭轉(zhuǎn)軸；3-扇形加載力臂；4-底座；5-扭轉(zhuǎn)軸支撐架；6-第一嵌固組件；7-第二嵌固組件；8-定位框；9-定位螺桿；10-桿件；11-轉(zhuǎn)軸滾動支座；12-軸力千斤頂；13-承壓軸承；14-側(cè)向力千斤頂；15-剛性墊塊；16-滾珠；17-滾珠槽；18-第一鋼絲繩；19本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種研究結(jié)構(gòu)用桿件壓?彎?扭滯回性能的試驗裝置，其特征在于，包括：固定座、桿件嵌固機構(gòu)、扭轉(zhuǎn)軸、扇形加載力臂、懸掛加載組件、測量組件和固定在一底座上的扭轉(zhuǎn)軸支撐架，桿件通過所述桿件嵌固機構(gòu)水平固定在所述固定座上，所述扭轉(zhuǎn)軸安裝在所述扭轉(zhuǎn)軸支撐架上，所述扇形加載力臂與所述扭轉(zhuǎn)軸的一端垂直焊接后與桿件連接，所述扇形加載力臂的回轉(zhuǎn)中心位于所述扭轉(zhuǎn)軸的軸線上，所述扭轉(zhuǎn)軸的軸線與桿件的軸線重合，所述扭轉(zhuǎn)軸的另一端設有軸力千斤頂，在桿件的上方豎向設置有側(cè)向力千斤頂，所述軸力千斤頂和所述側(cè)向力千斤頂上均設有荷載傳感器；所述懸掛加載組件包括對稱懸掛于所述扇形加載力臂兩端的第一鋼絲繩和第二鋼絲繩，所述第一鋼絲繩末端配裝有第一扭力千斤頂，所述第二鋼絲繩末端配裝有第二扭力千斤頂，所述第一扭力千斤頂與所述第二扭力千斤頂上均設有荷載傳感器；所述測量組件包括固定在底座上且位于所述扭轉(zhuǎn)軸兩側(cè)對稱的第一位移計和第二位移計，所述第一位移計和所述第二位移計的指針均連接有細鋼絲，所述細鋼絲的另一端均與所述扭轉(zhuǎn)軸連接，所述細鋼絲與所述扭轉(zhuǎn)軸相切；所述第一位移計與所述第一扭力千斤頂位于所述扭轉(zhuǎn)軸的同一側(cè)，所述第二位移計與所述第二扭力千斤頂位于所述扭轉(zhuǎn)軸的另一側(cè)。...

【技術特征摘要】
1.一種研究結(jié)構(gòu)用桿件壓-彎-扭滯回性能的試驗裝置，其特征在于，包括：固定座、桿件嵌固機構(gòu)、扭轉(zhuǎn)軸、扇形加載力臂、懸掛加載組件、測量組件和固定在一底座上的扭轉(zhuǎn)軸支撐架，桿件通過所述桿件嵌固機構(gòu)水平固定在所述固定座上，所述扭轉(zhuǎn)軸安裝在所述扭轉(zhuǎn)軸支撐架上，所述扇形加載力臂與所述扭轉(zhuǎn)軸的一端垂直焊接后與桿件連接，所述扇形加載力臂的回轉(zhuǎn)中心位于所述扭轉(zhuǎn)軸的軸線上，所述扭轉(zhuǎn)軸的軸線與桿件的軸線重合，所述扭轉(zhuǎn)軸的另一端設有軸力千斤頂，在桿件的上方豎向設置有側(cè)向力千斤頂，所述軸力千斤頂和所述側(cè)向力千斤頂上均設有荷載傳感器；所述懸掛加載組件包括對稱懸掛于所述扇形加載力臂兩端的第一鋼絲繩和第二鋼絲繩，所述第一鋼絲繩末端配裝有第一扭力千斤頂，所述第二鋼絲繩末端配裝有第二扭力千斤頂，所述第一扭力千斤頂與所述第二扭力千斤頂上均設有荷載傳感器；所述測量組件包括固定在底座上且位于所述扭轉(zhuǎn)軸兩側(cè)對稱的第一位移計和第二位移計，所述第一位移計和所述第二位移計的指針均連接有細鋼絲，所述細鋼絲的另一端均與所述扭轉(zhuǎn)軸連接，所述細鋼絲與所述扭轉(zhuǎn)軸相切；所述第一位移計與所述第一扭力千斤頂位于所述扭轉(zhuǎn)軸的同一側(cè)，所述第二位移計與所述第二扭力千斤頂位于所述扭轉(zhuǎn)軸的另一側(cè)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研究結(jié)構(gòu)用桿件壓-彎-扭滯回性能的試驗裝置，其特征在于：所述桿件嵌固機構(gòu)包括第一嵌固組件和第二嵌固組件，所述第一嵌固組件和所述第二嵌固組件均由定位框和多個定位螺桿組成，桿件的兩端分別置于所述定位框內(nèi)，所述定位螺桿穿過所述定位框上對應設置的螺紋定位孔頂緊桿件外側(cè)壁，所述第一嵌固組件固定在所述固定座上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研究結(jié)構(gòu)用桿件壓-彎-扭滯回性能的試驗裝置，其特征在于：所述扭轉(zhuǎn)軸支撐架與所述扭轉(zhuǎn)軸之間設有轉(zhuǎn)軸滾動支座以支撐所述扭轉(zhuǎn)軸。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研究結(jié)構(gòu)用桿件壓-彎-扭滯回性能的試驗裝置，其特征在于：所述軸力千斤頂與所述扭轉(zhuǎn)軸之間設置有承壓軸承。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研究結(jié)構(gòu)用桿件壓-彎-扭滯回性能的試驗裝置，其特征在于：所述側(cè)向力千斤頂與桿件之間設置有側(cè)向荷載滾動支座，所述側(cè)向荷載滾動支座由剛性墊塊、滾珠和滾珠槽組成，所述側(cè)向力千斤頂作用在所述剛性墊塊上。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研究結(jié)構(gòu)用桿件壓-彎-扭滯回性能的試驗裝置，其特征在于：所述扇形加載力臂外邊緣設有凹槽，所述第一鋼絲繩和所述第二鋼絲繩的一端均纏繞固定于所述凹槽內(nèi)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研究結(jié)構(gòu)用桿件壓-彎-扭滯回性能的試驗裝置，其特征在于：所述第一鋼絲繩所在的直線穿過所述第一扭力千斤頂?shù)闹行模龅诙摻z繩所在的直線穿過所述第二扭力千斤頂?shù)闹行摹?.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研究結(jié)構(gòu)用桿件壓-彎-扭滯回性能的...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：王慶利，郭益寰，韓林海，魏強，屈紹娥，
申請(專利權(quán))人：沈陽建筑大學，
類型：發(fā)明
國別省市：遼寧,21