CN103604699A - 一种双向拉伸试验的加载方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于拉伸加载技术，具体涉及一种双向拉伸试验的加载方法。本发明双向拉伸试验的加载方法通过圆环形的载荷分解器，利用其杠杆原理将单向载荷分解成双向载荷，再将该双向载荷加载在试验件上，实现双向拉伸试验的双向加载。本发明可根据实际加载比列调整载荷分解器的传力点，可满足任意载荷比例的要求，实现对试验件的同步双向加载，不存在加载系统的同步性问题，同时根据改变圆环结构的尺寸，可以进行较大尺寸的试验件的双向加载，并能用于静力和疲劳试验。另外，本发明结构简单，占用试验资源较少，成本低，具有较大实际应用价值。

Description

一种双向拉伸试验的加载方法
技术领域
本发明属于拉伸加载技术，具体涉及一种双向拉伸试验的加载方法。
背景技术
某些结构在实际使用时常常处于拉伸、剪切，以及多向同时加载的复杂应力场，其中双向拉伸应力场是较为典型的一种复杂应力场。双向拉伸试验主要考察结构在承受两个相互垂直的拉伸载荷状态下的复杂应力场。
现有的一些技术在进行双向拉伸试验时，有些可进行的双向加载比列有限，同步性控制较差，有些装置复杂，试验成本较高，有些可进行的试验件尺寸较小或者是载荷较小，且无法进行疲劳试验。
例如日本的双向拉伸平台为卧式试验机，由马达或液压驱动滚轴丝杠，可以进行1：0、4：1、2：1、4：3、1：1等5个加载比例的试验，应力测量误差约2%，但其应变测量方式落后，双向加载的同步性难以控制。而且其试验件必须加工成十字试样，可进行试验的试验件尺寸较小，无法进行尺寸较大的工程结构件的试验，且其加载比例除了现有的5个加载比例外，无法进行其他比列或任意加载比例的双向拉伸试验。
德国是采用类似杯突试验机进行液压涨形来模拟双向拉伸试验，光学照相机测试应变，获得等双向加载条件下的应力应变曲线，为数值模拟提供材料本构方程，应力比不能随意改变，即加载比列永远都是1：1。德国技术方案虽试样加工简单，但每次试验时的油密封及每次试验完成后油的处理均是需要认真对待的问题，不是那么能轻易解决的。试验过程中，如果发生破裂，高压的液压油喷出，如何保护照相机、设备和操作人员，也需要采取防护措施。
另一种技术是设计一种可在单向试验机平台进行双向加载的试验装置。西北工业大学专利技术—双向拉伸试验装置（专利号200810017989.1），可在单向试验机平台完成双向拉伸试验。但该装置结构复杂，可进行的试验载荷和试验件尺寸较小，且疲劳试验时容易造成试验装置的损坏。
发明内容
本发明目的：提供一种能够在单向加载条件下实现双向加载的双向拉伸试验的加载方法。
本发明的技术方案：一种双向拉伸试验的加载方法，其通过圆环形的载荷分解器，利用其杠杆原理将单向载荷分解成双向载荷，再将该双向载荷加载在试验件上，实现双向拉伸试验的双向加载。
所述载荷分解器包括两个对称的圆环结构，其中至少一个圆环结构为加载端，该圆环结构的加载点在其中心对称线上，两侧为载荷传力端，且两侧的载荷传力端载荷方向相互垂直并均指向圆环结构的圆心，另一圆环结构的载荷加载方向与该圆环结构的载荷加载方向成反对称。
圆环结构的传力点通过拉杆与试验件相连，相邻拉杆之间成90°。
所述的双向拉伸试验的加载方法，其具体过程如下：
步骤1：将试验件通过连杆连接在载荷分解器的两个对称的圆环结构中间，其中，两个圆环结构的四个连杆形成四个相互间隔90度的传力方向；
步骤2：对圆环结构的加载端施力，进行载荷加载，该载荷通过圆环结构的两个传力点分解成两个相互成90°的分力；
步骤3：成90°的两个分力通过连杆实现对试验件的双向加载。
两侧载荷传力端设置有若干传力点，通过选择不同传力点实现不同载荷比例的调节。
试验件与拉杆之间还设置有连接用的夹板。
拉杆两端分别与传力点和夹板铰接连接。
本发明的技术效果：本发明可根据实际加载比列调整载荷分解器的传力点，可满足任意载荷比例的要求，实现对试验件的同步双向加载，不存在加载系统的同步性问题，同时根据改变圆环结构尺寸，可以进行较大尺寸的试验件的双向加载，并能用于静力和疲劳试验。另外，本发明结构简单，占用试验资源较少，成本低，具有较大实际应用价值。
附图说明
图1是本发明双向拉伸试验的加载方法加载示意图；
其中，1-加载连接件；2a-拉杆一；2b-拉杆二；2c-拉杆三；2d-拉杆四；
3-载荷分解器圆环结构一；4-夹板一；5-试验件；
6-载荷分解器圆环结构二；7-试验件形心；8-夹板二；
图2是载荷分解器圆环结构的示意图；
其中，A-圆环结构加载点；B-载荷传力点一；C-载荷传力点二
D-圆环结构圆心。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明进一步的说明：
本发明双向拉伸试验的加载方法通过圆环形的载荷分解器，利用其杠杆原理将单向载荷分解成双向载荷，再将该双向载荷加载在试验件上，实现双向拉伸试验的双向加载。
所述载荷分解器包括两个对称的圆环结构，其中至少一个圆环结构为加载端，该圆环结构的加载点在其中心对称线上，两侧为载荷传力端，且两侧的载荷传力端载荷方向相互垂直并均指向圆环结构的圆心，另一圆环结构的载荷加载方向与该圆环结构的载荷加载方向成反对称。
两侧载荷传力端设置有若干传力点，通过选择不同传力点实现不同载荷比例的调节。
圆环结构的传力点通过拉杆与试验件相连，相邻拉杆之间成90°。
试验件与拉杆之间还设置有连接用的夹板。拉杆两端分别与传力点和夹板铰接连接。
本实施例具体实施过程如下：
所述载荷分解器包括两个相同的圆环结构，其中至少一个载荷分解器圆环结构一3为加载端。加载连接件1与载荷分解器圆环结构一3的加载点铰接连接。两侧传力端的传力点分别铰接连接拉杆一2a和拉杆二2b。拉杆一2a与夹板一4铰接连接，拉杆二2b与夹板二8铰接连接。夹板一4与夹板二8分别连接试验件5的两个相互垂直边，拉杆一2a与拉杆二2b相互垂直且沿线通过圆环圆心及试验件形心7。
另一个载荷分解器圆环结构二6与载荷分解器圆环结构一3反对称放置，在本实施例中作为夹持端。拉杆三2c和拉杆四2d连接载荷分解器圆环结构二6和试验件及夹板，连接方式与载荷分解器圆环结构一3相同。
所述的双向拉伸试验的加载方法，其具体过程如下：
步骤1：将试验件通过拉杆连接在载荷分解器的两个对称的圆环结构中间，其中，两个圆环结构的四个拉杆形成四个相互间隔90度的传力方向；
步骤2：对加载连接件1施加载荷，该载荷通过载荷分解器圆环结构一3的两个传力点分解成两个分力，两个分力通过两个相互垂直的拉杆一2a和拉杆二2b传递到甲板一4和夹板二8上，并形成两个相互垂直的分力。通过调节两个传力点的位置，即调节拉杆一2a和拉杆二2b与圆环结构的中心对称线的角度，可得到不同的分力比，从而得到不同的双向加载比例。
步骤3：成90°的两个分力通过连杆实现对试验件的双向加载。
由该结构进行的双向加载实施简单，只需一个单向载荷即可实施，占用试验资源较少，施加的双向载荷完全同步，不存在协调性问题。可调节传力点位置实现不同双向载荷比例，并且通过改变圆环结构尺寸，可进行较大尺寸的结构试验，并能用于静力和疲劳试验。

Claims (7)

1.一种双向拉伸试验的加载方法，其特征在于，通过圆环形的载荷分解器，利用其杠杆原理将单向载荷分解成双向载荷，再将该双向载荷加载在试验件上，实现双向拉伸试验的双向加载。
2.根据权利要求1所述的双向拉伸试验的加载方法，其特征在于，所述载荷分解器包括两个对称的圆环结构，其中至少一个圆环结构为加载端，该圆环结构的加载点在其中心对称线上，两侧为载荷传力端，且两侧的载荷传力端载荷方向相互垂直并均指向圆环结构的圆心，另一圆环结构的载荷加载方向与该圆环结构的载荷加载方向成反对称。
3.根据权利要求2所述的双向拉伸试验的加载方法，其特征在于，圆环结构的传力点通过拉杆与试验件相连，相邻拉杆之间成90°。
4.根据权利要求3所述的双向拉伸试验的加载方法，其特征在于，具体过程如下：
步骤1：将试验件连接在载荷分解器的两个对称的圆环结构中间，其中，两个圆环结构形成四个相互间隔90度的传力方向；
步骤2：对圆环结构的加载端施力，进行载荷加载，该载荷通过圆环结构的两个传力点分解成两个相互成90°的分力；
步骤3：成90°的两个分力通过连杆实现对试验件的双向加载。
5.根据权利要求4所述的双向拉伸试验的加载方法，其特征在于，两侧载荷传力端设置有若干传力点，通过选择不同传力点实现不同载荷比例的调节。
6.根据权利要求1所述的双向拉伸试验的加载方法，其特征在于，试验件与拉杆之间还设置有连接用的夹板。
7.根据权利要求1所述的双向拉伸试验的加载方法，其特征在于，拉杆两端分别与传力点和夹板铰接连接。
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