CN103837415A - 一种压转拉疲劳试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种压转拉疲劳试验装置，所述的压转拉疲劳试验装置由传力装置、拉伸装置、固定装置和混凝土试件组成，所述传力装置由受力板、传力支杆、束缚弹簧、导向滑轮和导向钢丝绳构成，所述固定装置包括底板和固定槽座，在底板上设置3个凸起分别固定两个导向滑轮和连接传力支杆的轮轴，所述拉伸装置由两组连接钢板、和四根具有相同弹性系数的拉伸弹簧连接而成，轨道上左右各有两根垂直轨道的限位螺杆分布在左连接钢板的两侧以限制弹簧伸长长度，固定槽座的侧面有刻度尺，可以测量弹簧伸长长度。本发明设计的压转拉疲劳试验装置具有结构简单、操作方便、成本低、效果好等优点，适用于开展混凝土拉伸疲劳试验研究工作。
Description
技术领域
本发明涉及一种将压缩疲劳装换为拉伸疲劳的试验装置，属于土木工程材料技术领域。
背景技术
在实际工程中,有许多结构如桥梁、吊车梁、海洋平台、路面以及核反应堆的压力容器等,除了承受静荷载外,还要经常承受动荷载的作用。随着结构设计方法向充分利用材料强度方面的转变,又加之高强混凝土和高强钢筋材料的不断发展和应用，造成了结构自重减轻，恒载减小，循环动荷载如风荷载、波浪荷载等所占的比例相对增加，这使得混凝土结构的疲劳问题成为不可忽视的关键问题。20世纪70年代以后,随着高强混凝土材料在土木工程中的应用，构件的工作应力的提高，并且一些承受高次循环荷载的结构也开始大量采用混凝土材料来建造，人们逐渐对混凝土材料的疲劳问题给予了更大的重视。
查阅资料发现在国内外对混凝土材料的疲劳性能进行研究的结果中，关于抗拉疲劳试验的研究资料很少，现在的装置基本都是弯拉疲劳，很少有轴向拉伸疲劳试验的，主要原因就是轴拉疲劳试验装置设计加工非常困难，较难保证在试验中试样的轴线和拉伸荷载作用线重合，容易出现偏心现象，致使试验结果具有很大的离散型。但是受压疲劳试验的装置技术现阶段还是相对成熟完善的，各高校研究机构也普遍都有压缩疲劳试验机，考虑到这个情况为了便于研究，设计一种转换装置能利用受压疲劳试验机进行轴向拉伸疲劳试验是很有必要的，对研究混凝土拉伸疲劳后的各种性能也很有应用价值。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于提供一种可以在压缩疲劳进试验机上进行轴拉疲劳试验的装置，用来研究轴向拉伸疲劳作用对混凝土性能的影响。
技术方案：本发明的目的是通过下列措施实现的：
一种压转拉疲劳试验装置，包括传力装置、拉伸装置、固定装置、混凝土试件，所述传力装置与拉伸装置连接，拉伸装置连接混凝土试件，传力装置与拉伸装置通过固定装置加以固定。
所述传力装置由受力板、传力支杆、束缚弹簧、导向滑轮和导向钢丝绳构成，传力支杆分为阴传力支杆与阳传力支杆，阴传力支杆与阳传力支杆通过轮轴成X形连接，且可自由转动，在阴传力支杆与阳传力支杆上设置束缚弹簧抵消受力板的重量，传力支杆的上端为圆钢棒，圆钢棒与受力板相接触，传力支杆的下端设置圆环用于连接导线钢丝绳，导向钢丝绳与拉伸装置相连，且导向钢丝绳与导向滑轮接触，由导向滑轮改变方向。
所述固定装置包括底板和固定槽座，在底板上设置3个凸起分别固定两个导向滑轮和连接传力支杆的轮轴，固定槽座是一块长方形的钢块，上表面有两条轨道供连接钢板滑动，槽座上表面中间有两个顶杆，支撑混凝土试件，两顶杆可上下移动，用以调整混凝土试件的高度。
所述拉伸装置由两组连接钢板、和四根具有相同弹性系数的拉伸弹簧连接而成，连接钢板分为左连接钢板与右连接钢板，左、右连接钢板在靠近顶角处分别设置两个以供连接拉伸弹簧的小孔，连接钢板下端设置滑轮，所述滑轮在固定槽座设置的轨道上滑动，左连接钢板在轴心处有一拉环用来连接导向钢丝绳，右连接钢板轴心有一圆孔，混凝土试件预埋的螺纹钢筋通过圆孔，然后在右连接钢板两侧拧上螺母固定，混凝土试件是长方体棱柱，两端轴心处有预埋的螺纹钢筋。
轨道上左右各有两根垂直轨道的限位螺杆分布在左连接钢板的两侧以限制弹簧伸长长度，固定槽座的侧面有刻度尺，可以测量弹簧伸长长度。
有益效果：采用本发明的装置可以在普通的电液伺服动静万能试验机上进行轴向拉伸疲劳试验。本发明提供的试验装置结构简单、操作方便、成本低、效果好，适用于开展混凝土拉伸疲劳试验研究工作。
附图说明
图１是压转拉疲劳试验装置示意图；
图2是阴传力支杆结构示意图；
图3是阳传力支杆结构示意图
图4是左连接钢板结构示意图；
图5是右连接钢板结构示意图。
附图标记：1、受力板；2、束缚弹簧；3、阴传力支杆；4、阳传力支杆5、导向钢丝绳；6、导向滑轮；7、左连接钢板；8、拉伸弹簧；9、右连接钢板；10、混凝土试件；11、固定槽座；12、顶杆；13、限位螺杆；14、固定螺母；15、轮轴。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明进行进一步详述：
本发明涉及一种压转拉疲劳试验装置，该试验装置主要由传力装置、拉伸装置、固定装置和混凝土试件组成，所述传力装置由受力板、传力支杆、束缚弹簧、导向滑轮和导向钢丝绳构成，两传力支杆成X形连接，传力杆的一端头部打磨成半球状，利用半球状的头部支撑受力板，另一端则由导向钢丝绳穿过导向滑轮与拉伸装置连接。
本发明所述拉伸装置由两组连接钢板和四根具有相同弹性系数的拉伸弹簧连接而成，连接钢板分为带滑轮的左连接钢板与右连接钢板，左、右连接钢板在靠近顶角处分别设置两个以供连接拉伸弹簧的小孔，连接钢板下端设置滑轮，轨道上左右各有两根垂直轨道的限位螺杆分布在左连接钢板的两侧以限制弹簧伸长长度。
本发明所述固定装置包括底板和固定槽座，在底板上设置3个凸起分别固定两个导向滑轮和连接传力支杆的轮轴，固定槽座的侧面有刻度尺，可以测量弹簧伸长长度，所述的混凝土试件是端面为100mm×100mm的长方体混凝土试件，试件的两个端面的中心预埋螺纹钢筋，预埋的钢筋由螺母与连接钢板固定。
在应用压转拉疲劳试验装置进行轴向拉伸疲劳实验前，首先取同配比的三个两侧预埋螺纹钢筋的混凝土试件进行直接拉伸实验，获得平均抗拉强度，按实验设计选定最大应力水平最小应力水平，利用胡克定律计算出最大应力水平和最小应力水平下弹簧的伸长长度和，然后利用压转拉疲劳试验装置对其他同配比的混凝土试件进行轴向拉伸疲劳实验。首先将混凝土试件置于固定槽座中间的两个顶杆上，调节顶杆高度使混凝土试件的轴线和拉力的作用线重合，混凝土试件的预埋螺纹钢筋穿过拉伸装置的右连接钢板轴心的圆孔，用两个螺母将右连接钢板对准固定槽座上刻度尺的零点，让拉伸弹簧处于自然伸长状态，此时左连接钢板位置为,将电液伺服动静万能试验机以静载方式加载，当左连接钢板到达到时暂停加载，记下当前电液伺服试验机的力值和位移值，将左连接钢板两侧的限位螺杆分别调到和并且固定，然后电液伺服试验机慢慢卸载，当左连接钢板到达时暂停卸载，记下当前电液伺服试验机的力值和位移值，然后卸载到零。电液伺服动静万能试验机改为动载方式加载，按实验设计选择试验频率、试验波形和疲劳次数，采用荷载加载时最大应力和最小应力分别为和，选择位移加载时最大位移和最小位移分别为和，然后电液伺服动静万能试验机就可以进行疲劳加载了。
Claims (5)
1.一种压转拉疲劳试验装置，其特征在于：包括传力装置、拉伸装置、固定装置、混凝土试件（10），所述传力装置与拉伸装置连接，拉伸装置连接混凝土试件，传力装置与拉伸装置通过固定装置加以固定。
2.根据权利要求1所述的一种压转拉疲劳试验装置，其特征在于：所述传力装置由受力板（1）、传力支杆、束缚弹簧（2）、导向滑轮（6）和导向钢丝绳（5）构成，传力支杆分为阴传力支杆（3）与阳传力支杆（4），阴传力支杆（3）与阳传力支杆（4）通过轮轴（15）成X形连接，且可自由转动，在阴传力支杆（3）与阳传力支杆（4）上设置束缚弹簧（2）抵消受力板（1）的重量，传力支杆的上端为圆钢棒，圆钢棒与受力板（1）相接触，传力支杆的下端设置圆环用于连接导线钢丝绳（5），导向钢丝绳（5）与拉伸装置相连，且导向钢丝绳（5）与导向滑轮（6）接触，由导向滑轮（6）改变方向。
3.根据权利要求1所述的一种压转拉疲劳试验装置，其特征在于：所述固定装置包括底板和固定槽座（11），在底板上设置3个凸起分别固定两个导向滑轮（6）和连接传力支杆的轮轴（15），固定槽座（11）是一块长方形的钢块，上表面有两条轨道供连接钢板滑动，槽座上表面中间有两个顶杆（12），支撑混凝土试件（10），两顶杆可上下移动，用以调整混凝土试件（10）的高度。
4.根据权利要求1所述的一种压转拉疲劳试验装置，其特征在于：所述拉伸装置由两组连接钢板和四根具有相同弹性系数的拉伸弹簧（8）连接而成，连接钢板分为左连接钢板（7）与右连接钢板（9），左、右连接钢板在靠近顶角处分别设置两个以供连接拉伸弹簧（8）的小孔，连接钢板下端设置滑轮，所述滑轮在固定槽座（11）设置的轨道上滑动，左连接钢板（7）在轴心处有一拉环用来连接导向钢丝绳（5），右连接钢板（9）轴心有一圆孔，混凝土试件（10）预埋的螺纹钢筋通过圆孔，然后在右连接钢板（9）两侧拧上螺母（14）固定，混凝土试件（10）是长方体棱柱，两端轴心处有预埋的螺纹钢筋。
5.根据权利要求1所述的一种压转拉疲劳试验装置，其特征在于：轨道上左右各有两根垂直轨道的限位螺杆（13）分布在左连接钢板（7）的两侧以限制弹簧伸长长度，固定槽座（11）的侧面有刻度尺，可以测量弹簧伸长长度。
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