CN103884495A - 一种大型结构件多维受力测试的封闭式加载框架 - Google Patents

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侯炳林
廖敏
李鹏远
迟成芳
路东辉
胡新玲
刘彦波
王伟
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Southwestern Institute of Physics
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Southwestern Institute of Physics
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Abstract

本发明属于设计方法，具体涉及一种大型结构件多维受力测试的封闭式加载框架。一种大型结构件多维受力测试的封闭式加载框架，包括刚性底座，还包括四个立柱和上横梁，刚性底座和上横梁均与立柱螺钉连接，形成大体为中空的立方体形状，在上横梁上设置z向油缸。本发明的显著效果是：提高测量精度的内力自平衡体系，多维协同加载——加载框结构配有多个液压油缸驱动系统可实现对大型试样的x、y、z多维的拉、压和扭模拟加载。传统设计方法仅能对小试样进行拉、压试验或扭转单工况试验，本发明的设计方法能对大型结构件进行拉、压、扭等复合受力工况的协同加载测试。

Description

一种大型结构件多维受力测试的封闭式加载框架
技术领域
本发明属于设计方法，具体涉及一种大型结构件多维受力测试的封闭式加载框架。
背景技术
随着核技术的不断发展，新型技术不断的被应用于各种核装置中。因核装置、要求的高安全性，仅仅用目前的有限元力学分析软件不能保证结构部件或装置的安全。有限元力学分析软件在机械设计初期可以有效地帮助设计者考虑机械零部件的薄弱环节对整个机器设备的影响，有限元优化设计方法对重要零部件及整机的分析,找出其中的薄弱环节，对机械零部件的薄弱部分进行优化设计，对提高机器的可靠性有一定的指导意义。但是，有限元分析基于理想化的状态下进行的，假定了材料性能完全一样，实际上，用来制造机械零部件的材料存在一定的缺陷。对于受载复杂运行工况恶劣的核设备、航空设备等上的重要机械零部件仅仅用有限元分析是不能保证其安全的。所以对机械零部件进行真实的一比一的实物受力加载试验，以此模拟机械设备实际运行条件来检验机械零部件的可靠性；这已成为保证对安全级别特别高的设备的不可缺少的手段之一。
发明内容
本发明针对现有技术的缺陷，提供一种可以对高安全度的器件进行全尺寸实物受力加载测试的大型结构件多维受力测试的封闭式加载框架。
本发明是这样实现的：一种大型结构件多维受力测试的封闭式加载框架，包括刚性底座，还包括四个立柱和上横梁，刚性底座和上横梁均与立柱螺钉连接，形成大体为中空的立方体形状，在上横梁上设置z向油缸。
如上所述的一种大型结构件多维受力测试的封闭式加载框架，其中，该框架还设置了载荷加载板，载荷加载板设置在z向油缸的自由端，并且与z向油缸球铰链联结，载荷加载板用于与被测试样连接。
如上所述的一种大型结构件多维受力测试的封闭式加载框架，其中，在距离较近的两个立柱之间设置立柱连接梁，在立柱连接梁与载荷加载板之间设置y向油缸。
如上所述的一种大型结构件多维受力测试的封闭式加载框架，其中，在距离较远的两个立柱之间设置后横梁，在后横梁与载荷加载板之间设置x向油缸。
本发明的显著效果是：1）封闭式框架——大结构件的受力加载框架是由刚性底座、左立柱、右立柱、后横梁、上横梁、上加载板、油缸等组成的一个封闭式框架系统。2）提高测量精度的内力自平衡体系——该封闭式框架构成了一个内力自平衡体系，不论待测大型试样加载多大的复杂载荷，都在封闭式框架构内部抵消，地基上承受的压力就只有加载框和待测试样的净重，降低了对地基的要求，减少了地基的变形，很大程度上减小测量误差，因而提高了测量精度。3）多维协同加载——加载框结构配有多个液压油缸驱动系统可实现对大型试样的x、y、z多维的拉、压和扭模拟加载。传统设计方法仅能对小试样进行拉、压试验或扭转单工况试验，本发明的设计方法能对大型结构件进行拉、压、扭等复合受力工况的协同加载测试。
附图说明
附图1是本发明提供的一种大型结构件多维受力测试的封闭式加载框架的主视图；
附图2是图1的右视图；
附图3是图1的俯视图。
图中：1、刚性底座；2、立柱；3、待测试样；4、y向油缸；5、载荷加载板；6、z向油缸；7、上横梁；8、后横梁；9、立柱连接梁；10、x向油缸。
具体实施方式
如图1、2、3所示，封闭框架由一个刚性底座1、四个立柱2、后横梁8、上横梁7、载荷加载板5、油缸等组成。在X、Y、Z方向配备多个液压缸作为施力机构。刚性底座1、四个立柱2、后横梁8、上横梁7、都采用钢板焊接，然后用螺栓联结，组成一个封闭的框架。立柱2用螺栓固定到刚性底座1上。载荷加载板5与待测试样3连接。
刚性底座1用螺栓与4个立柱2连接在一起。主视图中的左边两个立柱2之间通过一个立柱连接梁9用螺栓连接在一起，主视图中的右边两个立柱2之间也通过一个立柱连接梁9用螺栓连接在一起。上横梁7与四个立柱2用螺栓连接。后横梁8用螺栓与主视图中左右两个立柱2连接在一起。一个刚性底座1、四个立柱2、两个立柱连接梁9、一个后横梁8用螺栓连接在一起，构成了一个封闭加载框架，这个框架作为待测试样3加载用的反力加载框架。安装完毕加载框，接着安装Z向油缸6，其油缸数量至少为四个，视所加载试样在实运行工况中的载荷大小而定，Z向油缸6上端用螺栓与上横梁7联结，Z向油缸6下端与载荷加载板5通过球铰链联结，除可实现对待测试样3的Z向拉或压的功能外，还可实现模拟待测试样3受到的力矩Mx和力矩My的功能，也还实现待测试样3受拉、压与扭矩的叠加载荷组合加载的功能。x向油缸10通过螺栓连接后横梁8与载荷加载板5，实现对待测试样3的压或拉功能，如果试样在x方向不受弯矩，其油缸数量可以为1个。y向油缸4通过螺栓连接立柱2与载荷加载板5，其油缸数量为两个，可实现对待测试样3推、拉功能以及实现模拟待测试样3受到的扭矩Mz的功能或者实现待测试样3受推拉与扭矩的叠加载荷组合加载的功能。待测试样3通过螺栓连接刚性底座1与载荷加载板5。加载试验前，在待测试样3上安装如应变仪、应变片等各种测试仪器。准备完毕，根据待测试样3在实际中的受载情况加载进行测试，如试样在某一工况同时受到不同方向的载荷，用同步控制器控制各个方向的油缸协同对待测试样3进行加载测试。

Claims (4)

1.一种大型结构件多维受力测试的封闭式加载框架，包括刚性底座（1），其特征在于：还包括四个立柱（2）和上横梁（7），刚性底座（1）和上横梁（7）均与立柱（2）螺钉连接，形成大体为中空的立方体形状，在上横梁（7）上设置z向油缸（6）。
2.如权利要求1所述的一种大型结构件多维受力测试的封闭式加载框架，其特征在于：该框架还设置了载荷加载板（5），载荷加载板（5）设置在z向油缸（6）的自由端，并且与z向油缸（6）球铰链联结，载荷加载板（5）用于与被测试样连接。
3.如权利要求1或2所述的一种大型结构件多维受力测试的封闭式加载框架，其特征在于：在距离较近的两个立柱（2）之间设置立柱连接梁（9），在立柱连接梁（9）与载荷加载板（5）之间设置y向油缸（4）。
4.如权利要求1或2所述的一种大型结构件多维受力测试的封闭式加载框架，其特征在于：在距离较远的两个立柱（2）之间设置后横梁（8），在后横梁（8）与载荷加载板（5）之间设置x向油缸（10）。
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