CN105222978B - 一种施加较大轴向力的冲击试验加载平台 - Google Patents
一种施加较大轴向力的冲击试验加载平台 Download PDFInfo
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Abstract
一种冲击试验加载平台，本发明涉及冲击试验平台，本发明为了解决落锤式冲击试验中锚固基础造价昂贵，直接在基础上面进行锚固会限制横向冲击构件的尺寸，现有的锚固装置不具有普适性，一种夹具只能针对一种构件进行冲击使用，对于承受带角度侧向冲击的构件不能很好进行夹持锚固，它包括底座、两个构件夹具、两个平台基座、两个第一加载支座、两个第一‘L’形板和四个第二‘L’形板，构件夹具包括第一长方体和第二长方体，每个第二长方体分别固定安装在一个第一加载支座的上端面上，两个第一加载支座固定安装在两个平台基座上，两个平台基座固定设置在底座的上端面上，本发明用于工程抗冲击领域。
Description
技术领域
本发明涉及冲击试验平台，具体涉及一种施加较大轴向力的冲击试验加载平台。
背景技术
近年来，在航天航空、船舶工程、汽车制造以及土木工程等领域，各种结构和构件抵抗冲击荷载的缓冲性能研究成为了热点。落锤冲击试验作为研究结构与构件抗冲击性能的重要手段越来越受到学者们的重视。研究者要进行落锤冲击试验，除必备的落锤试验设备，还必须要考虑的就是构件的夹持锚固问题。目前在试验过程中较常用的锚固方法都存在一些缺陷：首先，由于冲击试验基础造价昂贵其尺寸不会太大，若采用直接在基础上面进行锚固的方法会限制侧向冲击构件的尺寸；其次，现有的锚固方法不具有普适性，一种夹具只能针对一种构件尺寸进行使用；同时构件承受冲级时除侧向垂直冲击外。多为侧向不同角度冲击，而对于承受带角度侧向冲击的构件目前没有较好的方法进行夹持锚固；且构件承受冲击时其实际工况往往为承受轴向力状态，而轴向力对构件在冲击下响应的影响非常大，由于存在着上述的一些问题，加大了进行冲击试验的难度与成本，“基于中国优秀硕士论文全文数据库工程科技II辑，第十期，第12-16页，名称为“侧向冲击两端固定钢管混凝土柱动力响应的实验研究与仿真分析”公开了两个支座、碟簧组、轴力传感器、千斤顶和两个刚性平台，待冲击试件设置在两个支座之间，千斤顶通过碟簧组与待冲击试件的一端连接，轴力传感器设置在千斤顶和碟簧组之间，该文献没有公开储能器。
发明内容
本发明为了解决落锤式冲击试验中锚固基础造价昂贵，直接在基础上面进行锚固会限制横向冲击构件的尺寸，现有的锚固装置不具有普适性，一种夹具只能针对一种构件进行冲击使用，对于承受带角度侧向冲击的构件不能很好进行夹持锚固，以及解决现有技术的试验加载平台施加的轴向加载力较小，加载时不能进行较大轴向力变化进行监控的问题，进而提供了一种施加较大轴向力的冲击试验加载平台。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：
它包括底座、两个构件夹具、两个平台基座、两个第一加载支座、两个第一‘L’形板和四个第二‘L’形板，构件夹具包括第一长方体和第二长方体，第一长方体设置在第二长方体上，第一长方体的下端面加工有弧形通孔，每个第二长方体上端面加工有与第一长方体上弧形通孔对应的弧形通孔，每个第二长方体分别固定安装在一个第一加载支座的上端面上，两个第一加载支座固定安装在两个平台基座上，两个平台基座固定设置在底座的上端面上，且两个平台基座通过两个第一‘L’形板和四个第二‘L’形板固定安装在底座上。
它包括底座、千斤顶、第一固定支撑件、第三‘工’字形钢、第二固定支撑件、第二固定挡件、第三固定挡件、两个构件夹具、两个平台基座、两个第四‘工’字形钢、两个第一‘L’形板、四个第二‘L’形板和十二个第三加劲肋，千斤顶上安装有压力传感器，两个平台基座相对固定设置，构件夹具包括第一长方体和第二长方体，第一长方体设置在第二长方体上，第一长方体的下端面加工有弧形通孔，每个第二长方体上端面加工有与第一长方体上弧形通孔对应的弧形通孔，一个第二长方体倾斜固定安装在固定支撑件上，第二固定支撑件固定安装在第三‘工’字形钢的顶端，另一个构件夹具倾斜固定安装在第二固定支撑件上，第三‘工’字形钢上竖板的两侧分别竖直固定安装有两个第三加劲肋，每个第四‘工’字形钢上竖板的两侧分别竖直固定安装由两个第三加劲肋，两个第四‘工’字形钢由上至下竖直设置，且位于上方第四‘工’字形钢底端的横板与位于下方顶端的横板固定连接，第一固定支撑件、第三‘工’字形钢和位于下方的第四‘工’字形钢均固定安装在两个平台基座上，两个平台基座固定设置在底座的上端面上，且两个平台基座通过两个第一‘L’形板和四个第二‘L’形板固定安装在底座上，第二固定挡件靠近一个构件夹具安装在第一固定支撑件上，第三固定挡件固定安装在位于上方的第四‘工’字形钢上，千斤顶的底座安装在第三固定挡件上，千斤顶伸缩杆的顶端设置在一个第二固定支撑件上方第一长方体和第二长方体之间的弧形通孔内。
本发明具有以下有益效果：1、本发明平台各部分零件采用工厂预制，采用现场高强螺栓连接的方式固定连接，本发明的平台安装速度快。
2、通过将构件安装在构件夹具1上此加载平台适用于多种截面形式构件的冲击试验，如圆形或矩形，亦可实现不同约束形式构件的冲击试验，如两端固支、一端固支一端滑动等，具有一定的普适性和通用性。
3、通过平台基座2的一定程度外伸和加载支座位置改变，适用于不同跨度构件的侧向冲击试验。
4、通过千斤顶15施加轴向作用力，由于冲击作用会造成轴力的瞬间卸载，一般采用蝶形弹簧与千斤顶相配合的做法对轴力进行补偿，但蝶形弹簧无法施加较大的轴力；本发明通过油泵、流量蓄能器相连接驱动千斤顶可实现较大轴力的加载可补偿冲击开始阶段的轴力损失，流量储能器响应速度快。同时通过千斤顶15上的力传感器对冲击过程中轴向力的变化进行监控，模拟不同构件的承受冲击时的真实工作状态。
5、本发明通过改变第一固定支撑件18、第三‘工’字形钢19和两个第四‘工’字形钢20的高度进而改变待试验构件倾斜的角度，进而可以实现构件的侧向多角度冲击试验。如模拟桁架结构中腹杆构件承受外界撞击的工况；网壳结构构件承受外界撞击的工况；钢管结构海洋平台中构件承受浮冰或船舶撞击的工况等。
附图说明
图1是待冲击试验构件水平安装在具体实施方式一中本发明的整体结构示意图，图2是待冲击试验构件倾斜安装在具体实施方式八中本发明的整体结构上的示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种施加较大轴向力的冲击试验加载平台，它包括底座5、两个构件夹具1、两个平台基座2、两个第一加载支座3、两个第一‘L’形板11和四个第二‘L’形板12，构件夹具1包括第一长方体6和第二长方体7，第一长方体6设置在第二长方体7上，第一长方体6的下端面加工有弧形通孔，每个第二长方体7上端面加工有与第一长方体6上弧形通孔对应的弧形通孔，每个第二长方体7分别固定安装在一个第一加载支座3的上端面上，两个第一加载支座3固定安装在两个平台基座2上，两个平台基座2固定设置在底座5的上端面上，且两个平台基座2通过两个第一‘L’形板11和四个第二‘L’形板12固定安装在底座5上。
本实施方式中平台基座2是由混凝土、钢或复合材料中任意一种材料制成的平台基座、加载支座3是由混凝土、钢或复合材料中任意一种材料制成的加载支座、底座5是由混凝土、钢或复合材料中任意一种材料制成的底座，本实施方式中材料选材方便。
具体实施方式二:结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种施加较大轴向力的冲击试验加载平台，每个第一加载支座3均包括两个第一‘工’字形钢4和八个第一加劲肋13，每个第一‘工’字形钢4上竖板的两侧分别竖直固定安装有两个第一加劲肋13，两个第一‘工’字形钢4底端的横板通过高强螺栓固定安装在平台基座2的上端面上，第一加劲肋13是在支座或有集中荷载处，为保证构件局部稳定并传递集中力所设置的条状加强件，其它与具体实施方式二相同。
具体实施方式三:结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种施加较大轴向力的冲击试验加载平台，所述每个第一加载支座3上一个第一‘工’字形钢4顶端的横板加工有缺口，其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种施加较大轴向力的冲击试验加载平台，每个平台基座2包括横板8和两个立板9，两个立板平行固定安装在横板8的下方，其它与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种施加较大轴向力的冲击试验加载平台，它还包括两个平台基座连接板10，两个平台基座2相对设置，每个平台基座连接板10的两端分别设置在两个平台基座2上端面上，且平台基座连接板10与两个平台基座2通过高强螺栓固定连接，其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种施加较大轴向力的冲击试验加载平台，所述底座5为长方体，长方体沿长度方向加工有两个平行的‘T’形槽，长方体沿宽度方向加工有两个平行的‘T’形槽，长方体沿长度方向的两个‘T’形槽和沿宽度方向的两个‘T’形槽呈‘井’字形设置，两个第一‘L’形板11分别设置在一个平台基座2的两个立板9上，每个第一‘L’形板11的一端通过高强螺栓固定安装在一个平台基座2的一个立板9上，另一个第一‘L’形板11的一端通过高强螺栓固定安装在一个平台基座2的另一个立板9上，且两个第一‘L’形板11中每个第一‘L’形板11的另一端通过高强螺栓分别设置在长方体沿长度方向平行的两个‘T’形槽上，四个第二‘L’形板12分别设置在另一个平台基座2的两个立板9上，且四个‘L’形板12中每个第二‘L’形板12的一端通过高强螺栓分别设置在长方体沿宽度方向平行的两个‘T’形槽上，其它与具体实施方式四相同。
具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种施加较大轴向力的冲击试验加载平台，它还包括第二‘工’字形钢14、千斤顶15、两个第一固定挡件16和四个第二加劲肋17；千斤顶15上安装有压力传感器，第二‘工’字形钢14靠近第一加载支座3固定安装在平台基座2上，每个第二‘工’字形钢14上竖板的两侧分别竖直固定安装有两个第二加劲肋17，一个第一固定挡件16固定安装在第二‘工’字形钢14的上端面上，且千斤顶15的底座安装在固定挡件16上，千斤顶15与储能器连通，千斤顶15伸缩杆的顶端设置在一个第一加载支座3上方第一长方体6和第二长方体7之间的弧形通孔内，另一个第一固定挡件16靠近一个构件夹具1固定安装在另一个第一加载支座3上，本实施方式中第二加劲肋17是在支座或有集中荷载处，为保证构件局部稳定并传递集中力所设置的条状加强件，所述储能器为流量储能器，流量储能器加载力为100千牛-1000千牛，其它与具体实施方式四相同。
具体实施方式八：结合图2说明本实施方式，本实施方式所述一种施加较大轴向力的冲击试验加载平台，它包括底座5、千斤顶15、第一固定支撑件18、第三‘工’字形钢19、第二固定支撑件21、第二固定挡件23、第三固定挡件24、两个构件夹具1、两个平台基座2、两个第四‘工’字形钢20、两个第一‘L’形板11、四个第二‘L’形板12和十二个第三加劲肋22，千斤顶15上安装有压力传感器，两个平台基座2相对固定设置，构件夹具1包括第一长方体6和第二长方体7，第一长方体6设置在第二长方体7上，第一长方体6的下端面加工有弧形通孔，每个第二长方体7上端面加工有与第一长方体6上弧形通孔对应的弧形通孔，一个第二长方体7倾斜固定安装在固定支撑件18上，第二固定支撑件21固定安装在第三‘工’字形钢19的顶端，另一个构件夹具1倾斜固定安装在第二固定支撑件21上，第三‘工’字形钢19上竖板的两侧分别竖直固定安装有两个第三加劲肋22，每个第四‘工’字形钢20上竖板的两侧分别竖直固定安装由两个第三加劲肋22，两个第四‘工’字形钢20由上至下竖直设置，且位于上方第四‘工’字形钢20底端的横板与位于下方顶端的横板固定连接，第一固定支撑件18、第三‘工’字形钢19和位于下方的第四‘工’字形钢20均固定安装在两个平台基座2上，两个平台基座2固定设置在底座5的上端面上，且两个平台基座2通过两个第一‘L’形板11和四个第二‘L’形板12固定安装在底座5上，第二固定挡件23靠近一个构件夹具1安装在第一固定支撑件18上，第三固定挡件24固定安装在位于上方的第四‘工’字形钢20上，千斤顶15的底座安装在第三固定挡件24上，千斤顶(15)与储能器连通，千斤顶15伸缩杆的顶端设置在一个第二固定支撑件21上方第一长方体6和第二长方体7之间的弧形通孔内，所述储能器为流量储能器，流量储能器的加载力为100千牛-1000千牛。
本实施方式中平台基座2是由混凝土、钢或复合材料中任意一种材料制成的平台基座、加载支座3是由混凝土、钢或复合材料中任意一种材料制成的加载支座、底座5是由混凝土、钢或复合材料中任意一种材料制成的底座，本实施方式中材料选材方便。
本实施方式中第三加劲肋22是在支座或有集中荷载处，为保证构件局部稳定并传递集中力所设置的条状加强件。
具体实施方式九：结合图2说明本实施方式，本实施方式所述一种施加较大轴向力的冲击试验加载平台，每个平台基座2包括横板8和两个立板9，两个立板平行固定安装在横板8的下方，其它与具体实施方式八相同。
具体实施方式十：结合图2说明本实施方式，本实施方式所述一种施加较大轴向力的冲击试验加载平台，所述底座5为长方体，长方体沿长度方向加工有两个平行的‘T’形槽，长方体沿宽度方向加工有两个平行的‘T’形槽，长方体沿长度方向的两个‘T’形槽和沿宽度方向的两个‘T’形槽呈‘井’字形设置，两个第一‘L’形板11分别设置在一个平台基座2的两个立板9上，每个第一‘L’形板11的一端通过高强螺栓固定安装在一个平台基座2的一个立板9上，另一个第一‘L’形板11的一端通过高强螺栓固定安装在一个平台基座2的另一个立板9上，且两个第一‘L’形板11中每个第一‘L’形板11的另一端通过高强螺栓分别设置在长方体沿长度方向平行的两个‘T’形槽上，四个第二‘L’形板12分别设置在另一个平台基座2的两个立板9上，且四个‘L’形板12中每个第二‘L’形板12的一端通过高强螺栓分别设置在长方体沿宽度方向平行的两个‘T’形槽上，其它与具体实施方式八相同。
工作原理
1、本发明工作时将本发明安装在冲击试验机上，并将待试验构件水平设置，待试验构件的两端分别设置在两个构件夹具1上，待试验构件的一端端面设置在顶在第一固定挡件16上，待试验构件的一端端面设置在千斤顶15的伸缩杆上，通过千斤顶15对待试验构件施加轴向力，并通过高强螺栓将待测试构件固定安装在构件夹具1上，且构件夹具1和加载支座3通过高强螺栓固定，并通过冲击试验机对构件进行冲击试验，进而达到本发明的目的。
2、本发明工作时将本发明安装在冲击试验机上，并将待试验构件倾斜设置，待试验构件的两端分别设置在两个构件夹具1上，待试验构件的一端端面设置在顶在第二固定挡件23上，待试验构件的一端端面设置在千斤顶15的伸缩杆上，通过千斤顶15对待试验构件施加轴向力，并通过高强螺栓将待测试构件固定安装在构件夹具1上，且构件夹具1和加载支座3通过高强螺栓固定，并通过冲击试验机对构件进行冲击试验，进而达到本发明的目的。
Claims (9)
1.一种施加较大轴向力的冲击试验加载平台，它包括底座(5)、两个构件夹具(1)、两个平台基座(2)、两个第一加载支座(3)、两个第一‘L’形板(11)和四个第二‘L’形板(12)，其特征在于：它还包括第二‘工’字形钢(14)、千斤顶(15)、两个第一固定挡件(16)和四个第二加劲肋(17)；千斤顶(15)上安装有压力传感器，构件夹具(1)包括第一长方体(6)和第二长方体(7)，第一长方体(6)设置在第二长方体(7)上，第一长方体(6)的下端面加工有弧形通孔，每个第二长方体(7)上端面加工有与第一长方体(6)上弧形通孔对应的弧形通孔，每个第二长方体(7)分别固定安装在一个第一加载支座(3)的上端面上，两个第一加载支座(3)固定安装在两个平台基座(2)上，两个平台基座(2)固定设置在底座(5)的上端面上，且两个平台基座(2)通过两个第一‘L’形板(11)和四个第二‘L’形板(12)固定安装在底座(5)上，第二‘工’字形钢(14)靠近第一加载支座(3)固定安装在平台基座(2)上，每个第二‘工’字形钢(14)上竖板的两侧分别竖直固定安装有两个第二加劲肋(17)，一个第一固定挡件(16)固定安装在第二‘工’字形钢(14)的上端面上，且千斤顶(15)的底座安装在固定挡件(16)上，千斤顶(15)与储能器连通，所述储能器为流量储能器，流量储能器加载力为100千牛-1000千牛，千斤顶(15)伸缩杆的顶端设置在一个第一加载支座(3)上方第一长方体(6)和第二长方体(7)之间的弧形通孔内，另一个第一固定挡件(16)靠近一个构件夹具(1)固定安装在另一个第一加载支座(3)上。
2.根据权利要求1所述一种施加较大轴向力的冲击试验加载平台，其特征在于：每个第一加载支座(3)均包括两个第一‘工’字形钢(4)和八个第一加劲肋(13)，每个第一‘工’字形钢(4)上竖板的两侧分别竖直固定安装有两个第一加劲肋(13)，两个第一‘工’字形钢(4)底端的横板通过高强螺栓固定安装在平台基座(2)的上端面上。
3.根据权利要求2所述一种施加较大轴向力的冲击试验加载平台，其特征在于：所述每个第一加载支座(3)上一个第一‘工’字形钢(4)顶端的横板加工有缺口。
4.根据权利要求1所述一种施加较大轴向力的冲击试验加载平台，其特征在于：每个平台基座(2)包括横板(8)和两个立板(9)，两个立板平行固定安装在横板(8)的下方。
5.根据权利要求4所述一种施加较大轴向力的冲击试验加载平台，其特征在于：它还包括两个平台基座连接板(10)，两个平台基座(2)相对设置，每个平台基座连接板(10)的两端分别设置在两个平台基座(2)上端面上，且平台基座连接板(10)与两个平台基座(2)通过高强螺栓固定连接。
6.根据权利要求4所述一种施加较大轴向力的冲击试验加载平台，其特征在于：所述底座(5)为长方体，长方体沿长度方向加工有两个平行的‘T’形槽，长方体沿宽度方向加工有两个平行的‘T’形槽，长方体沿长度方向的两个‘T’形槽和沿宽度方向的两个‘T’形槽呈‘井’字形设置，两个第一‘L’形板(11)分别设置在一个平台基座(2)的两个立板(9)上，每个第一‘L’形板(11)的一端通过高强螺栓固定安装在一个平台基座(2)的一个立板(9)上，另一个第一‘L’形板(11)的一端通过高强螺栓固定安装在一个平台基座(2)的另一个立板(9)上，且两个第一‘L’形板(11)中每个第一‘L’形板(11)的另一端通过高强螺栓分别设置在长方体沿长度方向平行的两个‘T’形槽上，四个第二‘L’形板(12)分别设置在另一个平台基座(2)的两个立板(9)上，且四个‘L’形板(12)中每个第二‘L’形板(12)的一端通过高强螺栓分别设置在长方体沿宽度方向平行的两个‘T’形槽上。
7.一种施加较大轴向力的冲击试验加载平台，它包括底座(5)、千斤顶(15)、第一固定支撑件(18)、第三‘工’字形钢(19)、第二固定支撑件(21)、第二固定挡件(23)、第三固定挡件(24)、两个构件夹具(1)、两个平台基座(2)、两个第四‘工’字形钢(20)、两个第一‘L’形板(11)、四个第二‘L’形板(12)和十二个第三加劲肋(22)，其特征在于：千斤顶(15)上安装有压力传感器，千斤顶(15)与储能器连通，两个平台基座(2)相对固定设置，构件夹具(1)包括第一长方体(6)和第二长方体(7)，第一长方体(6)设置在第二长方体(7)上，第一长方体(6)的下端面加工有弧形通孔，每个第二长方体(7)上端面加工有与第一长方体(6)上弧形通孔对应的弧形通孔，一个第二长方体(7)倾斜固定安装在固定支撑件(18)上，第二固定支撑件(21)固定安装在第三‘工’字形钢(19)的顶端，另一个构件夹具(1)倾斜固定安装在第二固定支撑件(21)上，第三‘工’字形钢(19)上竖板的两侧分别竖直固定安装有两个第三加劲肋(22)，每个第四‘工’字形钢(20)上竖板的两侧分别竖直固定安装由两个第三加劲肋(22)，两个第四‘工’字形钢(20)由上至下竖直设置，且位于上方第四‘工’字形钢(20)底端的横板与位于下方顶端的横板固定连接，第一固定支撑件(18)、第三‘工’字形钢(19)和位于下方的第四‘工’字形钢(20)均固定安装在两个平台基座(2)上，两个平台基座(2)固定设置在底座(5)的上端面上，且两个平台基座(2)通过两个第一‘L’形板(11)和四个第二‘L’形板(12)固定安装在底座(5)上，第二固定挡件(23)靠近一个构件夹具(1)安装在第一固定支撑件(18)上，第三固定挡件(24)固定安装在位于上方的第四‘工’字形钢(20)上，千斤顶(15)的底座安装在第三固定挡件(24)上，千斤顶(15)伸缩杆的顶端设置在一个第二固定支撑件(21)上方第一长方体(6)和第二长方体(7)之间的弧形通孔内。
8.根据权利要求7所述一种施加较大轴向力的冲击试验加载平台，其特征在于：每个平台基座(2)包括横板(8)和两个立板(9)，两个立板平行固定安装在横板(8)的下方。
9.根据权利要求7所述一种施加较大轴向力的冲击试验加载平台，其特征在于：所述底座(5)为长方体，长方体沿长度方向加工有两个平行的‘T’形槽，长方体沿宽度方向加工有两个平行的‘T’形槽，长方体沿长度方向的两个‘T’形槽和沿宽度方向的两个‘T’形槽呈‘井’字形设置，两个第一‘L’形板(11)分别设置在一个平台基座(2)的两个立板(9)上，每个第一‘L’形板(11)的一端通过高强螺栓固定安装在一个平台基座(2)的一个立板(9)上，另一个第一‘L’形板(11)的一端通过高强螺栓固定安装在一个平台基座(2)的另一个立板(9)上，且两个第一‘L’形板(11)中每个第一‘L’形板(11)的另一端通过高强螺栓分别设置在长方体沿长度方向平行的两个‘T’形槽上，四个第二‘L’形板(12)分别设置在另一个平台基座(2)的两个立板(9)上，且四个‘L’形板(12)中每个第二‘L’形板(12)的一端通过高强螺栓分别设置在长方体沿宽度方向平行的两个‘T’形槽上。
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