CN105300791A - 一种用于三维光弹性应力实验的试件加压装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于三维光弹性应力实验的试件加压装置。其技术方案是：底板(1)的中间位置处固定有千斤顶(2)。三个夹紧螺杆(9)下端与设置在下夹板(3)的三个U形豁口内的销钉(18)对应铰接，三个夹紧螺杆(9)的上端对应地装在上夹板(7)的三个U形豁口内，三个夹紧螺杆(9)的上部分别设有下锁紧螺母(6)和上锁紧螺母(8)，下夹板(3)的圆形凸台和上夹板(7)的圆形凸台对应地装入凹模(17)的下部和上部。测压装置由压力传感器(11)、压头(10)、信号放大器(13)、数显表(12)和信号电缆(14)构成。本发明具有荷载值大、能精确数显荷载值、能使试件方便移出且载荷保持不变的特点，适用于三维光弹性应力实验研究。

Description

一种用于三维光弹性应力实验的试件加压装置
技术领域
本发明属于光弹性应力实验的试件加压装置技术领域。具体涉及一种用于三维光弹性应力实验的试件加压装置。
背景技术
光弹性法是应用光学原理研究弹性力学问题的一种实验应力分析方法。将具有双折射效应的透明材料制成的结构试件置于偏振光场中，当给试件施加载荷时，即可看到试件上产生的干涉条纹图。通过此干涉条纹就能准确计算试件表面和试件内部任意一点的应力分布情况，因此特别适合于几何形状和结构复杂的物体的应力分析。
在实际工作中，有一部分结构是处于二维应力状态，或可以简化为二维应力状态，但实际上很多结构是处于三维应力状态，即在空间各点的应力状态是不同的。这就需要使用立体试件进行三维光弹性应力实验。最常用的是三维光弹应力冻结切片法，即承受荷载的试件升温至材料的冻结温度，恒温保持一定时间后，再缓慢降至室温，卸去载荷，仍存有试件承受载荷时产生的应力条纹。对已冻结好的试件进行任何的机械加工，其应力条纹不会改变。
目前采用上述三维光弹应力冻结切片法进行应力实验的试件加压装置存在如下问题：
1、一般通过加砝码的方式来施加荷载，砝码重力完全施加在烘箱底面上，烘箱无法承受过重砝码的重量，从而限制了荷载值的增加，无法实现高应力加载。
2、采用其他加载方式的加压装置无法显示加载力的大小。
3、进行应力冻结时，需将整套加压装置放入烘箱，移动不便。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足，目的是提供一种荷载值大、能精确数显荷载值的用于三维光弹性应力实验的试件加压装置，该装置能使试件方便移出且载荷保持不变。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：所述的用于三维光弹性应力实验的试件加压装置由加载装置、持压装置和测压装置三部分组成。
加载装置的结构是：底板的中间位置处固定有千斤顶，底板的四个角对称地固定有导杆，四个导杆等高地设有环状凸台；滑板的四个角固定有滑套，四个滑套活套在对应导杆上，滑板位于环状凸台上，滑板下平面的高度为千斤顶初始位置时高度的1.05~1.15倍，四个导杆的上端固定有顶板。
持压装置放置在加载装置的滑板上，持压装置包括上夹板、下夹板、三个夹紧螺杆和凹模。上夹板是由圆形平板和圆形凸台组成的整体，圆形凸台位于圆形平板的中心位置处，上夹板的圆形平板的圆壁对称地开有三个U形豁口；下夹板是在所述上夹板结构的基础上增设有L型缺口，L型缺口位于三个U形豁口的同侧。三个夹紧螺杆下端通过销钉对应地铰接在下夹板的三个U形豁口内，三个夹紧螺杆的上端对应地装在上夹板的三个U形豁口内，三个夹紧螺杆的上部分别设有下锁紧螺母和上锁紧螺母，三个下锁紧螺母位于上夹板的圆形平板的下方，三个上锁紧螺母位于上夹板的圆形平板的上方。
凹模呈圆筒状，下夹板的圆形凸台和上夹板的圆形凸台对应地装入凹模的下部和上部，下夹板的圆形凸台外径和上夹板的圆形凸台外径与凹模内径的名义尺寸相同。
测压装置的结构是：压力传感器固定在顶板的下表面，压头与压力传感器的下部通过螺纹连接；数显表和信号放大器置于顶板上表面，压力传感器、信号放大器和数显表之间通过信号电缆连接。
所述的千斤顶的竖直中心线、持压装置的竖直中心线、压头的竖直中心线和压力传感器的竖直中心线为同一条直线。
所述顶板为方形，所述底板和滑板与顶板的平面外形尺寸相同。
所述的凹模由两个相同的半圆筒组成，两个半圆筒的四条边处的外壁分别设有耳板，所述四条边平行于半圆筒的轴线，每个耳板对称地开有螺孔，螺孔为4~5个，螺栓通过所述螺孔将两个半圆筒连接为整体，所述半圆筒的壁厚为25~50mm。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
本发明通过凹模对试件提供径向约束，通过千斤顶对试件精确可控地施加轴向荷载。
本发明通过千斤顶对持压装置加压，施加荷载值大。压力传感器能精确数显荷载值，持压装置通过下锁紧螺母和上锁紧螺母紧固的方式固定荷载，能方便地将持压装置移出后放进烘箱对试件进行应力冻结，对烘箱底面压力小，压力传感器无需放进烘箱，避免了高温对压力传感器的影响，延长设备使用寿命。
因此，本发明具有荷载值大、能精确数显荷载值、能使试件方便移出且载荷保持不变的特点，适用于三维光弹性应力实验研究。
附图说明
图1为本发明的一种结构示意图；
图2为图1的左视示意图；
图3为图1中上夹板7的俯视示意图；
图4为图1中下夹板3的俯视示意图；
图5为图1中凹模17的俯视示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述，并非对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种用于三维光弹性应力实验的试件加压装置。如图1和图2所示，所述的用于三维光弹性应力实验的试件加压装置由加载装置、持压装置和测压装置三部分组成。
如图1和图2所示，加载装置的结构是：底板1的中间位置处固定有千斤顶2，底板1的四个角对称地固定有导杆16，四个导杆16等高地设有环状凸台21；滑板19的四个角固定有滑套20，四个滑套20活套在对应导杆16上，滑板19位于环状凸台21上，滑板19下平面的高度为千斤顶2初始位置时高度的1.05~1.10倍，四个导杆16的上端固定有顶板15。
如图1和图2所示，持压装置放置在加载装置的滑板19上，持压装置包括上夹板7、下夹板3、三个夹紧螺杆9和凹模17。上夹板7如图3所示，上夹板7是由圆形平板和圆形凸台组成的整体，圆形凸台位于圆形平板的中心位置处，上夹板7的圆形平板的圆壁对称地开有三个U形豁口。下夹板3如图4所示，下夹板3是在所述上夹板7结构的基础上增设有L型缺口，L型缺口位于三个U形豁口的同侧。如图1和图2所示，三个夹紧螺杆9下端通过销钉18对应地铰接在下夹板3的三个U形豁口内，三个夹紧螺杆9的上端对应地装在上夹板7的三个U形豁口内，三个夹紧螺杆9的上部分别设有下锁紧螺母6和上锁紧螺母8，三个下锁紧螺母6位于上夹板7的圆形平板的下方，三个上锁紧螺母8位于上夹板7的圆形平板的上方。
凹模17呈圆筒状，如图1所示，下夹板3的圆形凸台和上夹板7的圆形凸台对应地装入凹模17的下部和上部，下夹板3的圆形凸台外径和上夹板7的圆形凸台外径与凹模17内径的名义尺寸相同。
测压装置的结构如图1和图2所示：压力传感器11固定在顶板15的下表面，压头10与压力传感器11的下部通过螺纹连接；数显表12和信号放大器13置于顶板15上表面，压力传感器11、信号放大器13和数显表12之间通过信号电缆14连接。
如图1和图2所示，所述的千斤顶2的竖直中心线、持压装置的竖直中心线、压头10的竖直中心线和压力传感器11的竖直中心线为同一条直线。
所述顶板15为方形，所述底板1和滑板19与顶板15的平面外形尺寸相同。
如图5所示，所述的凹模17由两个相同的半圆筒组成，两个半圆筒的四条边处的外壁分别设有耳板4，所述四条边平行于半圆筒的轴线，每个耳板4对称地开有螺孔，螺孔为5个，螺栓5通过所述螺孔将两个半圆筒连接为整体，所述半圆筒的壁厚为25~40mm。
实施例2
一种用于三维光弹性应力实验的试件加压装置。除下述技术参数外，其余同实施例1：
所述滑板19下平面的高度为千斤顶2初始位置时高度的1.10~1.15倍；
所述的凹模17由两个相同的半圆筒组成，两个半圆筒的四条边处的外壁分别设有耳板4，所述四条边平行于半圆筒的轴线，每个耳板4对称地开有螺孔，螺孔为4个，螺栓5通过所述螺孔将两个半圆筒连接为整体，所述半圆筒的壁厚为35~50mm。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
本具体实施方式通过凹模17对试件提供径向约束，通过千斤顶2对试件精确可控地施加轴向荷载。
本具体实施方式通过千斤顶2对持压装置加压，施加荷载值大。压力传感器11能精确数显荷载值，持压装置通过下锁紧螺母6和上锁紧螺母8紧固的方式固定荷载，能方便地将持压装置移出后放进烘箱对试件进行应力冻结，对烘箱底面压力小，压力传感器11无需放进烘箱，避免了高温对压力传感器11的影响，延长设备使用寿命。
因此，本具体实施方式具有荷载值大、能精确数显荷载值、能使试件方便移出且载荷保持不变的特点，适用于三维光弹性应力实验研究。

Claims (3)

1.一种用于三维光弹性应力实验的试件加压装置，其特征在于所述的用于三维光弹性应力实验的试件加压装置由加载装置、持压装置和测压装置三部分组成；
加载装置的结构是：底板(1)的中间位置处固定有千斤顶(2)，底板(1)的四个角对称地固定有导杆(16)，四个导杆(16)等高地设有环状凸台(21)；滑板(19)的四个角固定有滑套(20)，四个滑套(20)活套在对应导杆(16)上，滑板(19)位于环状凸台(21)上，滑板(19)下平面的高度为千斤顶(2)初始位置时高度的1.05~1.15倍，四个导杆(16)的上端固定有顶板(15)；
持压装置放置在加载装置的滑板(19)上，持压装置包括上夹板(7)、下夹板(3)、三个夹紧螺杆(9)和凹模(17)；
上夹板(7)是由圆形平板和圆形凸台组成的整体，圆形凸台位于圆形平板的中心位置处，上夹板(7)的圆形平板的圆壁对称地开有三个U形豁口；下夹板(3)是在所述上夹板(7)结构的基础上增设有L型缺口，L型缺口位于三个U形豁口的同侧；三个夹紧螺杆(9)下端通过销钉(18)对应地铰接在下夹板(3)的三个U形豁口内，三个夹紧螺杆(9)的上端对应地装在上夹板(7)的三个U形豁口内，三个夹紧螺杆(9)的上部分别设有下锁紧螺母(6)和上锁紧螺母(8)，三个下锁紧螺母(6)位于上夹板(7)的圆形平板的下方，三个上锁紧螺母(8)位于上夹板(7)的圆形平板的上方；
凹模(17)呈圆筒状，下夹板(3)的圆形凸台和上夹板(7)的圆形凸台对应地装入凹模(17)的下部和上部，下夹板(3)的圆形凸台外径和上夹板(7)的圆形凸台外径与凹模(17)内径的名义尺寸相同；持压装置放置在滑板(19)上；
测压装置的结构是：压力传感器(11)固定在顶板(15)的下表面，压头(10)与压力传感器(11)的下部通过螺纹连接；数显表(12)和信号放大器(13)置于顶板(15)上表面，压力传感器(11)、信号放大器(13)和数显表(12)之间通过信号电缆(14)连接；
所述的千斤顶(2)的竖直中心线、持压装置的竖直中心线、压头(10)的竖直中心线和压力传感器(11)的竖直中心线为同一条直线。
2.根据权利要求1所述的用于三维光弹性应力实验的试件加压装置，其特征在于所述顶板(15)为方形，所述底板(1)和滑板(19)与顶板(15)的平面外形尺寸相同。
3.根据权利要求1所述的用于三维光弹性应力实验的试件加压装置，其特征在于所述的凹模(17)由两个相同的半圆筒组成，两个半圆筒的四条边处的外壁分别设有耳板(4)，所述四条边平行于半圆筒的轴线，每个耳板(4)对称地开有螺孔，螺孔为4~5个，螺栓(5)通过所述螺孔将两个半圆筒连接为整体，所述半圆筒的壁厚为25~50mm。
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