CN107228792A - 一种落锤冲击拉压一体式荷载试验转换装置 - Google Patents

一种落锤冲击拉压一体式荷载试验转换装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种落锤冲击拉压一体式荷载试验转换装置，属于试验设备技术领域，主要包括落锤试验加载机、拉压一体式加载机构和底座，其中拉压一体式加载机构包括撞击平台、连接导杆、固定平台和滑动平台。本发明通过连接导杆将压缩和拉伸加载机构连接一体形成转换装置，能够将落锤冲击荷载转化为压缩或拉伸荷载；试验装置结构构造和加工制造简单，便于装配安装，能同时满足压缩和拉伸加载要求；通过调整受压和受拉试验区的局部装置，可以实现工程结构材料的压缩试验、拉伸试验和剪切试验，可模拟和测试实际工程结构材料受冲击荷载时的动态力学性能。

Description

一种落锤冲击拉压一体式荷载试验转换装置
技术领域
本发明属于试验设备技术领域，特别涉及一种落锤冲击拉压一体式荷载试验转换装置。
背景技术
目前，进行结构抗冲击性能试验的设备主要包括高速冲击时采用的霍普金森杆试验装置和中低速度冲击时采用的落锤冲击装置。在实际工程中大量的实例都属于中低速冲击过程，对于此类问题的试验，落锤冲击装置是一种简单、可靠的加载装置。
在现有落锤竖向冲击转换装置中，落锤沿导轨竖直落下，竖向冲击试验台座上固定的试件，从而研究试件在冲击荷载下的动态力学性能。但由于试验条件和装置的限制，试验装置一般只能进行单独的压缩试验或者拉伸试验，无法同时结合压缩和拉伸试验机为一体，影响到装置的适用性。同时，部分转换装置由于构造复杂，传力机理不明确，特别是装置自身刚度小，在动态冲击荷载作用下，易导致出现局部或整体失稳破坏，影响到试验数据的稳定性和准确性。鉴于此，发明人对落锤冲击拉压一体式荷载试验转换装置进行了深入研究和设计，遂由本案产生。
发明内容
针对现有落锤竖向冲击转换装置适用性问题及构造和传力机制较为复杂，本发明旨在提供一种新型落锤冲击拉压一体式荷载试验转换装置，该试验装置可实现压缩和拉伸试验机为一体，在竖向冲击荷载作用下进行压缩或拉伸试验，同时装置构造简单，传力机制明确，装置自身刚度较大，不易发生局部或整体失稳破坏，加工制造简单，方便进行试验装置的设计制造，并能够较真实的模拟实际结构中各类材料在冲击荷载作用下的压缩、拉伸和剪切的动态力学性能。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是，所述落锤冲击拉压一体式荷载试验转换装置，其特征是，包括落锤试验加载机、拉压一体式加载机构和底座；
所述落锤试验加载机包括定位夹具，钩挂在定位夹具上的落锤锤体，两根竖向锤体导轨；
所述拉压一体式加载机构的压缩加载部分由撞击平台，四根连接导杆和固定平台组成，撞击平台上中心撞击点处放置缓冲垫，缓冲垫材料可为橡胶或海绵材料；
所述拉压一体式加载机构的拉伸加载部分由撞击平台，四根连接导杆、滑动平台、滑动导杆和固定平台组成，滑动平台四边有凹槽形状设计，美观且节省钢材；撞击平台的下表面、固定平台的上表面和滑动平台上表面中心处安装法兰圆盘用于连接试件或安装和拆卸法兰式力传感器。
以下对本发明做出进一步说明。
所述撞击平台和滑动平台之间连接是利用四根连接导杆通过连接圆盘用螺栓连接成一体或者通过焊接成为一体。
进一步地，所述滑动导杆通过焊接固定于固定平台和底座之间。
进一步地，所述固定平台和底座之间是通过四根竖向支撑柱连接，竖向支撑柱能把竖向荷载传递到底座，且传力均匀、可靠。
进一步地，所述撞击平台下侧和固定平台上侧分别利用螺栓固定法兰式力传感器，在进行压缩试验时，用于测试受压试件的端部压力荷载，受压试件可为混凝土圆柱体或立方体试块。
进一步地，所述固定平台上侧利用螺栓固定法兰式力传感器，在进行拉伸或剪切试验时，用于测试受拉或剪切试件的端部拉伸荷载，受拉或剪切试件可为钢材材性试件、普通螺栓和单边螺栓。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明可实现落锤冲击拉压一体式荷载试验，该试验装置可实现压缩和拉伸试验机为一体，在竖向冲击荷载作用下进行压缩或拉伸试验，同时装置构造简单，传力机制明确，装置自身刚度较大，不易发生局部或整体失稳破坏，加工制造简单，方便进行试验装置的设计制造，并能够较真实的模拟实际结构中各类材料在冲击荷载作用下的压缩、拉伸和剪切的动态力学性能。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。
附图说明
图1是本发明试验装置的结构整体三维示意图；
图2是本发明试验装置的结构整体正视示意图；
图3是本发明所述压缩试验实施例的整体结构示意图；
图4是本发明所述拉伸试验实施例的整体结构示意图；
图5是本发明所述可运动部分的结构示意图；
图6是本发明所述固定部分的结构示意图；
图7是本发明所述压缩试验实施例的局部结构示意图；
图8是本发明所述拉伸试验实施例1的局部结构示意图；
图9是本发明所述拉伸试验实施例2的局部结构示意图；
图10是本发明所述拉伸试验实施例3的局部结构示意图；
图11是本发明所述剪切试验实施例1的局部结构示意图；
图12是本发明所述剪切试验实施例2的局部结构示意图。
在图中：
1-定位夹具，2-落锤锤体，3,4-锤体导轨，5-缓冲垫，6-撞击平台，7,8,9,10-连接圆盘，11,12,13,14-连接导杆，15-固定平台，16,17,18,19-滑动导杆，20-滑动平台，21,22,23,24-竖向支撑柱，25-底座，26,27,28-法兰圆盘，29,30,31-法兰式力传感器，32-受压试件；33-标准受拉或剪切试件；33a-标准受拉钢材材性试件，33b-标准受拉普通螺栓试件，33c-标准受拉单边螺栓试件，33d-标准受剪普通螺栓试件，33e-标准受剪单边螺栓试件。
具体实施方式
一种落锤冲击拉压一体式荷载试验转换装置由落锤试验加载机、拉压一体式加载机构和底座组成，参见图1和图2。落锤试验加载机如图1所示，其由定位夹具1、落锤锤体2和锤体导轨3、4组成。定位夹具1固定在导轨3和4上，落锤锤体2钩挂在定位夹具1上，通过释放挂钩，使得落锤锤体沿着导轨竖向施加冲击荷载。拉压一体式加载机构的压缩加载部分如图3、图5和图6所示，其由撞击平台6，四根连接导杆11、12、13、14和固定平台15组成，撞击平台6上中心撞击点处放置缓冲垫5。拉压一体式加载机构的拉伸加载部分如图4、图5和图6所示，其由撞击平台6，四根连接导杆11、12、13、14、滑动平台20、滑动导杆16、17、18、19和固定平台15组成。压缩加载部分和拉伸加载部分共用撞击平台、连接导杆和固定平台三部分，有效的结合压缩和拉伸装置的特性且可以相互转换，灵活使用。撞击平台6和滑动平台20之间连接是利用四根连接导杆11、12、13、14通过连接圆盘7、8、9、10用螺栓连接成一体或者通过焊接成为一体。滑动导杆16、17、18、19也通过焊接固定于固定平台15和底座25之间，同时利用四根竖向支撑柱21、22、23、24连接，进一步将固定平台15和底座25牢固连接起来，使得竖向传力均匀、可靠。
当进行压缩试验时，如图7所示，在进行撞击平台6下侧和固定平台15上侧分别利用螺栓连接法兰圆盘26、27以固定法兰式力传感器29、30，用于测试受压试件28的端部压力荷载，受压试件32可为混凝土圆柱体或立方体试块。落锤锤体沿着导轨冲击撞击平台6后，撞击平台6和四根连接导杆11、12、13、14以及滑动平台20向下运动，对受压试件28施加压力，直至受压试件破坏为止。
当进行拉伸或剪切试验时，如图8～12所示，固定平台15上侧利用螺栓固定法兰式力传感器31，用于测试受拉或剪切试件33的端部拉伸荷载，滑动平台20上侧法兰圆盘28与受拉或剪切试件33相连，图8、图9和图10分别为标准受拉钢材材性试件33a、标准受拉普通螺栓试件33b，标准受拉单边螺栓试件33c；图11和图12分别为标准受剪普通螺栓试件33d，标准受剪单边螺栓试件33e，能完成螺栓的单剪或双剪试验。落锤锤体沿着导轨冲击撞击平台6后，撞击平台6和四根连接导杆11、12、13、14以及滑动平台20向下运动，对受拉或受剪试件33施加拉力或剪力，直至受拉或受剪试件破坏为止。
上述实施例和图示并非限定本发明专利的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明专利的专利范畴。

Claims (6)

1.一种落锤冲击拉压一体式荷载试验转换装置，其特征是，包括落锤试验加载机、拉压一体式加载机构和底座；
所述落锤试验加载机包括定位夹具(1)，钩挂在定位夹具(1)上的落锤锤体(2)，两根竖向锤体导轨(3、4)；
所述拉压一体式加载机构由撞击平台(6)，四根连接导杆(11、12、13、14)、固定平台(15)、滑动导杆(16、17、18、19)和滑动平台(20)组成，撞击平台(6)上中心撞击点处放置缓冲垫(5)。
2.根据权利要求1所述的落锤冲击拉压一体式荷载试验转换装置，其特征是，所述撞击平台(6)和滑动平台(20)之间连接是利用四根连接导杆(11、12、13、14)可通过连接圆盘(7、8、9、10)用螺栓连接成一体或者通过焊接成为一体。
3.根据权利要求1所述的落锤冲击拉压一体式荷载试验转换装置，其特征是，所述滑动导杆(16、17、18、19)通过焊接固定于固定平台(15)和底座(25)之间。
4.根据权利要求1所述的落锤冲击拉压一体式荷载试验转换装置，其特征是，所述固定平台(15)和底座(25)之间是通过四根竖向支撑柱(21、22、23、24)连接，竖向支撑柱能把竖向荷载均匀地传递到底座；所述撞击平台(6)的下表面、固定平台(15)的上表面和滑动平台(20)的上表面中心处安装法兰圆盘(26、27、28)用于连接试件或安装和拆卸法兰式力传感器。
5.根据权利要求1所述的落锤冲击拉压一体式荷载试验转换装置，其特征是，所述撞击平台(6)下侧和固定平台(15)上侧的中心处分别利用螺栓固定法兰式力传感器(29、30)，用于测试压缩试验中受压试件(32)的端部压力荷载，受压试件(32)可为混凝土圆柱体或立方体试块。
6.根据权利要求1所述的落锤冲击拉压一体式荷载试验转换装置，其特征是，所述固定平台(15)上侧利用螺栓固定法兰式力传感器(31)，用于测试拉伸或剪切试验中受拉或剪切试件(33)的端部拉伸荷载，受拉或剪切试件(33)可为钢材材性试件、普通螺栓和单边螺栓。
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