CN108318352A - 一种用于组合结构连接单剪试验的夹具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于组合结构连接单剪试验的夹具，属于材料测试技术领域。该夹具包括上夹具和下夹具；试验时将试件置于下夹具并紧固，由上夹具向下施加荷载进行试验，上夹具为试件提供竖直压向加载，下夹具为试件提供竖向支撑和侧向约束。本发明的夹具对于组合结构连接单剪试验试件具有广泛适用性，可根据试件尺寸进行调节，避免了重复制作夹具的麻烦。上夹具能够保证试件受力均匀，避免局部承压破坏；下夹具能保证试件仅在加力方向产生位移，避免试件发生侧向倾覆，并且下夹具左右的侧向约束装置滚轮与试件接触部位可近似为点接触，减小了单剪试验试件与下夹具之间的摩擦作用，因此提高了试验的精确性。

Description

一种用于组合结构连接单剪试验的夹具
技术领域
本发明涉及一种用于组合结构连接单剪试验的夹具，属于材料测试技术领域。
背景技术
组合结构是通过连接件将两种不同材料的构件连接在一起组成整体的一种结构形式，包括钢-木、木-混凝土、钢-混凝土组合结构等，因其充分发挥了两种材料良好的力学性能，所以应用越来越为广泛。连接是保证两种材料较好地发挥组合作用的关键，连接的刚度和强度是组合结构设计的主要参数。
现阶段，一般通过试验来准确地得到组合结构连接的力学性能。常用的试验方法为单剪试验和推出试验，单剪试验采用的试件为非对称试件，即试件为A-B型，推出试验采用的试件为对称试件，即试件为A-B-A型。单剪试验试件相对于推出试验试件具有安装方便，造价低，且更符合实际受力形式等优点。
单剪试验试件见图1所示。当前国内对组合结构连接件单剪试验过程尚未有明确规定，单剪试验的夹具设计方面也未见报道。当单剪试验试件受力时，由于试件结构不对称，如果缺少侧向约束，试件会发生严重倾斜，影响试验结果，甚至造成试验中断。国外已有用于组合结构连接单剪试验的夹具形式，通过夹具内的聚四氟乙烯面板为单剪试验试件提供侧向约束，虽然侧向约束面板采用了聚四氟乙烯材料能在一定程度上降低试件和夹具之间的摩擦作用，但由于提供侧向约束的聚四氟乙烯面板与试件接触面积较大，其间的摩擦作用也较为明显，从而较大程度地高估了试件的抗剪承载力，造成试验结果与实际有较大偏差。此外，国外文献报道中已有的夹具形式灵活性较差，即当试件尺寸发生改变时，需重新设计夹具。
基于以上背景，极有必要设计一种可调节、且能够降低夹具与试件之间摩擦作用的组合结构连接单剪试验夹具。
发明内容
本发明提出了一种用于组合结构连接单剪试验的夹具，其目的旨在克服现有技术所存在的上述缺陷，通过夹具对试件的侧向施加约束，限制侧向位移和转动，并最大程度降低夹具与试件之间的摩擦，保证试验结果可靠。
本发明的技术方案：
一种用于组合结构连接单剪试验的夹具，包括上夹具1和下夹具2；试验时将试件0置于下夹具2上并紧固，由上夹具1向下施加荷载进行试验，上夹具1为试件0提供竖直压向加载，下夹具2为试件0提供竖向支撑和侧向约束；
所述的上夹具1，包括夹持端A6和夹头A7；所述的夹持端A6为上下结构，下半部分为圆台，上半部分为圆柱体；圆柱体的同一横截面上开有四个螺栓孔，且四个螺栓孔相互贯通，用于连接上夹具1和试验机；所述的夹持端A6焊接在夹头A7上；
所述的下夹具2，包括夹持端B3、夹头B5和垫板B4；所述的夹持端B3的结构与上夹具1的夹持端A6的结构相同，所述的夹持端B3焊接在夹头B5的底面；所述的垫板B4与基座A8配合，并在基座A8上自由移动，防止试件0的底部局部受压；所述的基座A8固定在夹头B5上，其上开有与垫板B4配合的滑槽；
所述的夹头B5包括基座A8、右夹片B10、左夹片A12、下卡片A9、右上卡片B11和左上卡片A13；左夹片A12和右夹片B10相对布置，二者的滑块与基座A8上的滑槽配合，并通过其上的螺栓孔和下卡片A9配合固定在基座A8上，位于垫板B4的两侧；
所述的左夹片A12，包括第一L型面板14和第一滑块15，L型面板14的外侧面开有滑动槽；第一滑块15焊接于第一L型面板14底面，位于滑动槽两侧，与基座A8上的滑槽配合；
所述的右夹片B10，包括第二L型面板26和第二滑块27；第二L型面板26的竖直面板上等间距开有多个通孔；第二滑块27焊接于第二L型面板26底面，与基座A8上的滑槽配合；
所述的左夹片A12和右夹片B10之间预留的距离根据试件0尺寸确定，通过下卡片A9调整；
所述的左上卡片A13包括部件A16和部件B17；所述的部件A16包括螺母A22、垫圈A23、螺栓A24和底板25；所述的螺栓A24固定在底板25上，其上套有螺母A22和垫圈A23；所述的部件B17包括钢板A18、圆杆A19、支架A20和滚轮A21；所述的圆杆A19固定在钢板A18上，圆杆A19上焊接有支架A20，支架A20上安装有滚轮A21，滚轮A21被限制在支架A20内，只在原位发生转动；所述的钢板A18上对称开有两个螺栓孔，分别位于圆杆A19的两侧；所述的螺栓A24穿过钢板A18上的螺栓孔，通过螺母A22和垫圈A23配合固定；
所述的右上卡片B11，包括圆盘B28和螺栓B29；所述的螺栓B29一端焊接有圆盘B28；
所述的左上卡片A13，通过拧紧螺母A22，安装在左夹片A12的滑动槽内，沿着滑动槽滑动；所述的右上卡片B11通过拧紧螺母，安装在右夹片B10的竖向等间距布置的螺栓孔处；所述的左上卡片A13和右上卡片B11，用于在试验中为试件0提供侧向约束。
所述的夹具采用高强钢制作。
本发明的有益效果：所述的夹具对于组合结构连接单剪试验试件具有广泛适用性，可根据试件尺寸进行调节，避免了重复制作夹具的麻烦。上夹具能够保证试件受力均匀，避免局部承压破坏；下夹具能保证试件仅在加力方向产生位移，避免试件发生侧向倾覆，并且下夹具左右的侧向约束装置滚轮与试件接触部位可近似为点接触，减小了单剪试验试件与下夹具之间的摩擦作用，因此提高了试验的精确性。
附图说明
图1是单剪试验夹具和单剪试验试件加载示意图。
图2是上、下夹具示意图。
图3是上夹具示意图。
图4是单剪试验夹具的下夹具示意图。
图5是夹头5的示意图。
图5-1是夹头5的前视图。
图5-2是夹头5的俯视图。
图5-3是夹头5左视图。
图5-4是夹头5右视图。
图6-1是左夹片12示意图。
图6-2是左上卡片13示意图。
图6-3是左上卡片的部件17示意图。
图6-4是左上卡片的部件16示意图。
图7-1是右夹片10示意图。
图7-2是右上卡片11示意图。
图中：0试件；1上夹具；2下夹具；3夹持端B；4垫板B；5夹头B；夹6持端A；7夹头A；8基座A；9下卡片A；10右夹片B；11右上卡片B；12左夹片A；13左上卡片A；14第一L型面板；15第一滑块；16部件A；17部件B；22螺母A；23垫圈A；24螺栓A；25底板；26第二L型面板；27第二滑块；28圆盘B；29螺栓B。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
一种用于组合结构连接单剪试验的夹具，包括上夹具1和下夹具2；试验时将试件0置于下夹具2上并紧固，由上夹具1向下施加荷载进行试验，上夹具1为试件0提供竖直压向加载，下夹具2为试件0提供竖向支撑和侧向约束；
所述的上夹具1，包括夹持端A6和夹头A7；所述的夹持端A6为上下结构，下半部分为圆台，上半部分为圆柱体；圆柱体的同一横截面上开有四个螺栓孔，且四个螺栓孔相互贯通，用于连接上夹具1和试验机；所述的夹持端A6焊接在夹头A7上；
所述的下夹具2，包括夹持端B3、夹头B5和垫板B4；所述的夹持端B3的结构与上夹具1的夹持端A6的结构相同，所述的夹持端B3焊接在夹头B5的底面；所述的垫板B4与基座A8配合，并在基座A8上自由移动，防止试件0的底部局部受压；所述的基座A8固定在夹头B5上，其上开有与垫板B4配合的滑槽；
所述的夹头B5包括基座A8、右夹片B10、左夹片A12、下卡片A9、右上卡片B11和左上卡片A13；左夹片A12和右夹片B10相对布置，二者的滑块与基座A8上的滑槽配合，并通过其上的螺栓孔和下卡片A9配合固定在基座A8上，位于垫板B4的两侧；
所述的左夹片A12，包括第一L型面板14和第一滑块15，L型面板14的外侧面开有滑动槽；第一滑块15焊接于第一L型面板14底面，位于滑动槽两侧，与基座A8上的滑槽配合；
所述的右夹片B10，包括第二L型面板26和第二滑块27；第二L型面板26的竖直面板上等间距开有多个通孔；第二滑块27焊接于第二L型面板26底面，与基座A8上的滑槽配合；
所述的左夹片A12和右夹片B10之间预留的距离根据试件0尺寸确定，通过下卡片A9调整；
所述的左上卡片A13包括部件A16和部件B17；所述的部件A16包括螺母A22、垫圈A23、螺栓A24和底板25；所述的螺栓A24固定在底板25上，其上套有螺母A22和垫圈A23；所述的部件B17包括钢板A18、圆杆A19、支架A20和滚轮A21；所述的圆杆A19固定在钢板A18上，圆杆A19上焊接有支架A20，支架A20上安装有滚轮A21，滚轮A21被限制在支架A20内，只在原位发生转动；所述的钢板A18上对称开有两个螺栓孔，分别位于圆杆A19的两侧；所述的螺栓A24穿过钢板A18上的螺栓孔，通过螺母A22和垫圈A23配合固定；
所述的右上卡片B11，包括圆盘B28和螺栓B29；所述的螺栓B29一端焊接有圆盘B28，圆盘B28的直径大于右上卡片B11上的等间距螺栓孔直径；
所述的左上卡片A13，通过拧紧螺母A22，安装在左夹片A12的滑动槽内，沿着滑动槽滑动；所述的右上卡片B11通过拧紧螺母，安装在右夹片B10的竖向等间距布置的螺栓孔处；所述的左上卡片A13和右上卡片B11，用于在试验中为试件0提供侧向约束。
本设计装置也可以用于推出试验，通过调整夹具间距为推出试验试件(即对称试件)提供侧向约束。
所述的组合结构连接单剪试验的夹具可用于多种形式的组合结构连接，如钢-混凝土、钢-木组合结构、木-混凝土组合结构连接等，可根据试件尺寸调整间距和部件位置，灵活且安装方便，可避免试件在试验过程中因偏心受力而发生失稳倾覆，并将以往单剪试验夹具与试件之间的面接触形式改为近似点接触形式，提高了试验精度；另外夹具夹持端可以根据试验机制作，适用广泛。

Claims (2)

1.一种用于组合结构连接单剪试验的夹具，其特征在于，所述的用于组合结构连接单剪试验的夹具包括上夹具(1)和下夹具(2)；试验时将试件(0)置于下夹具(2)上并紧固，由上夹具(1)向下施加荷载进行试验，上夹具(1)为试件(0)提供竖直压向加载，下夹具(2)为试件(0)提供竖向支撑和侧向约束；
所述的上夹具(1)，包括夹持端A(6)和夹头A(7)；所述的夹持端A(6)为上下结构，下半部分为圆台，上半部分为圆柱体；圆柱体的同一横截面上开有四个螺栓孔，且四个螺栓孔相互贯通，用于连接上夹具(1)和试验机；所述的夹持端A(6)焊接在夹头A(7)上；
所述的下夹具(2)，包括夹持端B(3)、夹头B(5)和垫板B(4)；所述的夹持端B(3)的结构与上夹具(1)的夹持端A(6)的结构相同，所述的夹持端B(3)焊接在夹头B(5)的底面；所述的垫板B(4)与基座A(8)配合，并在基座A(8)上自由移动，防止试件(0)的底部局部受压；所述的基座A(8)固定在夹头B(5)上，其上开有与垫板B(4)配合的滑槽；
所述的夹头B(5)包括基座A(8)、右夹片B(10)、左夹片A(12)、下卡片A(9)、右上卡片B(11)和左上卡片A(13)；左夹片A(12)和右夹片B(10)相对布置，二者的滑块与基座A(8)上的滑槽配合，并通过其上的螺栓孔和下卡片A(9)配合固定在基座A(8)上，位于垫板B(4)的两侧；
所述的左夹片A(12)，包括第一L型面板(14)和第一滑块(15)，L型面板(14)的外侧面开有滑动槽；第一滑块(15)焊接于第一L型面板(14)底面，位于滑动槽两侧，与基座A(8)上的滑槽配合；
所述的右夹片B(10)，包括第二L型面板(26)和第二滑块(27)；第二L型面板(26)的竖直面板上均匀开有多个通孔；第二滑块(27)焊接于第二L型面板(26)底面，与基座A(8)上的滑槽配合；
所述的左夹片A(12)和右夹片B(10)之间预留的距离根据试件(0)尺寸确定，通过下卡片A(9)调整；
所述的左上卡片A(13)包括部件A(16)和部件B(17)；所述的部件A(16)包括螺母A(22)、垫圈A(23)、螺栓A(24)和底板(25)；所述的螺栓A(24)固定在底板(25)上，其上套有螺母A(22)和垫圈A(23)；所述的部件B(17)包括钢板A(18)、圆杆A(19)、支架A(20)和滚轮A(21)；所述的圆杆A(19)固定在钢板A(18)上，圆杆A(19)上焊接有支架A(20)，支架A(20)上安装有滚轮A(21)，滚轮A(21)被限制在支架A(20)内，只在原位发生转动；所述的钢板A(18)上对称开有两个螺栓孔，分别位于圆杆A(19)的两侧；所述的螺栓A(24)穿过钢板A(18)上的螺栓孔，通过螺母A(22)和垫圈A(23)配合固定；
所述的右上卡片B(11)，包括圆盘B(28)和螺栓B(29)；所述的螺栓B(29)一端焊接有圆盘B(28)，圆盘B(28)的直径大于右上卡片B(11)上的等间距螺栓孔直径；
所述的左上卡片A(13)，通过拧紧螺母A(22)，安装在左夹片A(12)的滑动槽内，沿着滑动槽滑动；所述的右上卡片B(11)通过拧紧螺母，安装在右夹片B(10)的竖向等间距布置的螺栓孔处；所述的左上卡片A(13)和右上卡片B(11)，用于在试验中为试件(0)提供侧向约束。
2.根据权利要求1所述的用于组合结构连接单剪试验的夹具，其特征在于，所述的夹具采用高强钢制作。
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