CN108896405B - 结构力学性能测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种结构力学性能测试装置，包括用于完成船舶结构类试件静载试验的静态加载系统、动态试验的动态加载系统及基础反力平台，所述静态加载系统、动态加载系统通过紧固件与所述基础反力平台固接，所述静态加载系统或动态加载系统相对于基础反力平台可以沿纵向、横向或垂向布置。满足多工况的试验要求，提升试验系统作业柔性：不仅能够完成横向或纵向单方向的拉压静载和动载试验，同时也能完成横向和纵向同时加载要求；通过反力构件的不同组合，可以完成纵向加载的试验；通过反力架相互位置的调整，满足不同尺寸试验件的需要。

Description

结构力学性能测试装置
技术领域
本发明涉及结构力学测试领域，尤其涉及结构力学性能测试装置。
背景技术
目前，现有用于船舶结构力学测试的设备为一体式结构，其结构较为复杂，需要涉及到土方工程，建造周期长，不便于调整和搬运，因此需要迫切设计一种便于移动、安装的和可扩展的船舶结构力学测试设备。
发明内容
本申请人针对上述现有问题，进行了研究改进，提供一种结构力学性能测试装置，其不仅能完成横向或纵向单方向的拉压静载和动载试验，还能完成横向和纵向的同时加载要求。
本发明所采用的技术方案如下：
一种结构力学性能测试装置，包括用于完成船舶结构类试件静载试验的静态加载系统、用于完成船舶结构类试件动态试验的动态加载系统及基础反力平台，所述静态加载系统、动态加载系统通过紧固件与所述基础反力平台固接，所述静态加载系统或动态加载系统相对于基础反力平台可以沿纵向、横向或垂向布置；
所述静态加载系统、动态加载系统的结构相同，具体结构如下：
由两组间隔布置的反力架构成，各组相邻布置的反力架之间均连接多根连接梁，在两组反力架的相对面处均与一根平衡梁的一端固接，各根平衡梁的另一端之间设置调节梁；在其中一组反力架之间布置丝杆横梁，丝杆的一端铰接于所述丝杆横梁，所述丝杆上通过螺母组件连接试件夹具；另一组反力架之间布置油缸横梁，带有力传感器的油缸布置于所述油缸横梁上并由液压系统驱动，所述油缸的活塞端也与试件夹具连接；
所述基础反力平台的具体结构如下：
包括多块半平台，各块半平台之间通过工字型座拼接，各块半平台至少由两块分段平台通过工字型座拼接构成，于各块半平台的表面均开设多个呈阵列布置的紧固件安装孔。
其进一步技术方案在于：
所述静态加载系统或动态加载系统均可为单个或多个布置于所述基础反力平台的表面，所述静态加载系统、动态加载系统也可单独或组合布置于所述基础反力平台的表面；
所述静态加载系统、动态加载系统的加载能力、加载行程均不同；
所述静态加载系统、动态加载系统沿所述基础反力平台呈垂向布置时，各根平衡梁均相对于基础反力平台呈垂直布置；
所述调节梁包括调节螺母以及设置于各根平衡梁另一端的调节螺栓，所述调节螺母与所述调节螺栓螺纹连接；
还包括用于支撑丝杆或油缸活塞的支撑构件，所述支撑构件的底部布置移动轮。
本发明的有益效果如下：
本发明结构受力为自平衡体系，反力架、平衡梁受力构件轻巧、便于移动和快速拆装。
模块化设计：基础反力平台由多个分段平台拼接构成，便于运输、拼装，无需土方工程便可拼装为承力平台，方形反力架、平衡梁等受力构件标准统一，无需区分动态和静态加载的公开，可以互相使用。
满足多工况的试验要求，提升试验系统作业柔性：不仅能够完成横向或纵向单方向的拉压静载和动载试验，同时也能完成横向和纵向同时加载要求；通过反力构件的不同组合，可以完成纵向加载的试验；通过反力架相互位置的调整，满足不同尺寸试验件的需要。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中静态加载系统的结构示意图。
图3为本发明中基础反力平台的结构示意图。
图4为本发明受力自平衡的状态示意图。
图5为本发明第二种实施例的结构示意图。
图6为本发明第三种实施例的结构示意图。
1、静态加载系统；101、油缸横梁；102、连接梁；103、反力架；104、平衡梁；105、调节梁；1051、调节螺栓；1052、调节螺母；106、油缸；107、丝杆；108、丝杆横梁；2、动态加载系统；3、基础反力平台；301、半平台；302、分段平台；303、紧固件安装孔；304、工字型座；6、螺栓；7、试件夹具；8、支撑构件；9、移动轮。
具体实施方式
下面说明本发明的具体实施方式。
如图1、图2所示，结构力学性能测试装置包括用于完成船舶结构类试件静载试验的静态加载系统1、用于完成船舶结构类试件动态试验的动态加载系统2及基础反力平台3，静态加载系统1、动态加载系统2通过紧固件与基础反力平台3固接，静态加载系统1或动态加载系统2相对于基础反力平台3可以沿纵向、横向或垂向布置；
静态加载系统1、动态加载系统2的结构相同，静态加载系统1、动态加载系统2的加载能力、加载行程均不同。
具体结构如下：
由两组间隔布置的反力架103构成，各组相邻布置的反力架103之间均连接多根连接梁102，在两组反力架103的相对面处均与一根平衡梁104的一端固接，各根平衡梁104的另一端之间设置调节梁105；在其中一组反力架103之间布置丝杆横梁108，丝杆107的一端铰接接于丝杆横梁108，丝杆107上通过螺母组件连接试件夹具7；另一组反力架103之间布置油缸横梁101，带有力传感器的油缸106布置于油缸横梁101上并由液压系统操控，油缸106的活塞端也与试件夹具7连接。
如图3所示，基础反力平台3的具体结构如下：
包括多块半平台301，各块半平台301之间通过工字型座304拼接，各块半平台301至少由两块分段平台302通过工字型座304拼接构成，于各块半平台301的表面均开设多个呈阵列布置的紧固件安装孔303。
如图5、图6所示，静态加载系统1或动态加载系统2均可为单个或多个布置于基础反力平台3的表面，静态加载系统1、动态加载系统2也可单独或组合布置于基础反力平台3的表面。在图6中除了有横向试验、还有纵向试验和垂向试验
如图6所示，静态加载系统1或动态加载系统2沿基础反力平台3呈垂向布置时，各根平衡梁104均相对于基础反力平台3呈垂直布置。
如图2所示，调节梁105包括调节螺母1052以及设置于各根平衡梁104另一端的调节螺栓1051，调节螺母1052与调节螺栓1051螺纹连接。
如图5所示，还包括用于支撑丝杆107或油缸106活塞的支撑构件8，支撑构件8的底部布置移动轮9。该支撑构件8避免当丝杆107或油缸106自重较大时受重力影响产生测试误差，通过支撑可以抵消丝杆107或油缸106的重力。
本发明的具体工作过程如下：
如图4所示，根据不同的工况布置静态加载系统1或动态加载系统2，根据试验要求其可以为横向、纵向或垂直向中的任意一种，将被试件的一端与丝杆螺母上的一个试件夹具7相连接，通过丝杆107调节至合适的位置后由液压系统控制油缸106的活塞端向试件表面施加推力来进行加压测试，或者液压系统控制油缸106的活塞端收回来实现拉伸测试，在试验过程中，被试结构件的受力如图4箭头所示首先转向带有丝杆107的反力架103上，通过平衡梁104、调节梁105转移至另一组反力架103中，然后进入油缸横梁101及基础反力平台上，使试验力转变为结构内力，使本发明形成自平衡体系，不用提供单独的反力结构，测试后的数据由力传感器收集。
如图6所示，当需要做垂向试验时，将呈横向布置的静态加载系统1中的平衡梁104拆卸后按垂向布置并与基础反力平台3固接，然后在四根平衡梁104上安装油缸横梁101，最后在油缸横梁101上安装油缸106。通过在基础反力平台3上固接工装，从而实现垂向试验。
如图6所示，本发明也可以满足多工况的试验，本发明所完成的典型试验有T型焊接构件静态拉伸试验、板架结构静态压缩试验、板架结构联合再载试验、海洋平台T型管节点拉、压双向疲劳测试试验、钢拉杆动态试验、螺旋扣拉伸试验及型钢三点弯曲疲劳测试。
本发明结构受力为自平衡体系，反力架、平衡梁受力构件轻巧、便于移动和快速拆装。
模块化设计：基础反力平台由多个分段平台拼接构成，便于运输、拼装，无需土方工程便可拼装为承力平台，方形反力架、平衡梁等受力构件标准统一，无需区分动态和静态加载的公开，可以互相使用。
满足多工况的试验要求，提升试验系统作业柔性：不仅能够完成横向或纵向单方向的拉压静载和动载试验，同时也能完成横向和纵向同时加载要求；通过反力构件的不同组合，可以完成纵向加载的试验；通过反力架相互位置的调整，满足不同尺寸试验件的需要。
本发明可适用于不限于船舶结构类的静态和动态结构试验。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的基本结构的情况下，本发明可以作任何形式的修改。

Claims (4)

1.结构力学性能测试装置，其特征在于：包括用于完成船舶结构类试件静载试验的静态加载系统（1）、用于动态试验的动态加载系统（2）及基础反力平台（3），所述静态加载系统（1）、动态加载系统（2）通过紧固件与所述基础反力平台（3）固接，所述静态加载系统（1）或动态加载系统（2）相对于基础反力平台（3）可以沿纵向、横向或垂向布置；
所述静态加载系统（1）、动态加载系统（2）的结构相同，具体结构如下：
由两组间隔布置的反力架（103）构成，各组相邻布置的反力架（103）之间均连接多根连接梁（102），在两组反力架（103）的相对面处均与一根平衡梁（104）的一端固接，各根平衡梁（104）的另一端之间设置调节梁（105）；在其中一组反力架（103）之间布置丝杆横梁（108），丝杆（107）的一端铰接于所述丝杆横梁（108），所述丝杆（107）上通过螺母组件连接试件夹具（7）；另一组反力架（103）之间布置油缸横梁（101），带有力传感器的油缸（106）布置于所述油缸横梁（101）上并由液压系统驱动，所述油缸（106）的活塞端也与试件夹具（7）连接；
所述基础反力平台（3）的具体结构如下：
包括多块半平台（301），各块半平台（301）之间通过工字型座（304）拼接，各块半平台（301）至少由两块分段平台（302）通过工字型座（304）拼接构成，于各块半平台（301）的表面均开设多个呈阵列布置的紧固件安装孔（303）；所述静态加载系统（1）或动态加载系统（2）均可为单个或多个布置于所述基础反力平台（3）的表面，所述静态加载系统（1）、动态加载系统（2）也可单独或组合布置于所述基础反力平台（3）的表面；所述静态加载系统（1）、动态加载系统（2）的加载能力、加载行程均不同。
2.如权利要求1所述的结构力学性能测试装置，其特征在于：所述静态加载系统（1）、动态加载系统（2）沿所述基础反力平台（3）呈垂向布置时，各根平衡梁（104）均相对于基础反力平台（3）呈垂直布置。
3.如权利要求1所述的结构力学性能测试装置，其特征在于：所述调节梁（105）包括调节螺母（1052）以及设置于各根平衡梁（104）另一端的调节螺栓（1051），所述调节螺母（1052）与所述调节螺栓（1051）螺纹连接。
4.如权利要求1所述的结构力学性能测试装置，其特征在于：还包括用于支撑丝杆（107）或油缸（106）活塞的支撑构件（8），所述支撑构件（8）的底部布置移动轮（9）。
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