CN109238671A - 一种大承载接头试验反向加载器及其设计方法 - Google Patents

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辛明
王德刚
王美琦
张铁亮
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Abstract

本申请属于拉伸试验技术领域，特别涉及一种大承载接头试验反向加载器，包括：拉伸下底板，呈圆盘状，轴向开设有至少两个通孔；压缩下底板、压缩上底板以及拉伸上底板；支柱，一端穿过压缩下底板连接到拉伸下底板的径向一面，另一端穿过压缩上底板连接到拉伸上底板的径向一面，支柱至少有两个，且支柱与压缩下底板及压缩上底板间隙配合；接头双耳片,设置在压缩上底板面向压缩下底板的径向面上，试验接头，且置于接头双耳片间；连接销钉，将接头双耳片与试验接头连接在一起。通过反向加载器，实现了压力机完成接头拉伸的试验，避免了大吨位拉伸试验受限于试验设备能力的问题，大大降低了试验的难度和成本。

Description

一种大承载接头试验反向加载器及其设计方法
技术领域
本申请属于拉伸试验技术领域，特别涉及一种大承载接头拉伸试验反向加载器及其设计方法。
背景技术
承受集中大载荷的接头是机械结构中的常用零件，并且往往都是比较重要的部位。而对于这种接头结构，通常需要进行拉伸试验对接头的设计进行验证。而在常规的试验中，受限于试验设备能力，导致大吨位载荷的拉伸试验难度增加。试验设备也无法由常用的压力机来完成，导致试验设备复杂，工作量大，成本高。
因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
发明内容
本申请的目的是提供了一种大承载接头拉伸试验反向加载器，以解决大吨位载荷的拉伸试验无法由常用的压力机完成，试验设备复杂，工作量大，成本高的问题。
本申请的技术方案是：
本申请的是一种大承载接头试验反向加载器，包括：
拉伸下底板，呈圆盘状，轴向开设有至少两个通孔；
压缩下底板、压缩上底板以及所述拉伸上底板，与所述拉伸下底板的形状和尺寸相同；
支柱，一端穿过所述压缩下底板连接到所述拉伸下底板的径向一面，另一端穿过压缩上底板连接到所述拉伸上底板的径向一面，所述支柱至少有两个，且所述支柱与所述压缩下底板及所述压缩上底板间隙配合；
接头双耳片,设置在所述压缩上底板面向所述压缩下底板的径向面上，
试验接头，设置在所述压缩下底板面向所述压缩上底板的径向面上，且置于所述接头双耳片间；
连接销钉，穿过所述接头双耳片与所述试验接头，将所述接头双耳片与所述试验接头连接在一起。
可选地，所述支柱与所述拉伸下底板之间通过焊接连接在一起。
可选地，所述支柱的周向两端端部开设有外螺纹。
可选地，所述支柱通过螺纹连接到所述拉伸下底板上。
可选地，所述支柱与所述拉伸上底板之间通过焊接或螺纹连接连接在一起。
可选地，所述试验接头与所述压缩下底板通过螺栓连接在一起。
一种上述的大承载接头试验反向加载器的设计方法，包括：
步骤一、根据接头试验加载载荷的大小，确定所述接头双耳片的尺寸；
步骤二、根据接头试验加载载荷的大小，确定所述连接销钉的规格；
步骤三、根据接头试验加载载荷的大小，确定所述支柱的尺寸与数量。
可选地，所述一中的所述接头双耳片的尺寸根据公式确定；
其中，σult为耳片受载实际应力，Pult为试验加载载荷，F为耳片拉伸最小截面面积，Ko为耳片受轴向拉伸时的形状系数，当数值大于1时取1计算，σb为耳片材料的抗拉强度。
可选地，所述二中的所述连接销钉的规格根据公式Pt＝FσbK确定；
其中Pt为螺栓能承受的载荷，F为螺栓最小截面面积，σb为螺栓材料的抗拉强度，K为淬火的不均匀系数。
可选地，所述三中的所述支柱的尺寸与数量根据公式σcr＝π2E/(L′/ρ)2确定；
其中，σcr为支柱的临界失稳应力，E为支柱材料的压缩弹性模量，L为支柱有效长度，ρ为支柱坡面回转半径。
本申请至少存在以下有益技术效果：
本申请的大承载接头试验反向加载器及其设计方法，通过反向加载器，实现了压力机完成接头拉伸的试验，避免了大吨位拉伸试验受限于试验设备能力的问题，大大降低了试验的难度和成本，易于推广使用，具有较大的实用价值。
附图说明
图1是本申请的大承载接头试验反向加载器结构图；
其中：
1-试验接头，2-连接销钉，3-拉伸上底板，4-压缩上底板，5-接头双耳片，6-支柱，7-压缩下底板，8-拉伸下底板。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
下面结合附图1对本申请做进一步详细说明。
如图1，本申请的是一种大承载接头试验反向加载器，包括：
拉伸下底板8，呈圆盘状，轴向开设有至少两个通孔；
压缩下底板7、压缩上底板4以及拉伸上底板3，与拉伸下底板8的形状和尺寸相同；
支柱6，一端穿过压缩下底板7连接到拉伸下底板8的径向一面，另一端穿过压缩上底板4连接到拉伸上底板3的径向一面，支柱6至少有两个，且支柱6与压缩下底板7及压缩上底板4间隙配合；
在本实施例中，支柱6与拉伸下底板8之间通过焊接连接在一起，焊接支柱6的轴向一端，支柱6与拉伸上底板3之间通过焊接或螺纹连接连接在一起，还可以将支柱6的周向两端端部开设有外螺纹，支柱6通过螺纹连接到拉伸下底板8上，采用螺纹连接时能够重复使用本申请装置，为使试验效果更稳定，支柱6与拉伸下底板8和拉伸上底板4之间首先采用螺纹连接，安装完成后，在采用焊接的方式进行加固，保证了试验的稳定与可靠性。
接头双耳片5,设置在压缩上底板4面向压缩下底板7的径向面上；
试验接头1，设置在压缩下底板7面向压缩上底板4的径向面上，且置于接头双耳片5间；试验接头1与压缩下底板7通过螺栓连接在一起，易于在试验时的安装。
连接销钉2，穿过接头双耳片5与试验接头1，将接头双耳片5与试验接头1连接在一起，完成对大承载接头试验反向加载器的安装。
在本实施例中，将安装好的大承载接头试验反向加载器直接安装到压力试验机上，对试验接头1进行拉伸试验，检测试验接头1的拉伸承载能力。
上述为大承载接头试验反向加载器，以下是本申请的一种大承载接头试验反向加载器的设计方法，包括：
步骤一、根据接头试验加载载荷的大小，确定接头双耳片5的尺寸；
可选地，步骤一中的接头双耳片5的尺寸根据公式确定；
其中，σult为耳片受载实际应力，Pult为试验加载载荷，F为耳片拉伸最小截面面积，Ko为耳片受轴向拉伸时的形状系数，当数值大于1时取1计算，σb为耳片材料的抗拉强度。
步骤二、根据接头试验加载载荷的大小，确定连接销钉2的规格；
可选地，步骤二中的连接销钉2的规格根据公式Pt＝FσbK确定；
其中Pt为螺栓能承受的载荷，F为螺栓最小截面面积，σb为螺栓材料的抗拉强度，K为淬火的不均匀系数。
步骤三、根据接头试验加载载荷的大小，确定支柱6的尺寸与数量。
可选地，步骤三中的支柱6的尺寸与数量根据公式σcr＝π2E/(L′/ρ)2确定；
其中，σcr为支柱的临界失稳应力，E为支柱材料的压缩弹性模量，L为支柱有效长度，ρ为支柱坡面回转半径。
根据计算出的参数对本申请的大承载接头试验反向加载器进行设计，并完成上述的安装，即可进行对大承载接头进行拉伸试验，装载到压力试验机上，通过反向的加载，实现了对大承载接头的拉伸试验，避免了大吨位拉伸试验受限于试验设备能力的问题，大大降低了试验的难度和成本。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种大承载接头试验反向加载器，其特征在于，包括：
拉伸下底板(8)，呈圆盘状，轴向开设有至少两个通孔；
压缩下底板(7)、压缩上底板(4)以及所述拉伸上底板(3)，与所述拉伸下底板(8)的形状和尺寸相同；
支柱(6)，一端穿过所述压缩下底板(7)连接到所述拉伸下底板(8)的径向一面，另一端穿过压缩上底板(4)连接到所述拉伸上底板(3)的径向一面，所述支柱(6)至少有两个，且所述支柱(6)与所述压缩下底板(7)及所述压缩上底板(4)间隙配合；
接头双耳片(5),设置在所述压缩上底板(4)面向所述压缩下底板(7)的径向面上，
试验接头(1)，设置在所述压缩下底板(7)面向所述压缩上底板(4)的径向面上，且置于所述接头双耳片(5)间；
连接销钉(2)，穿过所述接头双耳片(5)与所述试验接头(1)，将所述接头双耳片(5)与所述试验接头(1)连接在一起。
2.根据权利要求1所述的大承载接头试验反向加载器，其特征在于，所述支柱(6)与所述拉伸下底板(8)之间通过焊接连接在一起。
3.根据权利要求1所述的大承载接头试验反向加载器，其特征在于，所述支柱(6)的周向两端端部开设有外螺纹。
4.根据权利要求1所述的大承载接头试验反向加载器，其特征在于，所述支柱(6)通过螺纹连接到所述拉伸下底板(8)上。
5.根据权利要求1所述的大承载接头试验反向加载器，其特征在于，所述支柱(6)与所述拉伸上底板(3)之间通过焊接或螺纹连接连接在一起。
6.根据权利要求1所述的大承载接头试验反向加载器，其特征在于，所述试验接头(1)与所述压缩下底板(7)通过螺栓连接在一起。
7.一种大承载接头试验反向加载器的设计方法，所述大承载接头试验反向加载器如上述权利要求1至6中任一项所述，其特征在于，包括：
步骤一、根据接头试验加载载荷的大小，确定所述接头双耳片(5)的尺寸；
步骤二、根据接头试验加载载荷的大小，确定所述连接销钉(2)的规格；
步骤三、根据接头试验加载载荷的大小，确定所述支柱(6)的尺寸与数量。
8.根据权利要求7所述的大承载接头试验反向加载器的设计方法，其特征在于，所述一中的所述接头双耳片(5)的尺寸根据公式
确定；
其中，σult为耳片受载实际应力，Pult为试验加载载荷，F为耳片拉伸最小截面面积，Ko为耳片受轴向拉伸时的形状系数，σb为耳片材料的抗拉强度。
9.根据权利要求7所述的大承载接头试验反向加载器的设计方法，其特征在于，所述二中的所述连接销钉(2)的规格根据公式Pt＝FσbK确定；
其中Pt为螺栓能承受的载荷，F为螺栓最小截面面积，σb为螺栓材料的抗拉强度，K为淬火的不均匀系数。
10.根据权利要求7所述的大承载接头试验反向加载器的设计方法，其特征在于，所述三中的所述支柱(6)的尺寸与数量根据公式σcr＝π2E/(L′/ρ)2确定；
其中，σcr为支柱的临界失稳应力，E为支柱材料的压缩弹性模量，L为支柱有效长度，ρ为支柱坡面回转半径。
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