CN109799137B - 一种变角度拉伸测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变角度拉伸测试装置及方法，属于拉伸测试装置技术领域，解决了现有拉伸测试装置的结构复杂、工作稳定性差、测试精度低的问题。该测试装置包括加载盘、轴头和用于将试件固定于加载盘上端的夹持组件；加载盘通过转轴与轴头铰接；加载盘设有多个加载螺纹孔，加载螺纹孔的中心至转轴轴线的距离相同；轴头的纵向中心线上设有与加载螺纹孔相匹配的固定螺纹孔，加载盘转动一定角度后，通过螺栓使加载盘固定在指定位置。本发明的变角度拉伸测试装置结构简单、工作稳定性好、操作简单且测试精度高。

Description

一种变角度拉伸测试装置及方法

技术领域

本发明涉及拉伸测试装置技术领域，尤其涉及一种变角度拉伸测试装置及方法。

背景技术

随着我国经济高速发展，社会对建筑结构的要求越来越多样化，传统的框架结构已不能满足社会的需求。许多样式奇特的建筑拔地而起，如山东千佛山弥勒佛结构，这类结构外形美观，但内部受力十分复杂，除了传统的垂直相交的结点，还增加了许多其他角度相交的结点，对建筑设计和后期维修提出了较高的要求。因此，为了满足分析这类建筑内力的要求，需要更好的试验装置。

目前，国内外关于这一领域的测试装置，多为单一角度测试，只适用于对某一角度受力状况进行分析，进行多角度分析时，需要多个装置进行试验，增加了试验经费和难度；已有学者提出适用于多角度拉伸测试的实验装置，但现有多角度拉伸测试装置结构复杂，零部件繁多，零部件之间作用力关系复杂，且零部件之间连接点多，实验过程中容易发生断裂，工作稳定性差，测试精度低。因此，开发一种结构简单、工作稳定性好、测试精度高的变角度拉伸测试装置对多角度分析试验及奇特样式建筑的研究意义重大。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种变角度拉伸测试装置及方法，用以解决现有拉伸测试装置的结构复杂、工作稳定性差、测试精度低、测试操作复杂的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一方面，提供一种变角度拉伸测试装置，包括加载盘、轴头和用于将试件固定于加载盘上端的夹持组件；加载盘通过转轴与轴头铰接；加载盘设有多个加载螺纹孔，加载螺纹孔的中心至转轴轴线的距离相同；轴头的纵向中心线上设有与加载螺纹孔相匹配的固定螺纹孔，加载盘转动一定角度后，通过螺栓使加载盘固定在指定位置。

进一步地，加载盘包括第一加载片和第二加载片，第一加载片和第二加载片设置于轴头的两侧。

进一步地，夹持组件包括可拆卸连接的上夹持板和下夹持板；下夹持板与加载盘焊接，加载盘与下夹持板垂直设置。

进一步地，上夹持板和下夹持板的结构相同，且均为环形结构；上夹持板和下夹持板通过螺栓连接。

进一步地，加载螺纹孔包括第一加载螺纹孔和第二加载螺纹孔，第一加载螺纹孔的中心至转轴轴线的距离大于第二加载螺纹孔的中心至转轴轴线的距离，第一加载螺纹孔的中心与转轴轴线的垂线不经过第二加载螺纹孔的中心。

进一步地，轴头设有第一固定螺纹孔和第二固定螺纹孔；第一固定螺纹孔、第二固定螺纹孔的中心至转轴轴线的距离分别与第一加载螺纹孔、第二加载螺纹孔的中心至转轴轴线的距离相等。

进一步地，第一加载螺纹孔和/或第二加载螺纹孔的数量为5～13个。

进一步地，加载盘为半圆形，加载螺纹孔靠近加载盘的圆周设置。

进一步地，轴头为板状结构。

进一步地，轴头靠近转轴的端截面圆弧形。

另一方面，提供一种变角度拉伸测试方法，基于上述变角度拉伸测试装置进行测试，包括以下步骤：

步骤一：将加载盘安装在轴头上，将试件固定在夹持组件上；

步骤二：转动加载盘至所需角度，使加载螺纹孔与固定螺纹孔对准，通过螺栓使加载盘与轴头相对固定；

步骤三：将试件和轴头连接到拉伸机上，进行拉伸测试。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果之一：

a)本发明提供的变角度拉伸测试装置，包括加载盘、轴头和夹持组件；加载盘通过转轴与轴头铰接；加载盘设有多个加载螺纹孔，加载螺纹孔的中心至转轴轴线的距离相同；轴头的纵向中心线上设有与加载螺纹孔相匹配的固定螺纹孔，加载盘转动一定角度后，通过螺栓使加载盘固定在指定位置，能够进行较高精度的变角度拉伸试验，结构简单，操作方便，工作稳定性好，测试结果更可靠，测试精度和测试效率更高。

b)本发明提供的变角度拉伸测试装置，加载盘上的加载螺纹孔能够根据试件的测试角度需求设置，不仅能够确定结点在不同角度的最大承载力，避免实验过程操作繁琐，试验操作效率高，还能够对比不同拉伸速率下的承载力，测试功能多样，试验效果更好。

c)本发明提供的变角度拉伸测试方法，仅需将加载盘转动一定角度，通过螺栓使加载盘固定在指定位置即可进行测试，不仅大大简化了试验操作，而且显著降低了试验经费和材料成本，对多角度分析试验及奇特样式建筑的研究意义重大。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为实施例中变角度拉伸测试装置的正视图；

图2为实施例中变角度拉伸测试装置的俯视图；

图3为实施例中变角度拉伸测试装置在变角度测试时的正视图。

附图标记：

1-上夹持板；2-下夹持板；3-固定螺纹孔；4-加载螺纹孔；5-加载盘；6-轴头；7-试件；8-试件固定螺栓孔。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

本发明的一个具体实施例，公开了一种变角度拉伸测试装置，如图1至图3所示，包括加载盘5、轴头6和用于将试件7固定于加载盘5上端的夹持组件；加载盘5通过转轴与轴头6铰接；加载盘5设有多个加载螺纹孔4，加载螺纹孔4的中心至转轴轴线的距离相同；轴头6的纵向中心线上设有与加载螺纹孔4相匹配的固定螺纹孔，加载盘5转动一定角度后，通过螺栓使加载盘5固定在指定位置。测试时，将待测试的试件7和轴头6分别与拉伸机连接。

本实施例中，加载盘5包括第一加载片和第二加载片，第一加载片和第二加载片的结构相同，且均通过转轴与轴头6连接，第一加载片和第二加载片对称设置于轴头6的两侧，此结构的加载盘，能够使转轴在实验时的受力更加均衡，避免因受力不均导致转轴断裂，从而提高了测试装置的使用寿命。

本实施例中，夹持组件包括可拆卸连接的上夹持板1和下夹持板2；下夹持板2与加载盘5焊接，加载盘5与下夹持板2垂直设置。上夹持板1和下夹持板2的结构相同，且均为环形结构；上夹持板1和下夹持板2通过螺栓连接，优选地，上夹持板1和下夹持板2均为方形环状结构或者圆形环状结构，环形结构上设有试件固定螺栓孔8，使用时，将试件7置于上夹持板1和下夹持板2之间，用螺栓将试件7固定。其中，试件7根据待测试对象的结构设置，具体的，试件7的结构按照待测试对象结构仿制，例如，试件7可以由一块矩形铜皮、一块长钢板、一块角钢组合而成，角钢与长钢板焊接，长钢板通过结构胶与铜皮固定连接，其中，角钢长边与矩形铜皮短边重合，即角钢长边与下部的轴头6在同一平面，测试时，矩形铜皮固定在试件夹持组件上，角钢与拉伸机连接。当然，试件7的结构可以根据不同待测对象的结构进行设计，相应的，试件夹持组件的结构也可根据待测试件7的结构进行适当调整。

为了便于在加载盘5上设置加载螺纹孔4，使加载螺纹孔4呈圆周分布，加载盘5为半圆形，加载螺纹孔4靠近加载盘5的圆周设置。根据试件7的测试需求，可根据试验所需角度设置加载螺纹孔4，不仅能够确定结点在不同角度的最大承载力，避免实验过程操作繁琐，试验操作效率高，还能够对比不同拉伸速率下的承载力，测试功能多样，试验效果更好。

为了方便测试时旋转加载盘5，加载盘5的上设有转动把手结构，优选地，转动把手结构为能够放置操作者手部或手指的通孔，或者，为焊接的块状凸起。

考虑到待测试的试件7角度多样性，对测试装置转动角度有较高的要求，本实施例中的加载盘5上设有多组加载螺纹孔4，优选地，设置有两组加载螺纹孔4，具体的，加载螺纹孔包括第一加载螺纹孔和第二加载螺纹孔，第一加载螺纹孔的中心至转轴轴线的距离大于第二加载螺纹孔的中心至转轴轴线的距离，第一加载螺纹孔的中心与转轴轴线的垂线不经过第二加载螺纹孔的中心。轴头6设有第一固定螺纹孔和第二固定螺纹孔；第一固定螺纹孔、第二固定螺纹孔的中心至转轴轴线的距离分别与第一加载螺纹孔、第二加载螺纹孔的中心至转轴轴线的距离相等，优选地，第一加载螺纹孔和/或第二加载螺纹孔的数量为5～13个，加载盘5处于初始位置时，试件夹持件位于水平状态，加载盘5的转动角度为0°。此结构的测试装置，能够根据试件7对测试角度的需要，选择适宜的加载螺纹孔，将加载盘5转动至指定角度，再进行测试，提升了测试装置的通用性。

本实施例中，轴头6为板状结构，较柱形结构节省材料，降低成本；轴头6靠近转轴的端截面圆弧形，能够克服方形结构的轴头6在加载盘5转动时方形轴头6直角与夹持组件产生干涉的缺陷，从而提升测试装置的工作可靠性。

本实施例中，轴头6可以转动，具体的，轴头6设有转动结构，具体的，轴头6包括上轴头、下轴头和转动组件，上轴头与下轴头通过转动组件连接，上轴头与加载盘5连接，下轴头与拉伸机连接，测试时，根据需要，转动上轴头并将其固定在指定位置，实现角度转动的目的，提升了测试装置的通用性。优选地，转动组件的结构和工作原理与加载盘5的结构及工作原理相似，即转动组件包括第一转动盘和第二转动盘，第一转动盘和第二转动盘均设有螺孔，第一转动盘与下轴头焊接或一体成型，第二转动盘与上轴头焊接或一体成型，通过转动第一转动盘或第二转动盘，利用螺栓实现第一转动盘和第二转动盘角度转动和固定，实现了拉伸多角度改变。

利用本实施例中的变角度拉伸测试装置进行变角度拉伸测试方法，包括以下步骤：

步骤一：将加载盘5安装在轴头6上，将试件7置于上夹持板1和下夹持板2之间，通过固定螺栓和试件固定螺栓孔8将试件7固定在夹持组件上；

步骤二：根据测试需求，转动加载盘5至所需角度，使加载螺纹孔4与固定螺纹孔对准，通过螺栓使加载盘5与轴头6相对固定；

步骤三：将试件7和轴头6连接到拉伸机上，进行拉伸测试。

测试时，加载方向沿轴头6的纵向中心线，若加载盘固定于初始位置，如图1所示，试件夹持件位于水平状态，加载盘5的转动角度为0°，此时对试验试件7进行轴向拉伸试验测试；若加载盘5的转动角度在0～90°之间，如图3所示，对试验试件7进行变角度拉伸试验测试，获得变角度拉伸测试数据。

与现有技术相比，本实施例提供的变角度拉伸测试装置，设计了特殊结构的试件夹持组件，将加载盘5和轴头6设置为转动连接关系，通过选择加载盘5上设置的加载螺纹孔4上来改变加载方向，转动加载盘5能够转动一定角度并固定在指定位置，此结构的测试装置结构简单，零部件少，零部件之间作用力关系简单，且零部件之间连接点少，实验过程中不易发生断裂，工作稳定性好。本实施例提供的变角度拉伸测试方法，大大简化了试验操作步骤，提升了测试效率，可显著降低试验经费和材料成本，能进行较高精度的变角度拉伸试验，测试结果更可靠，测试精度更高，对多角度分析试验及奇特样式建筑的研究意义重大。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种变角度拉伸测试装置，其特征在于，由加载盘(5)、轴头(6)和用于将试件(7)固定于所述加载盘(5)上端的夹持组件组成；

所述加载盘(5)通过转轴与所述轴头(6)铰接；

所述加载盘(5)设有多个加载螺纹孔(4)，所述加载螺纹孔(4)的中心至转轴轴线的距离相同；

所述轴头(6)的纵向中心线上设有与所述加载螺纹孔(4)相匹配的固定螺纹孔，所述加载盘(5)转动一定角度后，通过螺栓使所述加载盘(5)固定在指定位置；

所述加载盘(5)包括第一加载片和第二加载片，所述第一加载片和第二加载片设置于所述轴头(6)的两侧；

所述夹持组件包括可拆卸连接的上夹持板(1)和下夹持板(2)；

所述下夹持板(2)与所述加载盘(5)焊接，所述加载盘(5)与所述下夹持板(2)垂直设置；

所述上夹持板(1)和下夹持板(2)的结构相同，且均为环形结构；

所述上夹持板(1)和下夹持板(2)通过螺栓连接；

所述加载螺纹孔包括第一加载螺纹孔和第二加载螺纹孔，所述第一加载螺纹孔的中心至转轴轴线的距离大于所述第二加载螺纹孔的中心至转轴轴线的距离，所述第一加载螺纹孔的中心与转轴轴线的垂线不经过所述第二加载螺纹孔的中心；

试件(7)由一块矩形铜皮、一块长钢板、一块角钢组合而成，角钢与长钢板焊接，长钢板通过结构胶与铜皮固定连接，其中，角钢长边与矩形铜皮短边重合，角钢长边与下部的轴头(6)在同一平面，测试时，矩形铜皮固定在试件夹持组件上，角钢与拉伸机连接。

2.根据权利要求1所述的变角度拉伸测试装置，其特征在于，所述轴头(6)设有第一固定螺纹孔和第二固定螺纹孔；

所述第一固定螺纹孔、第二固定螺纹孔的中心至转轴轴线的距离分别与所述第一加载螺纹孔、第二加载螺纹孔的中心至转轴轴线的距离相等。

3.根据权利要求1所述的变角度拉伸测试装置，其特征在于，所述第一加载螺纹孔和/或第二加载螺纹孔的数量为5～13个。

4.根据权利要求1-3任一项所述的变角度拉伸测试装置，其特征在于，所述加载盘(5)为半圆形，所述加载螺纹孔(4)靠近所述加载盘(5)的圆周设置。

5.根据权利要求1-3任一项所述的变角度拉伸测试装置，其特征在于，所述轴头(6)为板状结构。

6.一种基于权利要求1-5任一项所述的变角度拉伸测试装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将加载盘(5)安装在轴头(6)上，将试件(7)固定在夹持组件上；

步骤二：转动加载盘(5)至所需角度，使加载螺纹孔(4)与固定螺纹孔对准，通过螺栓使加载盘(5)与轴头(6)相对固定；

步骤三：将试件(7)和轴头(6)连接到拉伸机上，进行拉伸测试。

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