CN110441138A - 可调节的双轴加载疲劳试验设备 - Google Patents

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胡鑫
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Abstract

本公开涉及可调节的双轴加载疲劳试验设备，包括试件固定装置、横向施力装置、纵向施力装置和纵向调节装置，试件安装在试件固定装置上，横向施力装置给试件施加横向弯曲载荷，纵向施力装置与试件的第一端部接触给试件施加纵向(轴向)载荷，纵向调节装置与试件第二端部接触以限制试件在纵向(轴向)的移动，纵向调节装置可根据试件的长度对自身位置进行调整。可调节的双轴加载疲劳试验设备结构简单且设计合理，易于加工制造；采用模块化设计，便于拆卸与更换，能适应不同尺寸大小的部件的疲劳寿命试验。

Description

可调节的双轴加载疲劳试验设备
技术领域
本发明属于工程结构的疲劳强度试验技术领域，具体涉及可调节的双轴加载疲劳试验设备。
背景技术
大量的统计资料表明，在金属结构失效中，约80％以上是由疲劳引起。在钢结构广泛应用的今天，研究钢结构，尤其是焊接结构的疲劳有着非常重要的意义。
在有限元技术有了长足发展的今天，试验研究仍旧是一种有效而且不可替代的研究方式。在疲劳试验研究领域，单轴疲劳试验设备结构较为简单，但对于多轴疲劳试验，需要确保试件在多个方向上同步比例加载甚至是非比例加载，这对疲劳试验设备的精度与可靠性提出了较高的要求。
目前的疲劳试验设备，尤其是多轴疲劳加载设备结构设计复杂，缺乏模块化设计，且在对不同大小的试件进行多轴加载试验时往往需要对结构部件尤其是作动器的位置进行较大范围的调整，因此将耗费大量的人力物力以及时间成本。因此开发一种可调节的多轴疲劳试验设备是迫切需要的。
发明内容
本公开提供一种可调节的双轴加载疲劳试验设备，结构简单合理，并采用模块化设计，同时能根据试件大小进行粗调节与微调节，能节省大量的人力物力以及时间成本。
根据本公开实施例的一方面，提供一种可调节的双轴加载疲劳试验设备，包括：
试件固定装置，包括：基座；可拆卸地安装在所述基座上支撑试件的至少两个支撑装置，所述支撑装置之间的间距可调；将试件夹紧在所述支撑装置上的夹持部件，该夹持部件与试件保持线接触；
给试件施加横向弯曲载荷的横向施力装置；
给试件施加轴向载荷的纵向施力装置，包括相连接的纵向作动器和纵向加载头，所述纵向加载头与试件的第一端部保持线接触；
纵向调节装置，包括依次连接的纵向梁架、连接头和纵向夹头，所述纵向梁架可拆卸地安装在纵向固定梁架上，所述纵向梁架在所述纵向固定梁架上的纵向位置可调节，所述纵向夹头与试件的第二端部保持线接触，其中所述纵向夹头、所述纵向加载头、试件同轴设置。
可选地，所述纵向加载头和/或所述纵向夹头与试件接触的端部为内凹圆弧形结构。
可选地，所述纵向作动器和纵向加载头通过螺栓连接。
可选地，所述横向施力装置包括通过螺栓连接的横向作动器和横向加载头。
可选地，所述夹持部件与试件的接触部分为外凸圆弧形结构。
本公开的可调节的双轴加载疲劳试验设备能同时对试件进行横向弯曲载荷以及纵向压缩载荷的同步疲劳加载，其结构简单合理易实现，并采用模块化设计，便于拆卸和更换，同时能通过粗调节和微调节来适应不同尺寸的试件的疲劳加载。该试验设备可靠性较高，具有较强的实际应用价值。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本公开作进一步详细说明。
图1示出了根据本公开的一个实施例的可调节的双轴加载疲劳试验设备的立体图。
图2示出图1所示的可调节的双轴加载疲劳试验设备的俯视图。
具体实施方式
如图1和2，可调节的双轴加载疲劳试验设备包括试件固定装置、横向施力装置、纵向施力装置和纵向调节装置，试件安装在试件固定装置上，横向施力装置给试件4施加横向弯曲载荷，纵向施力装置与试件4的第一端部接触给试件4施加纵向(轴向)载荷，纵向调节装置与试件4第二端部接触以限制试件4在纵向(轴向)的移动，纵向调节装置可根据试件4的长度对自身位置进行调整。
试件固定装置包括基座3、夹持部件5、支撑装置6等。基座3固定在测试场地上。支撑装置6安装在基座3上，支撑装置6至少具有两个，试件4的两端放置在支撑装置6上，起到支撑试件4的作用。正对试件4的夹持部件5通过螺杆13安装在支撑装置6上，通过调节螺杆13使夹持部件5将试件4夹紧在所述支撑装置6上。夹持部件5与试件4的接触部分为外凸圆弧形结构，以确保二者为线接触。夹持时确保试件4在支撑装置6中处于正中放置，确保横向弯曲载荷的正确施加。此外，支撑装置6与基座3可通过螺栓连接，调整支撑装置6在基座3上栓接的位置可以适应不同长度试件的测试需求，确保试件试验区在两对夹持部件5之间。
横向施力装置包括横向作动器1和横向加载头11，两者之间可为螺栓连接。横向加载头11可根据试验要求及试件尺寸调整其结构与尺寸，对于对接焊接接头，可使用四点弯曲的加载方式，这种加载方式更加安全平稳；而对于T形接头或者十字形接头则需采用三点弯曲形式进行加载。
纵向施力装置包括纵向作动器2和纵向加载头12，两者之间可为螺栓连接。纵向加载12头与试件4的第一端部保持线接触，因此，纵向加载头12与试件4接触的端部可为内凹圆弧形结构。
纵向调节装置包括依次连接的纵向夹头7、连接头8和纵向梁架9。纵向夹头7和连接头8可通过螺栓连接。纵向夹头7与试件4的第二端部相接触的端部可为内凹圆弧形结构，使得二者保持线接触。在施加载荷过程中，纵向调节装置可起到限制试件4轴向移动的目的。纵向夹头7、试件4、纵向加载头12同轴设置，确保对试件4的纵向作用只有轴向力，而不产生试验载荷之外的附加弯矩。
此外，纵向梁架9可拆卸地安装在纵向固定梁架10上，连接方式可为栓接。纵向梁架9和纵向固定梁架10在纵向(轴向)方向上具有多个螺栓孔，使得纵向梁架9在纵向固定梁架10上的纵向位置可调节，可以避免不同长度的试件试验时需对设备尤其是作动器的位置进行调整，从而节省大量的人力物力及时间成本。需要注意的是：调节的方式应是根据试件4的长度，通过调整纵向梁架9在纵向固定梁架10的栓接位置实现一个粗调节，然后通过转动纵向夹头7实现微调节，这样可避免有可能的强度问题(当纵向载荷较大时尤其注意这种调节顺序)。
本公开的可调节的双轴加载疲劳试验设备的装配方式如下：对基座3进行固定；安装支撑装置6；对横向作动器1和纵向作动器2进行位置固定；安装横向加载头11与纵向加载头12；对纵向固定梁架10进行场地固定；根据试验试件4的长度确定纵向梁架9的栓接位置，并将连接头8与纵向梁架9连接；通过转动微调节纵向夹头7；放置试件4，并用夹持部件5及紧固螺栓13固定位置；检查设备连接的安全性与可靠性；试验预加载；试验正式加载。

Claims (5)

1.一种可调节的双轴加载疲劳试验设备，其特征在于，包括：
试件固定装置，包括：基座；可拆卸地安装在所述基座上支撑试件的至少两个支撑装置，所述支撑装置之间的间距可调；将试件夹紧在所述支撑装置上的夹持部件，该夹持部件与试件保持线接触；
给试件施加横向弯曲载荷的横向施力装置；
给试件施加轴向载荷的纵向施力装置，包括相连接的纵向作动器和纵向加载头，所述纵向加载头与试件的第一端部保持线接触；
纵向调节装置，包括依次连接的纵向梁架、连接头和纵向夹头，所述纵向梁架可拆卸地安装在纵向固定梁架上，所述纵向梁架在所述纵向固定梁架上的纵向位置可调节，所述纵向夹头与试件的第二端部保持线接触，其中所述纵向夹头、所述纵向加载头、试件同轴设置。
2.根据权利要求1所述的可调节的双轴加载疲劳试验设备，其特征在于，所述纵向加载头和/或所述纵向夹头与试件接触的端部为内凹圆弧形结构。
3.根据权利要求1或2所述的可调节的双轴加载疲劳试验设备，其特征在于，所述纵向作动器和纵向加载头通过螺栓连接。
4.根据权利要求1所述的可调节的双轴加载疲劳试验设备，其特征在于，所述横向施力装置包括通过螺栓连接的横向作动器和横向加载头。
5.根据权利要求1所述的可调节的双轴加载疲劳试验设备，其特征在于，所述夹持部件与试件的接触部分为外凸圆弧形结构。
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