CN110686966A - 一种土木工程类实验用复合加载装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种土木工程类实验用复合加载装置，涉及土木工程的实验装置技术领域，本发明通过设置多个可调位置和力度的加载装置来对试验件复合加载力，从而验证在复合加载力的作用下，试验件的力学性能。本发明针对土木工程结构件进行加载实验的加载力形式过于单一，根本不能模拟出实际使用中的临界加载状态的问题，通过对试验件的复合加载来尽可能的还原实际加载状态来观察其力学性能，并采集相关数据，然后将数据送入控制器综合对比后进行分析，提供在复合加载作用下对土木工程结构的影响的可行性参考数据，能对设计过程中的裕量系数等的选择提供可行性参考，起到对设计的指导作用，实用性强。

Description

一种土木工程类实验用复合加载装置
技术领域
本发明涉及土木工程的加载实验装置技术领域，特别涉及一种土木工程类实验用复合加载装置。
背景技术
在土木工程结构的设计过程中，针对土木工程结构件进行加载实验，搞清楚每一个材料或者规格的构件的力学性能至关重要，这些力学性能都能对设计提供可靠性参考意见，为设计出来的土木工程结构的安全起到可靠的保障，因此，对设计工作来说也是很重要的，但是目前，针对土木工程结构件进行加载实验的加载力形式过于单一，根本不能模拟出实际使用中的临界加载状态，因此根本不能够起到对设计的指导作用，也满足不了设计中愈来愈高的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种土木工程类实验用复合加载装置，以解决上述提到的所有问题。
本发明的技术方案是：
一种土木工程类实验用复合加载装置，包括箱体和箱体上方设置的支撑用架体，所述架体的顶面设置有装夹装置一，所述装夹装置一下方设置有底盘，所述底盘通过减震装置与箱体连接，所述底盘上方设置有用于夹持和固定试验件位置的装夹装置二，所述装夹装置二和装夹装置一的位置分别可调；所述底盘上至少设置有一个用于施加周期载荷的加载装置一，所述加载装置一包括固定在底盘上的支撑体，所述支撑体高度可调，所述支撑体的上方设置有电动机一，所述电动机一的输出轴上套装固定转盘，所述转盘背离电动机一的一端开设有螺旋形的滑槽，所述滑槽内卡装有滑块一，所述滑块一能在滑槽内移动实现滑块一到电动机一的输出轴中心线的距离的变化，所述滑块一上设置有用于固定滑块一位置的紧定件一，所述紧定件一与连杆的一端铰接，所述连杆的另一端与夹持件一的一端铰接；所述架体的侧支板上设置有用于施加冲击载荷的加载装置二，所述加载装置二包括设置在架体的侧支板上的滑块二，所述滑块二卡装在架体的侧支板上开设的竖向滑槽内，所述滑块二上设置有用于固定滑块二位置的紧定件二，所述滑块二上垂直固定有蓄能装置，所述蓄能装置背离滑块二的一端设置有冲击头，所述冲击头与蓄能装置固定。
优选的，位置可调的装夹装置二包括底盘上方设置的纵向移动装置一，所述纵向移动装置一的移动件上设置有横向移动装置一，所述横向移动装置一的移动件上设置有电动分度盘，所述电动分度盘上可拆卸式连接电动卡盘一。
优选的，所述位置可调的装夹装置一包括架体的顶面设置的纵向移动装置二，所述纵向移动装置二的移动件上设置有横向移动装置二，所述横向移动装置二的移动件上设置有竖直放置的电动机二，所述电动机二的输出杆朝下，所述电动机二的输出杆上套装固定液压缸，所述液压缸的活塞杆的末端朝下，活塞杆的末端固定连接电动卡盘二。
优选的，所述冲击头上可拆卸连接有用于夹持和固定试验件位置的夹持件二，所述夹持件二包括通过螺栓与冲击头连接的卡合体一，所述卡合体一通过螺钉与卡合体二可拆卸连接。
优选的，所述减震装置是ROSTA橡胶弹簧减震装置。
优选的，所述箱体的侧边设置有供电模块和与供电模块电连接的控制器，所述电动机一通过控制开关和供电模块电连接，所述控制器电连接有电涡流传感器和压电加速度计，所述电涡流传感器和压电加速度计贴在试验件上。
本发明的有益效果：
本发明提供的一种土木工程类实验用复合加载装置，针对土木工程结构件进行加载实验的加载力形式过于单一，根本不能模拟出实际使用中的临界加载状态的问题，通过对试验件的复合加载来尽可能的还原实际加载状态来观察其力学性能，并采集相关数据，然后将数据送入控制器综合对比后进行分析，提供在复合加载作用下对土木工程结构的影响的可行性参考数据，能对设计过程中的裕量系数等的选择提供可行性参考，起到对设计的指导作用，实用性强。
附图说明
图1为本发明的整体结构的示意图；
图2为本发明的夹持件二与冲击头的连接结构示意图1；
图3为本发明的夹持件二与冲击头的连接结构示意图2。
具体实施方式
下面结合附图1、图2和图3，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
实施例1
参见图1，本发明实施例提供了一种土木工程类实验用复合加载装置，包括用作基础支撑的箱体1，箱体1的上方设置有支撑用架体7，架体7包括垂直固定于箱体1上表面的两个侧支板，两个侧支板分别位于箱体1的两侧且对称设置，两个侧支板的上端架设有横架。
横架上设置有位置可调的装夹装置一14，装夹装置一14包括横架上固定的纵向移动装置二，纵向移动装置二的移动件上固定横向移动装置二，横向移动装置二的移动件上固定竖直放置的电动机二17，电动机二17的输出杆朝下，电动机二17的输出杆上套装固定液压缸16，液压缸16的活塞杆的末端朝下，活塞杆的末端固定连接用于装夹试验件13的电动卡盘二。
其中，电动卡盘二在纵向移动装置二和横向移动装置二的作用下，可以实现两个方向上的移动，达到改变电动卡盘二的位置的目的。
其中，液压缸16用于实现电动卡盘二的高度的变化，以便于适应不同长度的试验件的试验需求。
上述的装夹装置一14的下方设置有底盘2，底盘2通过减震装置与箱体1连接，减震装置优选为ROSTA橡胶弹簧减震装置用以消振和隔震。
底盘2上方设置有用于夹持和固定试验件13位置的装夹装置二5，装夹装置二5的位置分别可调，装夹装置二5包括底盘2上方固定的纵向移动装置一，纵向移动装置一的移动件上设置有横向移动装置一，横向移动装置一的移动件上设置有电动分度盘4，电动分度盘4上可拆卸式连接电动卡盘一。
其中，纵向移动装置一、横向移动装置一、纵向移动装置二和横向移动装置二分别为直线电机。
其中，电动卡盘一在横向移动装置一和纵向移动装置一的作用下，可以实现两个方向上的移动，达到改变电动卡盘一的位置的目的。
具体的，电动卡盘二和电动卡盘一优选为宁德KD11200卡盘。
当电动卡盘一和电动卡盘二的中心重合时，可以用于直杆类试验件的复合加载，当电动卡盘一和电动卡盘二的中心不重合时，可以用于曲杆类试验件的复合加载，可调节位置的电动卡盘一和电动卡盘二使得试验件的适用范围广，扩展了实验的项目。
底盘2上至少设置有一个用于给试验件13施加周期载荷的加载装置一，加载装置一包括固定在底盘2上的支撑体8，支撑体8的顶面固定有用作动力源的电动机一9，电动机一9的输出轴的中心线与底盘2的上表面平行，电动机一9的输出轴上套装固定转盘10，转盘10背离电动机一9的一端开设有螺旋形的滑槽，滑槽内卡装有滑块一，滑块一能在滑槽内移动实现滑块一到电动机一9的输出轴中心线的距离的变化，滑块一上设置有用于固定滑块一位置的紧定件一，所述紧定件一与连杆11的一端铰接，连杆11的另一端与夹持件一12的一端铰接。
当电动机一9启动时，带动其输出轴上的转盘10同步转动，转盘10上铰接的连杆11摆动，带动夹持件一12将摆动的周期载荷作用力传递到试验件13上，给试验件13加载。
其中，滑块一可以在螺旋形的滑槽内移动，变化滑块一位置的同时即调整了滑块一到电动机一9的输出轴中心线的距离的变化，使得周期载荷的幅值发生变化。
进一步的，支撑体8的高度可调，用于将夹持件一12的位置进行变化，改变其支撑位置以适应不同的试验件的不同实验条件的需求。
架体7的侧支板上设置有用于施加冲击载荷的加载装置二，加载装置二包括设置在架体7的其中一个侧支板上的滑块二3，滑块二3卡装在架体7的侧支板上开设的竖向滑槽内，滑块二3可以沿着竖向滑槽上下移动实现滑块二3位置的变化，滑块二3上设置有用于固定滑块二位置的紧定件二，滑块二3上垂直固定有蓄能装置6，蓄能装置6背离滑块二3的一端设置有冲击头18，冲击头18与蓄能装置6固定。
其中，蓄能装置6优选为液压缸、气缸或者蓄能器，其给冲击头18提供作用在试验件13上的冲击力。
当蓄能装置作用时，用于将冲击头18推出，作用打击力在试验件13上，当蓄能装置仅仅作用一次时，其提供了单次作用力源；当蓄能装置以一定的间隔时间以固定的打击力作用时，其提供了间歇恒定作用力源，当蓄能装置以非固定的间隔时间以变化的打击力作用时，其提供了变间歇变载的作用力源。
进一步的，如图2和图3所示，当不需要使用冲击头18时，可以在冲击头18上连接用于夹持和固定试验件13位置的夹持件二以扶正试验件13增加支撑作用点。
夹持件二的具体结构包括通过螺栓与冲击头18连接的卡合体一19，卡合体一19通过螺钉与卡合体二15可拆卸连接。卡合体一19和卡合体二15的相邻结合面上开设有用于夹持试验件13的V型凹槽。
进一步的，箱体1的侧边设置有供电模块和与供电模块电连接的控制器，电动机一9通过控制开关和供电模块电连接，控制器电连接有用于测量试验件13的变化量的电涡流传感器和压电加速度计，电涡流传感器和压电加速度计贴在试验件13上，不用时，可以拿下来存放。
具体的，控制器为单片机，型号为STC12C5A08AD。
本发明所提供的装置，在使用时，将土木工程结构的试验件用装夹装置二5和装夹装置一14固定，并将检测元件贴在土木工程结构的试验件上面，再启动装置对试验件13进行复合加载。
本发明提供的一种土木工程类实验用复合加载装置，针对土木工程结构件进行加载实验的加载力形式过于单一，根本不能模拟出实际使用中的临界加载状态的问题，通过对试验件的复合加载来尽可能的还原实际加载状态来观察其力学性能，并采集相关数据，然后将数据送入控制器综合对比后进行分析，提供在复合加载作用下对土木工程结构的影响的可行性参考数据，能对设计过程中的裕量系数等的选择提供可行性参考，起到对设计的指导作用，实用性强。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种土木工程类实验用复合加载装置，包括箱体(1)和箱体(1)上方设置的支撑用架体(7)，其特征在于，所述架体(7)的顶面设置有装夹装置一(14)，所述装夹装置一(14)下方设置有底盘(2)，所述底盘(2)通过减震装置与箱体(1)连接，所述底盘(2)上方设置有用于夹持和固定试验件(13)位置的装夹装置二(5)，所述装夹装置二(5)和装夹装置一(14)的位置分别可调；所述底盘(2)上至少设置有一个用于施加周期载荷的加载装置一，所述加载装置一包括固定在底盘(2)上的支撑体(8)，所述支撑体(8)高度可调，所述支撑体(8)的上方设置有电动机一(9)，所述电动机一(9)的输出轴上套装固定转盘(10)，所述转盘(10)背离电动机一(9)的一端开设有螺旋形的滑槽，所述滑槽内卡装有滑块一，所述滑块一能在滑槽内移动实现滑块一到电动机一(9)的输出轴中心线的距离的变化，所述滑块一上设置有用于固定滑块一位置的紧定件一，所述紧定件一与连杆(11)的一端铰接，所述连杆(11)的另一端与夹持件一(12)的一端铰接；所述架体(7)的侧支板上设置有用于施加冲击载荷的加载装置二，所述加载装置二包括设置在架体(7)的侧支板上的滑块二(3)，所述滑块二(3)卡装在架体(7)的侧支板上开设的竖向滑槽内，所述滑块二(3)上设置有用于固定滑块二位置的紧定件二，所述滑块二(3)上垂直固定有蓄能装置(6)，所述蓄能装置(6)背离滑块二(3)的一端设置有冲击头(18)，所述冲击头(18)与蓄能装置(6)固定。
2.如权利要求1所述的一种土木工程类实验用复合加载装置，其特征在于，位置可调的装夹装置二(5)包括底盘(2)上方设置的纵向移动装置一，所述纵向移动装置一的移动件上设置有横向移动装置一，所述横向移动装置一的移动件上设置有电动分度盘(4)，所述电动分度盘(4)上可拆卸式连接电动卡盘一。
3.如权利要求1所述的一种土木工程类实验用复合加载装置，其特征在于，所述位置可调的装夹装置一(14)包括架体(7)的顶面设置的纵向移动装置二，所述纵向移动装置二的移动件上设置有横向移动装置二，所述横向移动装置二的移动件上设置有竖直放置的电动机二(17)，所述电动机二(17)的输出杆朝下，所述电动机二(17)的输出杆上套装固定液压缸(16)，所述液压缸(16)的活塞杆的末端朝下，活塞杆的末端固定连接电动卡盘二。
4.如权利要求1所述的一种土木工程类实验用复合加载装置，其特征在于，所述冲击头(18)上可拆卸连接有用于夹持和固定试验件(13)位置的夹持件二，所述夹持件二包括通过螺栓与冲击头(18)连接的卡合体一(19)，所述卡合体一(19)通过螺钉与卡合体二(15)可拆卸连接。
5.如权利要求1所述的一种土木工程类实验用复合加载装置，其特征在于，所述减震装置是ROSTA橡胶弹簧减震装置。
6.如权利要求1所述的一种土木工程类实验用复合加载装置，其特征在于，所述箱体(1)的侧边设置有供电模块和与供电模块电连接的控制器，所述电动机一(9)通过控制开关和供电模块电连接，所述控制器电连接有电涡流传感器和压电加速度计，所述电涡流传感器和压电加速度计贴在试验件(13)上。
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