CN113188923A - 主动液压伺服边界可调式梁柱结构弯、剪、压试验装置 - Google Patents

主动液压伺服边界可调式梁柱结构弯、剪、压试验装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种主动液压伺服边界可调式梁柱结构弯、剪、压试验装置，其特征在于：包括支撑底座和可上下浮动地设置在支撑底座上的反力架，反力架包括两个间隔设置的反力架支座和连接在两个反力架支座之间的拉杆。两个反力架支座相对的一端上分别设置有锚固板，两个反力架支座上分别设置有驱动其上的两个锚固板移动以调节两个锚固板的距离及角度的液压作动器。本发明在做梁柱结构弯、剪、压试验时，将梁柱的两端分别固定在两个锚固板上，再根据试验约束条件控制液压作动器动作使两个锚固板相互靠近或远离，使反力架施加给梁柱轴向荷载，本发明便于研究梁柱构件在轴向荷载作用下，梁柱构件的弯曲、剪切的工作性能。

Description

主动液压伺服边界可调式梁柱结构弯、剪、压试验装置
技术领域
本发明属于构件载荷加载试验的技术领域，具体涉及一种主动液压伺服边界可调式梁柱结构弯、剪、压试验装置。
背景技术
现有建筑结构梁、柱构件试验装置和方法，会对构件的边界条件进行简化。特别是柱构件，真实使用工况下，柱子承受一定轴压力，在弯、剪试验中，柱端约束条件对试验结果影响较大。柱子在真实结构中实际边界条件，处于铰接与刚接的半刚性过渡态，但该现象在现有研究和试验方法中均被忽略。现有试验方法不能通过调整约束条件，实现模拟真实结构边界条件的不同支座约束，试验装置也不能真实反映目标边界条件，多种因素影响下，边界条件的误差会导致试验结果的偏差，对分析产生干扰。特别是需要等应力或者等应变控制条件下，传统试验装置并不能准确模拟，被动的调整装置刚度精度较低，降低分析精度。
上述论述内容目的在于向读者介绍可能与下面将被描述和/或主张的本发明的各个方面相关的技术的各个方面，相信该论述内容有助于为读者提供背景信息，以有利于更好地理解本发明的各个方面，因此，应了解是以这个角度来阅读这些论述，而不是承认现有技术。
发明内容
为解决上述技术问题中的至少之一，本发明提出一种主动液压伺服边界可调式梁柱结构弯、剪、压试验装置。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
提供主动液压伺服边界可调式梁柱结构弯、剪、压试验装置，包括支撑底座和可上下浮动地设置在支撑底座上的反力架，所述反力架包括两个间隔设置的反力架支座和连接在两个反力架支座之间的拉杆。所述两个反力架支座相对的一端上分别设置有锚固板，两个反力架支座上分别设置有驱动其上的两个锚固板移动以调节两个锚固板的距离及角度的多个液压作动器。
作为进一步的改进，所述支撑底座包括连接座和间隔设置在连接座上面的第一支座和第二支座，所这第一支座和第二支座的上端分别设置有一个反力架支座，第一支座上设置有驱动反力架支座上下浮动的第一升降油缸，第二支座上设置有驱动反力架支座上下浮动的第二升降油缸。
作为进一步的改进，所述连接座上设置有若干个梁柱支撑件。
作为进一步的改进，所述锚固板为圆盘形，锚固板的正面的周边设置有多个锁块，所述多个液压作动器均布在锚固板背面与反力架支座之间。
作为进一步的改进，液压作动器为伺服油缸。
作为进一步的改进，还包括通过油管向第一升降油缸、第二升降油缸、伺服油缸供油的液压泵站。
本发明提供的主动液压伺服边界可调式梁柱结构弯、剪、压试验装置，其特征在于：包括支撑底座和可上下浮动地设置在支撑底座上的反力架，所述反力架包括两个间隔设置的反力架支座和连接在两个反力架支座之间的拉杆。所述两个反力架支座相对的一端上分别设置有锚固板，两个反力架支座上分别设置有驱动其上的两个锚固板移动以调节两个锚固板的距离及角度的多个液压作动器。本发明在做梁柱结构弯、剪、压试验时，将梁柱的两端分别固定在两个锚固板上，再根据试验约束条件控制液压作动器动作使两个锚固板相互靠近、远离和旋转，使反力架施加给梁柱轴向荷载或者偏心荷载，以模拟柱子实际铰接与刚接的半刚性过渡态，本发明便于研究梁柱构件在轴向荷载作用下，弯曲、剪切的工作性能。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是主动液压伺服边界可调式梁柱结构弯、剪、压试验装置的结构示意图。
图2是主动液压伺服边界可调式梁柱结构弯、剪、压试验装置的支撑底座的结构示意图。
图3是主动液压伺服边界可调式梁柱结构弯、剪、压试验装置的反力架的结构示意图。
图4是PID算法流程图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
结合图1至图3所示，本发明实施例提供的一种主动液压伺服边界可调式梁柱结构弯、剪、压试验装置，包括支撑底座1和可上下浮动地设置在支撑底座1上的反力架2，支撑底座1主要是为了与结构实验室地锚系统配合固定试验装置，可以根据实际实验室地锚系统进行支座调整；反力架2作为试件支撑系统，为试件提供竖向支撑反力，平衡加载荷载。所述反力架2包括两个间隔设置的反力架支座21和连接在两个反力架支座21之间的拉杆22。所述两个反力架2相对的一端上分别设置有锚固板23，两个反力架支座21上分别设置有驱动其上的两个锚固板23移动以调节两个锚固板的距离及角度的五个液压作动器24，液压作动器24为小型油缸，液压作动器24内部安装位移传感器，可实时反馈各个作动器位置。锚固板23要求贴合试件端部角度，为了适应不同试件形状(圆、方等)，可以进行替换；具体的，所述锚固板23为圆盘形，锚固板23的正面的周边设置有多个锁块25，锁块25上设置有固定孔，将试件与锚固板固定，防止试件滑动，在使用时通过穿过固定孔的螺杆进行试件固定；所述五个液压作动器24均布在锚固板23背面与反力架支座21之间，这样，可通过液压作动器24了提供轴向荷载、轴向偏心荷载和调整锚固板角度。
液压伺服转动机构通过液压进行加载，每端五个液压作动器24具有独立油管，通过加载压力实现锚固板转动。
锚固板角度调节方法，如果只需要加载轴向压力，不进行角度变化，则五个液压作动器24同步加载，若试件上下部分受试验加载或者重力影响，出现压力不一致，则上下液压作动器24出现压力差，进而产生变形差，锚固板出现转动。通过液压作动器24位移测量系统，检测上下液压作动器24位移差，达到阈值后调整上下液压作动器24压力，使锚固板回到角度为零状态。反之，如果需要模拟铰接，需按照同样方法主动调节作动器。
每个液压作动器24均采用PID方法进行控制，速度快，精度高，误差无累计；液压作动器24协同变形，实现不同锚固约束条件，计算方法为，基于试件物理属性进行确定，控制系数采用神经网络算法进行选择，实现锚固板空间位置的快速调节；PID控制方法如图4和公式1所示，其中，比例控制系数为Kp，积分控制系数为Ki，微分控制系数为Kd。
Figure BDA0003018162360000041
同样，可以通过调整液压作动器24油压，实现等应力试验边界条件；通过调整角度实现不同端部约束条件模拟，提供新的试验分析方法；贴合式试件加载与支撑点，降低加载过程中的应力集中；试件支撑点与装置支座连接，提供加载过程中竖向支撑反力；试件两端锚固板23与反力架2相连，反力架2为浮动反力架，在试件安装时，支撑结构中的液压装置调整至合适的位置，调整好支撑系统后，支撑结构液压装置与反力架2固定，通过调整支撑结构液压装置与锚固板23共同调节试件约束状态。所采用的控制方法同样是神经网络选择PID控制系数。
本发明实施例提供的主动液压伺服边界可调式梁柱结构弯、剪、压试验装置在做梁柱结构弯、剪、压试验时，先将梁柱的两端分别固定在两个锚固板23上，再根据试验约束条件控制液压作动器24动作使两个锚固板23相互靠近或远离，使反力架2施加给梁柱轴向荷载，本发明便于研究梁柱构件在轴向荷载作用下，弯曲、剪切的工作性能。
作为进一步优选的实施方式，所述支撑底座1包括连接座11和间隔设置在连接座11上面的第一支座12和第二支座13，所这第一支座12和第二支座13的上端分别设置有一个反力架支座21，第一支座12上设置有驱动反力架支座21上下浮动的第一升降油缸14，第二支座13上设置有驱动反力架支座21上下浮动的第二升降油缸15。这样，通过第一升降油缸14和第二升降油缸15控制两个反力架2的两端进行升降，以实现梁柱构件在不同水平姿态下进行弯曲、剪切的工作性能试验。
作为进一步优选的实施方式，所述连接座11上设置有若干个梁柱支撑件16，梁柱支撑件16具体为两个，梁柱支撑件16的上表面为与梁柱构件外表面相配合的形状。
作为进一步优选的实施方式，液压作动器23为伺服油缸。
作为进一步优选的实施方式，还包括通过油管3向第一升降油缸14、第二升降油缸15、伺服油缸供油的液压泵站4，液压泵站4包括动力源、油泵、油箱、控制阀等部件。
上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，不能理解为对本发明保护范围的限制。
总之，本发明虽然列举了上述优选实施方式，但是应该说明，虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型偏离了本发明的范围，否则都应该包括在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种主动液压伺服边界可调式梁柱结构弯、剪、压试验装置，其特征在于：包括支撑底座(1)和可上下浮动地设置在支撑底座(1)上的反力架(2)，所述反力架(2)包括两个间隔设置的反力架支座(21)和连接在两个反力架支座(21)之间的拉杆(22)。所述两个反力架支座(21)相对的一端上分别设置有锚固板(23)，两个反力架支座(21)上分别设置有驱动其上的两个锚固板(23)移动以调节两个锚固板(23)的距离及角度的多个液压作动器(24)。
2.根据权利要求1所述的主动液压伺服边界可调式梁柱结构弯、剪、压试验装置，其特征在于：所述支撑底座(1)包括连接座(11)和间隔设置在连接座(11)上面的第一支座(12)和第二支座(13)，所这第一支座(12)和第二支座(13)的上端分别设置有一个反力架支座(21)，第一支座(12)上设置有驱动反力架支座(21)上下浮动的第一升降油缸(14)，第二支座(13)上设置有驱动反力架支座(21)上下浮动的第二升降油缸(15)。
3.根据权利要求2所述的主动液压伺服边界可调式梁柱结构弯、剪、压试验装置，其特征在于：连接座(11)上设置有若干个梁柱支撑件(16)。
4.根据权利要求1或2或3所述的主动液压伺服边界可调式梁柱结构弯、剪、压试验装置，其特征在于：所述锚固板(23)为圆盘形，锚固板(23)正面的周边设置有多个锁块(25)，所述多个液压作动器(24)均布在锚固板(23)背面与反力架支座(21)之间。
5.根据权利要求4所述的主动液压伺服边界可调式梁柱结构弯、剪、压试验装置，其特征在于：液压作动器(23)为伺服油缸。
6.根据权利要求4所述的主动液压伺服边界可调式梁柱结构弯、剪、压试验装置，其特征在于：还包括通过油管(3)向第一升降油缸(14)、第二升降油缸(15)、伺服油缸供油的液压泵站(4)。
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