CN211148312U - 一种新型裂纹扩展试验机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型裂纹扩展试验机，包括底座，所述底座的上端面通过螺栓与移动座固定连接，所述移动座的上端面通过螺栓与试件固定连接，所述底座的左右两侧设有竖直且对称设置的支撑柱，所述支撑柱之间通过螺栓固定连接有两组上下平行且对称设置的承力横梁，所述承力横梁之间设有与承力横梁平行设置的剪力调节杆，所述剪力调节杆的左右两端通过施力组件分别与上下设置的承力横梁连接。本实用新型的试验机可对带有预制裂纹的试件施加不同大小的扭矩作用，使得加载试件截面产生沿加载面法向的剪应力作用，可结合应力测试技术、数值计算等研究手段，开展裂纹尖端附近应力、应变以及位移场的研究。

Description

一种新型裂纹扩展试验机

技术领域

本实用新型涉及裂纹扩展试验领域，具体涉及一种新型裂纹扩展试验机。

背景技术

钢结构以其自重轻、强度高、适用范围广等优点，广泛应用于大跨径桥梁、高耸建筑、海上工作平台；随着钢结构服役年限增长，钢结构出现不同程度的腐蚀与疲劳病害。

大跨径桥梁钢桥面板因其结构和受力复杂，疲劳病害尤为突出；疲劳裂纹主要发生在U肋对接焊缝处、U肋与顶板焊缝处和U肋与横隔板交叉处；为准确评估钢桥面板疲劳性能，国内外对裂纹的开裂模式、扩展方向、扩展速率等开展了大量研究。研究发现裂纹尖端渐近场的性质控制着裂纹的起裂、止裂以及裂尖分叉，因此，裂纹尖端附近应力、应变以及位移场是研究裂纹萌生、扩展的理论基础，而应力强度因子是这些研究的重要参数。

目前大多数研究都集中在开裂模式为Ⅰ型和复合型裂纹扩展，因此，本实用新型提供一种新型裂纹扩展试验机，以期为相关理论的研究与完善提供帮助。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型目的是提供一种新型裂纹扩展试验机，解决了现有的裂纹扩展试验机无法对Ⅲ型裂纹扩展模式进行研究的的问题。本实用新型试验机可对带有预制裂纹的试件施加不同大小的扭矩作用，使得加载试件截面产生沿加载面法向的剪应力作用，该剪应力促使裂纹尖端撕裂扩展，即Ⅲ型裂纹扩展模式；可结合应力测试技术、数值计算等研究手段，开展裂纹尖端附近应力、应变以及位移场的研究。

技术方案：本实用新型一种新型裂纹扩展试验机，包括底座，所述底座的上端面通过螺栓与移动座固定连接，所述移动座的上端面通过螺栓与试件固定连接，所述底座的左右两侧设有竖直且对称设置的支撑柱，所述支撑柱之间通过螺栓固定连接有两组上下平行且对称设置的承力横梁，所述承力横梁之间设有与承力横梁平行设置的剪力调节杆，所述剪力调节杆的左右两端通过施力组件分别与上下设置的承力横梁连接。

进一步的，两组所述承力横梁的相对面上均设有用于连接施力组件的T型槽。

进一步的，所述剪力调节杆包括夹持座，所述夹持座的左右两侧固定连接有对称设置的调节滑杆，所述调节滑杆的前端面均间隔设置有调节孔。调节孔调节施力组件之间的水平距离，并通过连接螺栓固定，方便扭矩的计算。

进一步的，所述夹持座为长方体结构，夹持座的前端面设有供试件插入的夹持槽，夹持座的上端面和下端面均设有内螺纹孔，所述内螺纹孔安装有紧固螺栓。夹持座通过与上下端面的内螺纹孔连接的紧固螺栓，对试件施加压力固定。

进一步的，所述施力组件包括滑动块，所述滑动块与承力横梁的T型槽卡接且沿T型槽内滑动，滑动块远离T型槽的端面与千斤顶固定连接，所述千斤顶的伸缩端与铰接半圆固定连接，所述铰接半圆通过销钉与连接体铰接。

进一步的，所述连接体为长方体结构，连接体上设有供剪力调节杆的调节滑杆穿过的方形孔，连接体上还安装有与剪力调节杆的调节滑杆调节孔相适配的连接螺栓。连接螺栓将连接体与调节滑杆两者之间固定。

有益效果：本实用新型通过对带有预制裂纹的试件施加不同大小的扭矩作用，使得加载试件截面产生沿加载面法向的剪应力作用，可结合应力测试技术、数值计算等研究手段，开展裂纹尖端附近应力、应变以及位移场的研究。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为底座与移动座连接结构示意图；

图3为支撑柱与承力横梁连接结构示意图；

图4为剪力调节杆结构示意图；

图5为施力组件结构示意图；

图6为承力横梁与施力组件连接结构示意图；

图7为施力组件与剪力调节杆连接结构示意图；

图8为剪力调节杆与试件连接结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步描述：

如图1至图3所示，本实用新型一种新型裂纹扩展试验机，包括底座1，底座1固定安装在地面上，底座1的上端面通过螺栓与移动座2固定连接，移动座2的上端面通过螺栓与试件3固定连接，底座1的左右两侧设有竖直且对称设置的支撑柱4，支撑柱4的底端也固定安装在地面上，支撑柱4之间通过螺栓固定连接有两组上下平行且对称设置的承力横梁5，承力横梁5之间设有与承力横梁 5平行设置的剪力调节杆6，剪力调节杆6的左右两端通过施力组件7分别与上下设置的承力横梁5连接；

如图4和图8所示，其中剪力调节杆6包括夹持座61，夹持座61为长方体结构，夹持座61的前端面设有供试件3插入的夹持槽62，夹持座61的上端面和下端面均设有内螺纹孔，内螺纹孔安装有紧固螺栓63，当试件3的一端插设于夹持槽62内，并通过与夹持座61上下端面的内螺纹孔连接的紧固螺栓63，对试件3施加压力固定，夹持座61的左右两侧固定连接有对称设置的调节滑杆 64，调节滑杆64的前端面均间隔设置有调节孔65，通过调节孔65调节施力组件7之间的水平距离，并通过连接螺栓76固定，方便后期的扭矩的计算。

如图5和图6所示，两组承力横梁5的相对面上均设有用于连接施力组件7 的T型槽51，施力组件7包括滑动块71，滑动块71与承力横梁5的T型槽51 卡接且可沿T型槽51内滑动，滑动块71远离T型槽51的端面与千斤顶72固定连接，千斤顶72的伸缩端与铰接半圆73固定连接，铰接半圆73通过销钉与连接体74铰接；

如图7所示，连接体74为长方体结构，连接体74上设有供剪力调节杆6 的调节滑杆64穿过的方形孔75，连接体74上还安装有与剪力调节杆6的调节滑杆64调节孔65相适配的连接螺栓76，连接螺栓76将连接体74与调节滑杆 64两者之间固定；

本实用新型通过对带有预制裂纹的试件3施加不同大小的扭矩作用，使得加载试件3截面产生沿加载面法向的剪应力作用，方便开展裂纹尖端附近应力、应变以及位移场的研究。

工作原理：首先，将裂纹扩展试验机安装完成，其中施力组件7中连接体 74的方形孔75穿过调节滑杆64，并通过连接螺栓76将两者固定，施力组件7 中滑动块71，滑动安装在承力横梁5的T型槽51内；然后将试件3固定在移动座2上，移动座2可通过其下端面的螺纹孔来调节移动座2的位置，最终使得试件3的一端插设入夹持槽62内，并通过与夹持座61上下端面的内螺纹孔连接的紧固螺栓63，对试件3施加压力固定，再通过启动两对称的施力组件7的千斤顶72的大小，而滑动块71在T型槽51内滑动，以调节力臂大小，即施力组件 7之间的水平距离，即可计算出试件3收到的扭矩，并且可通过调整力臂和千斤顶力的大小来调节扭矩，方便开展裂纹尖端附近应力、应变以及位移场的研究。

Claims (6)

1.一种新型裂纹扩展试验机，包括底座，所述底座的上端面通过螺栓与移动座固定连接，其特征在于：所述移动座的上端面通过螺栓与试件固定连接，所述底座的左右两侧设有竖直且对称设置的支撑柱，所述支撑柱之间通过螺栓固定连接有两组上下平行且对称设置的承力横梁，所述承力横梁之间设有与承力横梁平行设置的剪力调节杆，所述剪力调节杆的左右两端通过施力组件分别与上下设置的承力横梁连接。

2.根据权利要求1所述的一种新型裂纹扩展试验机，其特征在于：两组所述承力横梁的相对面上均设有用于连接施力组件的T型槽。

3.根据权利要求1所述的一种新型裂纹扩展试验机，其特征在于：所述剪力调节杆包括夹持座，所述夹持座的左右两侧固定连接有对称设置的调节滑杆，所述调节滑杆的前端面均间隔设置有调节孔。

4.根据权利要求3所述的一种新型裂纹扩展试验机，其特征在于：所述夹持座为长方体结构，夹持座的前端面设有供试件插入的夹持槽，夹持座的上端面和下端面均设有内螺纹孔，所述内螺纹孔安装有紧固螺栓。

5.根据权利要求2所述的一种新型裂纹扩展试验机，其特征在于：所述施力组件包括滑动块，所述滑动块与承力横梁的T型槽卡接且沿T型槽内滑动，滑动块远离T型槽的端面与千斤顶固定连接，所述千斤顶的伸缩端与铰接半圆固定连接，所述铰接半圆通过销钉与连接体铰接。

6.根据权利要求5所述的一种新型裂纹扩展试验机，其特征在于：所述连接体为长方体结构，连接体上设有供剪力调节杆的调节滑杆穿过的方形孔，连接体上还安装有与剪力调节杆的调节滑杆调节孔相适配的连接螺栓。

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