CN216410912U - 一种不同轴力加载条件下金属材料的抗弯实验系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于金属材料力学性能测试技术领域，提供一种不同轴力加载条件下金属材料的抗弯实验系统，包括机架、装配于机架上的拉伸加载装置和弯曲加载装置。拉伸加载装置包括夹持工装、拉伸加载油缸和拉伸静态力传感器。弯曲加载装置包括弯曲压头、弯曲静态力传感器和弯曲加载油缸。本实用新型包括拉伸加载装置和弯曲加载装置，可根据金属材料在实际应用中的受力状态，在轴向拉伸和径向弯曲载荷的双重作用力下展开实验，可得到金属材料试样在轴向拉伸和径向弯曲载荷的双重作用力下的破坏结果。

Description

一种不同轴力加载条件下金属材料的抗弯实验系统

技术领域

本实用新型属于金属材料力学性能测试技术领域，具体涉及一种不同轴力加载条件下金属材料的抗弯实验系统。

背景技术

金属材料被广泛应用在基础设施建设和工业中，对金属材料进行力学性能测试具有重要意义，以金属材料广泛应用在制作锚杆为例，作为边坡、隧道工程支护结构的主要组成部分，锚杆的性能直接关系到整体工程的安全和使用年限。为保证金属材料在使用时的物理性能，需要模拟实际工况对金属材料进行抗拉、抗弯实验进行力学性能测试。

现在对金属材料进行力学性能测试时，一般对金属材料分别进行抗拉、抗弯实验，在拉伸实验中只施加轴向荷载，以测试其在不同轴力条件下的弹性极限、伸长率、弹性模量、比例极限、拉伸强度、屈服点、屈服强度等特性；在弯曲实验中只施加弯曲作用力力以测试其弯曲特性。但是在实际工程中，金属材料不只单独受拉和受弯，通常轴向拉伸和弯曲作用的双重作用力，单独的拉伸实验和弯曲耦合实验无法真实模拟金属材料在实际工程中的状态。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述现有技术中的不足，提供一种不同轴力加载条件下金属材料的抗弯实验系统，以全真模拟金属材料在实际工况中的状态。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种不同轴力加载条件下金属材料的抗弯实验系统，所述抗弯实验系统包括机架、装配于所述机架上的拉伸加载装置和弯曲加载装置；

所述拉伸加载装置包括：

夹持工装，所述夹持工装包括水平间隔分布的前夹持部和后夹持部；

拉伸加载油缸，所述拉伸加载油缸通过活塞杆与所述前夹持部的尾部连接，以向试样施加轴向拉伸力；

拉伸静态力传感器，拉伸静态力传感器与所述后夹持部的尾部固连，以实时记录试样所承受的拉伸力；

所述弯曲加载装置包括：

弯曲压头，所述弯曲压头位于所述前夹持部和所述后夹持部之间的间隙上方；

弯曲静态力传感器，所述弯曲静态力传感器与所述弯曲压头的上部连接，以实时记录试样所承受的弯曲力；

弯曲加载油缸，所述弯曲加载油缸与所述弯曲静态力传感器的上部相连，以向试样施加径向弯曲载荷。

如上所述的不同轴力加载条件下金属材料的抗弯实验系统，优选，所述弯曲压头的中心轴线与试样的中心轴线垂直相交。

如上所述的不同轴力加载条件下金属材料的抗弯实验系统，优选，所述弯曲压头包括T形块，所述T形块的上端面固设有凸起，所述弯曲静态力传感器与所述凸起固连，所述T形块的下端部开设有与试样适配且开口朝下的第二缺口。

如上所述的不同轴力加载条件下金属材料的抗弯实验系统，优选，所述第二缺口为圆拱形缺口。

如上所述的不同轴力加载条件下金属材料的抗弯实验系统，优选，所述凸起为圆柱形凸起。

如上所述的不同轴力加载条件下金属材料的抗弯实验系统，优选，所述机架包括：

底座；

支撑台，所述支撑台通过立柱固设于所述底座的上方，所述弯曲加载油缸固定装配于所述支撑台上；

工作台，所述工作台与所述底座固连，所述工作台位于所述底座与所述支撑台之间的间隙内，所述工作台上固设有U形的安装座，所述后夹持部固定装配于所述安装座的一个侧壁上，所述拉伸加载油缸固定装配于所述安装座的另一个侧壁上。

如上所述的不同轴力加载条件下金属材料的抗弯实验系统，优选，所述拉伸加载油缸和所述弯曲加载油缸的加载方式均包括不同挡恒应力加载和不同挡恒速加载。

如上所述的不同轴力加载条件下金属材料的抗弯实验系统，优选，所述抗弯实验系统还包括监测系统，所述监测系统包括红外线传感器，以测量试样在受拉受弯时的热能变化图像，所述红外线传感器位于试样位置处。

如上所述的不同轴力加载条件下金属材料的抗弯实验系统，优选，所述监测系统还包括高速摄像机，所述高速摄像机邻近试样设置，以微观记录实验过程。

如上所述的不同轴力加载条件下金属材料的抗弯实验系统，优选，所述机架为钢材机架。

有益效果：

本实用新型包括拉伸加载装置和弯曲加载装置，可根据金属材料在实际应用中的受力状态，在轴向拉伸和径向弯曲载荷的双重作用力下展开实验，可得到金属材料试样在轴向拉伸和径向弯曲载荷的双重作用力下的破坏结果。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。其中：

图1为本实用新型所提供实施例中抗弯实验系统的立体示意图；

图2为本实用新型所提供实施例中抗弯实验系统的正视图；

图3为本实用新型所提供实施例中抗弯实验系统的左视图；

图4为本实用新型所提供实施例中抗弯实验系统的右视图；

图5为本实用新型所提供实施例中弯曲压头的立体结构示意图；

图6为本实用新型所提供实施例中弯曲压头的侧视图。

图中各个附图标记对应的名称为：101、支撑台；102、底座、2、立柱；3、弯曲加载油缸；4、弯曲静态力传感器；5、弯曲压头；6、拉伸静态力传感器；7、后夹持部；8、前夹持部；9、活塞杆；10、拉伸加载油缸；11、工作台；12、安装座；501、T形块；502、缺口；503、凸起。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1—6所示，一种不同轴力加载条件下金属材料的抗弯实验系统，包括机架、装配于机架上的拉伸加载装置和弯曲加载装置。

拉伸加载装置包括：夹持工装，夹持工装包括水平间隔分布的前夹持部8和后夹持部7；拉伸加载油缸10，拉伸加载油缸10通过活塞杆9与前夹持部8的尾部连接，以向试样施加轴向拉伸力；拉伸静态力传感器6，拉伸静态力传感器6与后夹持部7的尾部固连，以实时记录试样所承受的拉伸力。

弯曲加载装置包括：弯曲压头5，弯曲压头5位于前夹持部8和后夹持部7之间的间隙上方；弯曲静态力传感器4，弯曲静态力传感器4与弯曲压头5的上部连接，以实时记录试样所承受的弯曲力；弯曲加载油缸3，弯曲加载油缸3与弯曲静态力传感器4的上部相连，以向试样施加径向弯曲载荷。

该抗弯实验系统在使用时，金属材料试样为不同直径、不同长度杆体。金属材料试样固定在前夹持部8和后夹持部7之间。可根据实验所需更换弯曲压头5。

在本实用新型的另一可选实施例中，弯曲压头5的中心轴线与试样的中心轴线垂直相交。

如图5—6所示，弯曲压头5包括T形块501，T形块501的上部为正方体状，下部为长方体状，二者连接之处采用三角形块连接。该T形块501的上端面的中心处固设有凸起503，弯曲静态力传感器4与凸起503固连，T形块的下端部开设有与试样适配且开口朝下的缺口502。通过在弯曲压头5最上端设置凸起503，可便于与弯曲静态力传感器4相连。该凸起503为圆柱形凸起。该缺口502为圆拱形缺口。在使用时，试样置于圆拱形缺口之中，通过该圆拱形缺口对试样施加弯曲载荷，可根据试样规格及实验需求制作不同大小圆拱和不同厚度压头。

在其它实施例中，弯曲静态力传感器4还可以直接与T形块的上端面固定连接。

在其它实施例中，凸起503还可以为方柱形凸起。

在其它实施例中，缺口502的截面形状还可以为半圆形。

在本实用新型的另一可选实施例中，机架包括：底座102；支撑台101，支撑台101通过立柱2固设于底座102的上方，支撑台102与底座101之间具有一定间距，弯曲加载油缸3固定装配于支撑台101上；工作台11，工作台11与底座102固连，工作台11位于底座102与支撑台101之间的间隙内，工作台11上固设有U形的安装座12，后夹持部7固定装配于安装座12的一个侧壁上，拉伸加载油缸10固定装配于安装座12的另一个侧壁上。立柱2有4个，均匀分布在支撑台101的四周。

在本实用新型的另一可选实施例中，拉伸加载油缸10的加载方式包括不同挡恒应力加载和不同挡恒速加载。

在本实用新型的另一可选实施例中，弯曲加载油缸3为伺服油缸，弯曲加载油缸3的加载方式包括不同挡恒应力加载和不同挡恒速加载。

在本实用新型的另一可选实施例中，拉伸加载油缸10施加的最大拉伸力为2000kN。试验力不分档，实时显示，控制精度高。

在本实用新型的另一可选实施例中，活塞杆9的最大工作行程为1000mm。

在本实用新型的另一可选实施例中，抗弯实验系统还包括监测系统，该监测系统包括红外线传感器，以测量试样在受拉受弯时的热能变化图像，该红外线传感器位于试样位置处。

在本实用新型的另一可选实施例中，监测系统还包括高速摄像机，高速摄像机邻近试样设置，以微观记录实验过程。

由于红外线传感器与高速摄像机监测试样在受力过程中的变化，因此红外线传感器与高速摄像机安装于试样正前方，保证红外线传感器、高速摄像机视角覆盖试样即可。

在本实用新型的另一可选实施例中，机架为钢材机架，材料性能稳定，抗压性能好，外观整齐美观。

本实用新型的工作原理为：前夹持部8和后夹持部7夹持试样的两端部，活塞杆9带动前夹持部8沿试样的轴向移动的同时，弯曲加载油缸3驱动弯曲压头5沿试样的径向移动，从而实现可得到试样在轴向拉伸和径向弯曲载荷双重作用下的破坏结果。

综上所述，本实用新型根据金属材料在实际应用中的受力状态，可自主控制拉伸力和弯曲力加载方式，可以分别选择拉伸力和弯曲力的恒力加载或恒速加载速率，在轴向拉伸和径向弯曲载荷的双重作用力下展开实验，本实用新型可以实现不同状态拉伸力和弯曲力的自由组合。同时通过添加红外线传感器、高速摄像机等辅助检测，可以更准确地获取待测金属材料试样在轴向拉伸力时的弯曲破坏强度，可以精确的获取弯曲破坏强度值与轴向拉力值的关系，可以获得金属材料试样在轴向拉伸和径向弯曲载荷的双重作用力下的热能变化图像和微观实验过程，该加载方式可得到金属材料试样在轴向拉伸和径向弯曲载荷的双重作用力下的破坏结果。

可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本实用新型实施例对此并不进行限定。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本实用新型待批权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种不同轴力加载条件下金属材料的抗弯实验系统，其特征在于，所述抗弯实验系统包括机架、装配于所述机架上的拉伸加载装置和弯曲加载装置；

所述拉伸加载装置包括：

夹持工装，所述夹持工装包括水平间隔分布的前夹持部和后夹持部；

拉伸加载油缸，所述拉伸加载油缸通过活塞杆与所述前夹持部的尾部连接，以向试样施加轴向拉伸力；

拉伸静态力传感器，拉伸静态力传感器与所述后夹持部的尾部固连，以实时记录试样所承受的拉伸力；

所述弯曲加载装置包括：

弯曲压头，所述弯曲压头位于所述前夹持部和所述后夹持部之间的间隙上方；

弯曲静态力传感器，所述弯曲静态力传感器与所述弯曲压头的上部连接，以实时记录试样所承受的弯曲力；

弯曲加载油缸，所述弯曲加载油缸与所述弯曲静态力传感器的上部相连，以向试样施加径向弯曲载荷。

2.根据权利要求1所述的不同轴力加载条件下金属材料的抗弯实验系统，其特征在于，所述弯曲压头的中心轴线与试样的中心轴线垂直相交。

3.根据权利要求2所述的不同轴力加载条件下金属材料的抗弯实验系统，其特征在于，所述弯曲压头包括T形块，所述T形块的上端面固设有凸起，所述弯曲静态力传感器与所述凸起固连，所述T形块的下端部开设有与试样适配且开口朝下的第二缺口。

4.根据权利要求3所述的不同轴力加载条件下金属材料的抗弯实验系统，其特征在于，所述第二缺口为圆拱形缺口。

5.根据权利要求3所述的不同轴力加载条件下金属材料的抗弯实验系统，其特征在于，所述凸起为圆柱形凸起。

6.根据权利要求1所述的不同轴力加载条件下金属材料的抗弯实验系统，其特征在于，所述机架包括：

底座；

支撑台，所述支撑台通过立柱固设于所述底座的上方，所述弯曲加载油缸固定装配于所述支撑台上；

工作台，所述工作台与所述底座固连，所述工作台位于所述底座与所述支撑台之间的间隙内，所述工作台上固设有U形的安装座，所述后夹持部固定装配于所述安装座的一个侧壁上，所述拉伸加载油缸固定装配于所述安装座的另一个侧壁上。

7.根据权利要求1所述的不同轴力加载条件下金属材料的抗弯实验系统，其特征在于，所述拉伸加载油缸和所述弯曲加载油缸的加载方式均包括不同挡恒应力加载和不同挡恒速加载。

8.根据权利要求1所述的不同轴力加载条件下金属材料的抗弯实验系统，其特征在于，所述抗弯实验系统还包括监测系统，所述监测系统包括红外线传感器，以测量试样在受拉受弯时的热能变化图像，所述红外线传感器位于试样位置处。

9.根据权利要求8所述的不同轴力加载条件下金属材料的抗弯实验系统，其特征在于，所述监测系统还包括高速摄像机，所述高速摄像机邻近试样设置，以微观记录实验过程。

10.根据权利要求1—9中任一项所述的不同轴力加载条件下金属材料的抗弯实验系统，其特征在于，所述机架为钢材机架。

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