一种用于简支梁疲劳加载的试验夹具及其使用方法技术

一种用于简支梁疲劳加载的试验夹具及其使用方法，属于试验夹具技术领域。包括设置于简支梁跨中部分的夹具Ⅰ、设置于简支梁两端部的夹具Ⅱ和振动电机，所述夹具Ⅰ包括置于简支梁上下两侧的紧固板Ⅰ、紧固板Ⅱ、螺杆螺母、夹板及荷载肋，所述紧固板Ⅰ和紧固板Ⅱ间通过螺杆螺母连接，在紧固板Ⅰ和紧固板Ⅱ的相对面上的简支梁两侧分别设有夹板，保证简支梁在疲劳加载过程中不发生移动和倾倒，在紧固板Ⅰ和简支梁、紧固板Ⅱ和简支梁间分别设置两个荷载肋，形成三分点的加载形式，两个荷载肋间的简支梁形成纯弯段，振动电机置于简支梁上端的紧固板Ⅱ上方，通过荷载肋将夹具、振动电机的自重和疲劳荷载传递到简支梁上，在动荷载作用下试件不会发生跳动。

【技术实现步骤摘要】
一种用于简支梁疲劳加载的试验夹具及其使用方法
本专利技术属于试验夹具
，特别是涉及一种用于简支梁疲劳加载的试验夹具及其使用方法。
技术介绍
在实际工程中，钢筋混凝土成为最普遍的建筑材料，钢筋混凝土材料能够保证结构在设计使用年限内有良好的工作性能。随着国家建设发展，结构承受的荷载情况日趋复杂，单纯地考虑结构承受静荷载已不能较好地满足设计及实际工程的需要，结构由于疲劳荷载的作用，在少于设计使用年限就发生破坏的情况越来越多，造成了巨大的安全隐患和经济损失。所以考虑结构在循环往复荷载下的性能成为工程人员关注的重点。桥梁公路、大型机械设备的厂房地面、海上钻井平台等结构都需要考虑疲劳荷载对结构的作用。由于疲劳荷载的存在将大大降低结构的服役寿命，结构过早破坏失效的情况由此发生。目前对结构疲劳性能的研究仍较缺乏，由于实际疲劳荷载和疲劳破坏是多项因素耦合叠加的结果，同时存在一定的随机性，例如设计阶段未充分考虑疲劳荷载作用，施工阶段的建造缺陷，使用阶段的环境因素影响等，结构承受疲劳荷载，其服役寿命将快速耗尽，承载力下降严重，劣化损伤发展加快。另外，通过试验模拟实际疲劳荷载也存在一定的局限性，目前尚无较精确系统的疲劳设计指导。传统采用伺服作动器对构件施加疲劳荷载，模拟实际条件下结构动荷载，其缺点是：试验时间较长、花费成本高。采用振动电机作为疲劳加载设备成为一种疲劳试验的新思路，采用振动电机施加疲劳荷载，其优点在于设备可提供频率较高，降低疲劳试验时间，方便疲劳加载中对试件破坏的观察，降低疲劳试验的时间和成本，同时提高疲劳试验结果的准确性。而如何有效地固定和夹持试件成为利用振动电机施加疲劳荷载的前提，试件在被作用动荷载时，需要保证初始位置无变化直至试验结束，由此设计一个有效的夹持装置成为解决试件固定的关键。
技术实现思路
针对上述存在的常规疲劳试验试验时间较长、花费成本高等技术问题，本专利技术提供一种用于简支梁疲劳加载的试验夹具及其使用方法，采用振动电机为疲劳加载设备，在实现振动电机提供疲劳荷载要求的同时，能够保证简支梁保持初始位置不变，有效地定位夹持简支梁，保证疲劳试验的进行，有利于试验对试件破坏的观察。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：本专利技术一种用于简支梁疲劳加载的试验夹具，包括设置于简支梁跨中部分的夹具Ⅰ、设置于简支梁两端部的夹具Ⅱ和振动电机，所述夹具Ⅰ包括置于简支梁上下两侧的紧固板Ⅰ、紧固板Ⅱ、螺杆螺母、夹板及荷载肋，所述紧固板Ⅰ和紧固板Ⅱ间通过螺杆螺母连接，在紧固板Ⅰ和紧固板Ⅱ的相对面上的简支梁两侧分别设有夹板，保证简支梁在疲劳加载过程中不发生移动和倾倒，在紧固板Ⅰ和简支梁、紧固板Ⅱ和简支梁间分别设置两个荷载肋，形成三分点的加载形式，两个荷载肋间的简支梁形成纯弯段，振动电机置于简支梁上端的紧固板Ⅱ上方，通过荷载肋将夹具的自重、振动电机的自重和疲劳荷载传递到简支梁上，夹板及荷载肋保证在动荷载作用下试件不会发生跳动。进一步地，所述夹具Ⅰ的紧固板Ⅱ上方还连接有配重板，以配置试验配重。进一步地，所述夹具Ⅱ包括紧固板Ⅲ、紧固板Ⅳ、螺杆螺母、夹板及荷载肋，所述紧固板Ⅲ置于简支梁端部的上端面，紧固板Ⅲ下端面位于简支梁两侧靠近夹具Ⅰ端分别设置有夹板，紧固板Ⅲ下端面与简支梁间设置荷载肋，紧固板Ⅳ置于简支梁下方，在紧固板Ⅳ上下两端设置地梁，上侧地梁置于紧固板Ⅳ和简支梁之间，下侧地梁置于紧固板Ⅳ下方地面上，上侧地梁和下侧地梁间通过螺栓螺母连接；上侧地梁和简支梁之间还设置有支座支撑简支梁，所述简支梁一端设置的支座为铰支座，另一端设置的支座为滚动支座；夹板及荷载肋保证在动荷载作用下试件不会发生跳动。进一步地，所述紧固板Ⅰ上还开有观察孔，观察简支梁跨中底面疲劳破坏情况。进一步地，所述夹板和荷载肋与紧固板间采用点焊连接。进一步地，所述荷载肋的高度为简支梁净跨的1/50-1/40，保证简支梁段在弯曲破坏时不受到紧固板的约束，使简支梁段能够自由弯曲直至破坏。进一步地，所述荷载肋的肋宽为15-20mm。进一步地，所述置于简支梁两侧的夹板间距大于简支梁宽度1cm，保证简支梁能够放入两夹板之间，在疲劳试验中简支梁不会发生位移和倾倒。本专利技术所述用于简支梁疲劳加载的试验夹具的使用方法，包括如下步骤：(1)安装两端夹具Ⅱ：调整简支梁跨度，将地梁通过螺杆及螺母固定于地面，其中两地梁中间夹持紧固板Ⅳ，两地梁顶端设置较支座，将简支梁置于支座上；(2)将两端紧固板Ⅲ分别放置于简支梁上端面，使简支梁卡入焊接于紧固板Ⅲ下表面的夹板之间，对准螺杆孔，依次穿入螺杆后用螺母拧紧固定；(3)定位跨中加载夹具Ⅰ：将焊接于紧固板Ⅰ和紧固板Ⅱ上的荷载肋对准简支梁的加载位置，将紧固板Ⅰ和Ⅱ放置于简支梁上下两端；(4)对准螺杆孔，穿入螺杆，螺母固定拧紧；(5)将开有观察孔的紧固板Ⅰ由下而上穿入螺杆，荷载肋贴于简支梁下表面，用螺母固定有观察孔的紧固板Ⅰ；(6)将配重板穿入螺杆，用螺母拧紧固定。进一步地，在所述配重板上方设置配重，其配重方法，包括如下步骤：(a)通过静载试验确定简支梁的静载极限承载力，取定疲劳荷载的应力水平，即确定了疲劳荷载的上下限值；(b)用疲劳荷载上限值减疲劳荷载值后除以2的结果，即为振动电机激振力；(c)用疲劳荷载上限值减去振动电机激振力的结果，即为配重值；(d)将上述配重值的配重板或配重块固定放置于配重板上；(e)启动振动电机，进行疲劳加载。本专利技术的有益效果为：1.本专利技术与传统采用伺服作动器相比，利用振动电机作为振动源，为振动电机提供可加载支撑平台，模拟实际工程中结构或构件承受动荷载，可以提供更高的振动频率，减少疲劳试验时间和成本消耗，克服传统试验方法费时费力成本高的缺点。2.本专利技术经济可行、易于制造和使用，在保证夹具的夹持稳定作用前提下，并不约束试件破坏发展的自由性，保证疲劳试验结果的准确性。3.本专利技术夹具能够保证试件在疲劳过程中位置不变，有效地夹持简支梁，达到稳定固定的作用。另外，该设计制造方便可行，装卸简易，适合于应用振动电机进行疲劳试验时的新方法。附图说明图1是本专利技术试验夹具轴测图。图2是本专利技术试验夹具剖视图。图3是图2的俯视图。图4是图2中夹具Ⅰ的结构示意左视图。图5是图2中夹具Ⅱ的结构示意左视图。图6是图2中紧固板Ⅰ的结构示意图，其中：(a)为主视图，(b)为俯视图，(c)为左视图。图7是图2中紧固板Ⅱ的结构示意图，其中：(d)为主视图，(e)为俯视图，(f)为左视图。图8是图2中紧固板Ⅲ的结构示意图,其中：(g)为主视图，(p)为俯视图，(q)为左视图。图9是图2中紧固板Ⅳ的结构示意图，其中：(m)为主视图，(n)为俯视图，(v)为左视图。图中：1.紧固板Ⅰ，2.紧固板Ⅱ，3.配重板，4.夹板，51-56.荷载肋，6.螺杆，7.振动电机，8.紧固板Ⅲ，9.紧固板Ⅳ，10.铰支座，11.滚动支座，121.上侧地梁，122.下侧地梁，13.简支梁，14.观察孔。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细描述。实施例：如图1-图9所示，本专利技术一种用于简支梁疲劳加载的试验夹具，包括设置于简支梁13跨中部分的夹具Ⅰ、设置于简支梁13两端部的夹具Ⅱ和振动电机7，如图4所示，所述夹具Ⅰ包括置于简支梁13上下两侧的紧固板Ⅰ1、紧固板Ⅱ2、螺杆螺母、夹板4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于简支梁疲劳加载的试验夹具，其特征在于：包括设置于简支梁跨中部分的夹具Ⅰ、设置于简支梁两端部的夹具Ⅱ和振动电机，所述夹具Ⅰ包括置于简支梁上下两侧的紧固板Ⅰ、紧固板Ⅱ、螺杆螺母、夹板及荷载肋，所述紧固板Ⅰ和紧固板Ⅱ间通过螺杆螺母连接，在紧固板Ⅰ和紧固板Ⅱ的相对面上的简支梁两侧分别设有夹板，保证简支梁在疲劳加载过程中不发生移动和倾倒，在紧固板Ⅰ和简支梁、紧固板Ⅱ和简支梁间分别设置两个荷载肋，形成三分点的加载形式，两个荷载肋间的简支梁形成纯弯段，振动电机置于简支梁上端的紧固板Ⅱ上方，通过荷载肋将夹具的自重、振动电机的自重和疲劳荷载传递到简支梁上，夹板及荷载肋保证在动荷载作用下试件不会发生跳动。

【技术特征摘要】
1.一种用于简支梁疲劳加载的试验夹具，其特征在于：包括设置于简支梁跨中部分的夹具Ⅰ、设置于简支梁两端部的夹具Ⅱ和振动电机，所述夹具Ⅰ包括置于简支梁上下两侧的紧固板Ⅰ、紧固板Ⅱ、螺杆螺母、夹板及荷载肋，所述紧固板Ⅰ和紧固板Ⅱ间通过螺杆螺母连接，在紧固板Ⅰ和紧固板Ⅱ的相对面上的简支梁两侧分别设有夹板，保证简支梁在疲劳加载过程中不发生移动和倾倒，在紧固板Ⅰ和简支梁、紧固板Ⅱ和简支梁间分别设置两个荷载肋，形成三分点的加载形式，两个荷载肋间的简支梁形成纯弯段，振动电机置于简支梁上端的紧固板Ⅱ上方，通过荷载肋将夹具的自重、振动电机的自重和疲劳荷载传递到简支梁上，夹板及荷载肋保证在动荷载作用下试件不会发生跳动。2.根据权利要求1所述用于简支梁疲劳加载的试验夹具，其特征在于：所述夹具Ⅰ的紧固板Ⅱ上方还连接有配重板，以配置试验配重。3.根据权利要求1所述用于简支梁疲劳加载的试验夹具，其特征在于：所述夹具Ⅱ包括紧固板Ⅲ、紧固板Ⅳ、螺杆螺母、夹板及荷载肋，所述紧固板Ⅲ置于简支梁端部的上端面，紧固板Ⅲ下端面位于简支梁两侧靠近夹具Ⅰ端分别设置有夹板，紧固板Ⅲ下端面与简支梁间设置荷载肋，紧固板Ⅳ置于简支梁下方，在紧固板Ⅳ上下两端设置地梁，上侧地梁置于紧固板Ⅳ和简支梁之间，下侧地梁置于紧固板Ⅳ下方地面上，上侧地梁和下侧地梁间通过螺栓螺母连接；上侧地梁和简支梁之间还设置有支座支撑简支梁，所述简支梁一端设置的支座为铰支座，另一端设置的支座为滚动支座；夹板及荷载肋保证在动荷载作用下试件不会发生跳动。4.根据权利要求1所述用于简支梁疲劳加载的试验夹具，其特征在于：所述紧固板Ⅰ上还开有观察孔，观察简支梁跨中底面疲劳破坏情况。5.根据权利要求1所述用于简支梁疲劳加载的试验夹具，其特征在于：所述夹板和荷载肋与紧固板间采用点焊连接。6.根据权利要求1所述用于简支...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟宪宏，谷立，毕佳男，
申请(专利权)人：沈阳建筑大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21