一种箱型梁极限强度试验装置及试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及箱型梁强度测试技术领域，公开了一种箱型梁极限强度试验装置，包括固定在地面平台上的两个基座，基座之间设有箱型梁，箱型梁的两端固定有纵向加载臂，纵向加载臂的外端固定有横向延长臂，横向延长臂的外端底面通过球铰与基座的顶面连接；其中一根纵向加载臂的顶面自中心向一端分布有若干加载组件，另一根纵向加载臂的顶面自中心向另一端也分布有加载组件，两根纵向加载臂上的加载组件的数量相等且关于箱型梁的中心对称分布，每个加载组件的加载头上均设有压力传感器。本发明专利技术能在弯矩、扭矩的配置载荷下进行箱型梁极限强度试验，试验状态与实船航行状态更加契合，进而为船体结构极限强度理论预报方法的验证提供更高的参考价值。高的参考价值。高的参考价值。

【技术实现步骤摘要】
一种箱型梁极限强度试验装置及试验方法


[0001]本专利技术涉及箱型梁强度测试
，尤其涉及一种箱型梁极限 强度试验装置及试验方法。

技术介绍

[0002]模型试验是研究船体极限强度的主要方法之一，通过试验可以比 较直观的研究结构在外载荷作用下从局部到整体逐步渐进的崩溃过 程。由于实船试验耗费巨大，并且很难进行实船极限强度试验，因此， 实船试验进行得很少，更多的是进行箱型梁模型(也叫模型试验段) 试验，虽然试验对象不再是船舶的缩尺模型，但箱型梁模型试验为船 体结构极限强度理论预报方法的验证提供了许多有参考价值的数据 和结论。
[0003]现在的一些箱型梁试验装置和方法通常都是将弯矩、扭矩独立试 验，根据试验结果为船体结构极限强度理论提供参考。但是实际航行 船舶在波浪力的作用下，不仅受到波浪弯矩的作用，还将受到扭矩的 作用，尤其对于大开口船舶(如集装箱船等)，极限强度性能评估， 不仅需要考虑垂向波浪弯矩的作用，还需要考虑垂向波浪弯矩和扭矩 联合作用的情况。即现有的箱型梁试验装置和试验方法均无法模拟弯 矩扭矩按照波浪状况产生的载荷配比的协同作用下进行极限强度试 验，因此无法提供更加接近船体实际载荷状态下的评估数据。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决现有技术中箱型梁试验装置存在的上述问题，提 供了一种箱型梁极限强度测试装置及测试方法，该种试验装置和试验 方法能在弯矩扭矩按照载荷配比的组合作用下进行箱型梁极限强度 试验，从而更加真实的模拟船体在波浪状态下的载荷状态，通过试验 获得的极限载荷的数据对船体结构极限强度理论预报方法的验证提 供更高的参考价值。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种箱型梁极限强度试验装置，包括固定在地面平台上的两个基 座，所述基座之间设有箱型梁，所述箱型梁的两端固定有纵向加载臂， 所述纵向加载臂的外端固定有横向延长臂，所述横向延长臂的外端底 面通过球铰与基座的顶面连接；其中一根纵向加载臂的顶面自中心向 一端分布有若干加载组件，另一根纵向加载臂的顶面自中心向另一端 也分布有加载组件，两根纵向加载臂上的加载组件的数量相等且关于 箱型梁的中心对称分布，每个加载组件的加载头上均设有压力传感 器。纵向加载臂为箱型梁提供有效的扭矩，横向延长臂为箱型梁提供 有效的弯矩，通过加载组件的偏心加载，对箱型梁同时施加弯矩、扭 矩，从而进行弯矩、扭矩按照载荷配比下的极限强度试验，获得更加 有效的试验数据，为船体结构极限强度理论预报方法的验证提供更高 的参考价值。
[0007]作为优选，所述的箱型梁、纵向加载臂、横向延长臂均呈长方体 结构，所述地面平台上位于箱型梁的几何中心的正下方设有第一位移 传感器，地面平台上位于纵向加载臂
的几何中心的正下方设有第二位 移传感器。第一位移传感器、第二位移传感器在试验过程中实时检测 位移量，最终可以获得位移量
‑
极限强度的曲线图。
[0008]作为优选，所述纵向加载臂上设有角度传感器。试验过程中角度 传感器用于采集纵向加载臂的角度变化量，最终可以获得角度
‑
极限 载荷的曲线图。
[0009]一种箱型梁极限强度试验装置的试验方法，包括以下步骤：
[0010]S1：根据载荷配比计算获得箱型梁达到极限强度时的弯矩理论值M 和极限强度扭矩理论值M
t
；
[0011]S2：根据公式M＝a
×
F
总
计算获得F
总
的值，a为加载组件的加载点 距离对应的横向延长臂的球铰支撑点的距离，F
总
为任意一根纵向 加载臂上所有加载组件的加载力的总和；
[0012]S3：根据公式并结合加载组件的加载能力预估 出单根纵向加载臂上的载荷点的数量n；设定每个加载点的加载力 F1＝F2＝......＝F
i
，计算出F
i
的值，其中F
i
为达到M
t
时每个加载 组件的理论加载力；
[0013]S4：设置加载点的位置：每个加载点到纵向加载臂中心的距离为b
i
， 根据公式计算出单根纵向加载臂 上所有b
i
的总和，根据单根纵向加载臂上所有b
i
的总和n的值调配 出每个加载点在纵向加载臂单侧的分布位置；
[0014]S5：将箱型梁、纵向加载臂、横向延长臂固定后构成整体试验段，整 体试验段通过球铰与基座连接，通过水平仪并配合受压易碎的支撑块 将整体试验段调节呈水平状态，在纵向加载臂上标记出加载点的位 置，每个加载点设置独立的加载组件；
[0015]S6：在箱型梁上安装应变传感器，地面平台上位于箱型梁的几何中心 的正下方安装第一位移传感器，地面平台上位于纵向加载臂的几何中 心的正下方安装第二位移传感器，纵向加载臂上安装角度传感器；
[0016]S7：整体试验段一阶段加载：所有加载组件采用力控制进行同步加载， 每次加载量为5
‑
10％F
i
，每次加载后保压3
‑
8分钟，记录应变传感 器的检测值、第一位移传感器的值L、两个第二位移传感器的值为L1 和L2、角度传感器的值并计算出该载荷下的实际弯矩值M
实
和 实际扭矩值Mt
实
，当M
实
≥50％M或Mt
实
≥50％M
t
时，停止加载；
[0017]S8：整体试验段二阶段加载：加载组件采用位移控制的方式进行同步 加载，根据第一阶段最后一次加载获得的x、y1、y2的值并结合公式 δ＝L
‑
(L1+L2)/2计算出箱型梁的垂直相对位移量δ,控制加载组件 每次加载的位移量为5
‑
10％δ，每次加载后保压3
‑
8分钟，记录应变 传感器的检测值、第一位移传感器的值L、两个第二位移传感器的值 为L1和L2、角度传感器的值并计算出该载荷下的实际弯矩值M
实 和实际扭矩值Mt
实
，当加载后计算的M
实
或Mt
实
的任意一个值小 于上一次的值时，停止加载；
[0018]S9：将步骤S7、步骤S8中获得多组数据记录在直角坐标系中，获得 弯矩与扭矩的曲线图，图上的峰值即为该模型在该载荷配比试验工况 下的极限强度值。
[0019]作为优选，步骤S1中，载荷配比是根据实船测试、船模试验或 载荷预报的方式确定的，确定载荷配比后，对箱型梁采用非线性有限 元分析法计算获得箱型梁极限强度时的弯矩理论值M和扭矩理论 值M
t
。
[0020]作为优选，步骤S3中，加载组件的加载能力设定为加载组件最 大加载载荷的50％
‑
80％。
[0021]作为优选，步骤S4中，同一根纵向加载臂上的b
i
的数值呈等差 数列本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种箱型梁极限强度试验装置，其特征是，包括固定在地面平台上的两个基座，所述基座之间设有箱型梁，所述箱型梁的两端固定有纵向加载臂，所述纵向加载臂的外端固定有横向延长臂，所述横向延长臂的外端底面通过球铰与基座的顶面连接；其中一根纵向加载臂的顶面自中心向一端分布有若干加载组件，另一根纵向加载臂的顶面自中心向另一端也分布有加载组件，两根纵向加载臂上的加载组件的数量相等且关于箱型梁的中心对称分布，每个加载组件的加载头上均设有压力传感器。2.根据权利要求1所述的一种箱型梁极限强度试验装置，其特征是，所述的箱型梁、纵向加载臂、横向延长臂均呈长方体结构，所述地面平台上位于箱型梁的几何中心的正下方设有第一位移传感器，地面平台上位于纵向加载臂的几何中心的正下方设有第二位移传感器。3.根据权利要求1所述的一种箱型梁极限强度试验装置，其特征是，所述纵向加载臂上设有角度传感器。4.一种箱型梁极限强度试验装置的试验方法，其特征是，包括以下步骤：S1：根据载荷配比计算获得箱型梁达到极限强度时的弯矩理论值M和扭矩理论值M
t
；S2：根据公式M＝a
×
F
总
计算获得F
总
的值，a为加载组件的加载点距离对应的横向延长臂的球铰支撑点的距离，F
总
为任意一根纵向加载臂上所有加载组件的加载力的总和；S3：根据公式并结合加载组件的加载能力预估出单根纵向加载臂上的载荷点的数量n；设定每个加载点的加载力F1＝F2＝......＝F
i
，计算出F
i
的值，其中F
i
为达到M
t
时每个加载组件的理论加载力；S4：设置加载点的位置：每个加载点到纵向加载臂中心的距离为b
i
，根据公式计算出单根纵向加载臂上所有b
i
的总和，根据单根纵向加载臂上所有b
i
的总和n的值调配出每个加载点在纵向加载臂单侧的分布位置；S5：将箱型梁、纵向加载臂、横向延长臂固定后构成整体试验段，整体试验段通过球铰与基座连接，通过水平仪并配合受压易碎的支撑块将整体试验段调节呈水平状态，在纵向加载臂上标记出加载点的位置，每个加载点设置独立的加载组件；S6：在箱型梁上安装应变传感器，地面平台上位于箱型梁的几何中心的正下方安装第一位移传感器，地面平台上位于纵向加载臂的几何中心的正下方安装第二位移传感器，纵向加载臂上安装角度传感器；S7：整体试验段一阶段加载：所有加载组件采用力控制进行同步加载，每次加载量为5
‑
10％F
i
，每次加载后保压3
‑
8分钟，记录应变传感器的检测值、第一位移传感器的值L、两个第二位移传感器的值为L1和L2、角度传感器的值并计算出该载荷下的实际...

【专利技术属性】
技术研发人员：李陈峰，金腾龙，冯国庆，朱志尧，许维军，刘宁，周学谦，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：