[發明專利]往復位移式疲勞試驗機

有效

• 申請號: 201210005194.5
• 申請日: 2012-01-10
• 公開（公告）號: CN102564872A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 馬人樂;何敏娟
• 申請（專利權）人: 同濟大學建筑設計研究院（集團）有限公司
• 主分類號: G01N3/32
• 分類號: G01N3/32
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術領域

本發明屬于土木工程領域，具體涉及一種往復位移式疲勞試驗機。

背景技術

疲勞問題是工程界至今尚未很好解決的問題。研究疲勞問題的最有效途徑之一是疲勞試驗。但到目前為止，疲勞試驗機都是以作用力定點定向、作用力大小脈沖變化來模擬工程上的疲勞荷載。這種模擬方法可以高效率地測試受彎構件正應力（拉、壓應力）變化引起的疲勞承載能力。但無法測試受彎構件腹板剪應力變號引起主應力截面拉、壓逆反而造成的疲勞問題。而目前工程實際中受彎構件腹板的疲勞破壞實例比翼緣受拉、壓疲勞破壞實例多得多。為了解決工程中存在的實際問題，針對受彎構件在承受活動輪壓時腹板受剪區剪應力隨輪壓位移而變號，從而引起主應力截面拉應力突變為壓應力這一現象，發明了往復位移式疲勞試驗機。

發明內容

本發明的目的在于提供一種往復位移式疲勞試驗機。

本發明所述的往復位移式疲勞試驗機，由被測試鋼梁1、作用輪2、連桿3、雙作用油缸4、油缸支座5、吊桿6、荷載重力塊7、工作平臺8和液壓泵?9組成，其中：作用輪2一側通過連桿3連接雙作用油缸4一側，雙作用油缸4另一側連接油缸支座5，雙作用油缸連接液壓泵9，液壓泵9連接控制系統；吊桿6一端與作用輪2的輪軸相連，吊桿6能以作用輪2的輪軸的軸心來回擺動，吊桿6另一端連接荷載重力塊7；作用輪2位于被測試鋼梁1上方，且能在被測試鋼梁1上左右來回運動；所述荷載重力塊7插入工作平臺8內空間位置。

本發明中，選擇荷載重力塊7決定作用輪的壓力大小，由液壓泵9及控制系統控制雙作用油缸4的行程、頻率和作用次數，即可對被測梁1進行腹板因剪應力變號引起的抗疲勞承載能力測試。

本發明原理如下：

當作用輪的輪壓在梁上作往復位移時，輪壓點左側的剪力和右側的剪力恰好反向，由此造成斜截面上正應力由拉應力變成壓應力。斜截面上主應力變化的應力幅達到剪應力變化值，即剪應力的兩倍。如果腹板設計由剪應力控制，又有疲勞問題，則因為材料的允許應力幅比抗剪設計強度小得多，所以往往是很危險的。原有的疲勞試驗機的脈沖力作用點不變，所以不能反映輪壓位置變化過程中剪應力逆反及斜截面上主應力的逆反過程。而本試驗機則能夠真實地反映這種鋼梁腹板疲勞破壞機理。

本發明的優點是：

1.???克服以往疲勞試驗機只能測試正應力變化引起疲勞的局限，本發明能夠測試受彎構件腹板剪應力逆反造成的疲勞問題。

2.?液壓泵及控制系統所要克服作用輪的滾動摩擦力很小，試驗能耗很小。

3.??當吊桿6較長時，荷載重力塊7幾乎不隨作用輪2而運動，而作用輪2的慣性力較小，液壓系統需要克服的慣性力小，節約能耗。

附圖說明

圖1為往復位移式疲勞試驗機原理圖。

圖2為鋼梁受到輪壓位移時兩側腹板受力單元體剪應力方向及斜截面正應力方向逆反示意圖。

圖中標號：1為被測鋼梁，2為作用輪，3為連桿，4為雙作用油缸，5為油缸支座，6為吊桿，7為荷載重力塊，8為工作平臺，9為液壓泵和控制系統。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步說明。

實施例1：如圖1，由被測試鋼梁1、作用輪2、連桿3、雙作用油缸4、油缸支座5、吊桿6、荷載重力塊7、工作平臺8和液壓泵?9組成，作用輪2通過連桿3連接雙作用油缸4，雙作用油缸4連接油缸支座5，雙作用油缸連接液壓泵9，液壓泵9連接控制系統；吊桿6一端與作用輪2的輪軸相連，吊桿6另一端連接荷載重力塊7；作用輪2位于被測試鋼梁1上方，且能在被測試鋼梁1上左右來回運動；所述荷載重力塊7插入工作平臺8內空間位置。按所要測試的鋼梁設計被測試鋼梁1，并按所需測試的腹板剪力狀況布置梁的支座位置和作用輪2中心位置。按需測試的剪力大小確定荷載值，并將荷載重力塊7固定在連桿6一端上，用螺栓緊固。按荷載重復的次數確定雙作用油缸4的作用次數，按滾動摩擦力及克服作用輪2慣性的要求確定雙作用油缸4的作用力大小。按照梁截面的高度規定油缸行程。即可進行鋼梁腹板抗疲勞試驗。

當作用輪2的輪壓在梁上移動時梁腹板上作用輪2壓左、右兩側的應力單元體如圖2所示。兩單元體之剪應力恰為相反，兩單元體之斜載面上的主應力也相反：左側為拉應力、右側為壓應力。表示當作用輪2輪壓經過鋼梁某一點時，梁腹板上的剪應力逆轉，斜截面上的主應力也逆轉，主應力逆轉的疲勞應力幅為剪應力的兩倍。

本發明可通過試驗對鋼梁腹板因輪壓滾動引起剪應力遞反而造成的疲勞問題進行真實的模擬，從而發現其內在規律以指導設計工作。