[發(fā)明專利]一種適用于CT掃描的動(dòng)力劈拉加載試驗(yàn)設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711458235.5
• 申請(qǐng)日: 2017-12-28
• 公開（公告）號(hào): CN108333044B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張華;鄭凱;王雷;王悅;李啟亮;戚亞珍;楊健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/08
• 分類號(hào): G01N3/08
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.一種適用于CT掃描的動(dòng)力劈拉加載試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括拉力平臺(tái)(1)、拉壓轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)(2)、鋼桿(3)、壓力平臺(tái)(4)、萬(wàn)向頭(5)、試件(6)、約束平臺(tái)(7)、荷載和位移傳感器(8)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(9)；所述拉力平臺(tái)(1)外接液壓拉伸儀、荷載和位移傳感器(8)以及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(9)構(gòu)成了設(shè)備的荷載施加控制系統(tǒng)；拉力平臺(tái)(1)與壓力平臺(tái)(4)通過拉壓轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)(2)連接，所述拉壓轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)(2)通過自身的變形將拉力平臺(tái)(1)的荷載傳到壓力平臺(tái)(4)中，即將外部拉力荷載轉(zhuǎn)換為壓力荷載；拉壓轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)(2)一端鉸接于拉力平臺(tái)(1)，另兩端分別鉸接于約束平臺(tái)(7)端部和壓力平臺(tái)(4)端部，壓力平臺(tái)(4)和約束平臺(tái)(7)通過鋼桿(3)連接，萬(wàn)向頭(5)一端鉸接于壓力平臺(tái)(4)端部，一端與試件(6)接觸，試件(6)放置于約束平臺(tái)(7)和萬(wàn)向頭(5)之間。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于CT掃描的動(dòng)力劈拉加載試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于：壓力平臺(tái)(4)和約束平臺(tái)(7)的最大距離應(yīng)小于鋼桿(3)長(zhǎng)度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于CT掃描的動(dòng)力劈拉加載試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于：拉力平臺(tái)(1)與壓力平臺(tái)(4)的加載方向垂直。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于CT掃描的動(dòng)力劈拉加載試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于：鋼桿(3)固定于約束平臺(tái)(7)并保持與約束平臺(tái)面垂直；鋼桿(3)與壓力平臺(tái)(4)可沿鋼桿(3)方向無(wú)摩擦移動(dòng)，鋼桿(3)、壓力平臺(tái)(4)和約束平臺(tái)(7)形成自平衡系統(tǒng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于CT掃描的動(dòng)力劈拉加載試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于：萬(wàn)向頭(5)與鋼桿(3)接觸，兩者可沿鋼桿(3)方向無(wú)摩擦移動(dòng)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于CT掃描的動(dòng)力劈拉加載試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于：萬(wàn)向頭(5)可確保施加于試件(6)的壓力垂直于萬(wàn)向頭(5)與試件(6)的接觸面。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于CT掃描的動(dòng)力劈拉加載試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于：試件(6)加載方向與鋼桿(3)長(zhǎng)度方向一致，并應(yīng)置于約束平臺(tái)(7)中點(diǎn)，試件(6)側(cè)邊不與設(shè)備接觸。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于CT掃描的動(dòng)力劈拉加載試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于：所述劈拉加載試驗(yàn)設(shè)備材料選用鋁合金。

9.一種如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述適用于CT掃描的動(dòng)力劈拉加載試驗(yàn)設(shè)備的使用方法，具體試驗(yàn)步驟如下：

步驟1，放置并調(diào)整設(shè)備：將設(shè)備約束平臺(tái)(7)固定于CT掃描儀病床上，調(diào)整使鋼桿3長(zhǎng)度方向與掃描斷面方向平行；

步驟2，加載及量測(cè)系統(tǒng)的安裝：將液壓拉伸器連接于兩端拉力平臺(tái)(1)，將荷載和位移傳感器(8)安裝好并連接至電腦；

步驟3，實(shí)驗(yàn)參數(shù)的設(shè)定：選擇荷載控制或位移控制的控制加載方式，設(shè)定位移初始參數(shù)x₀或力的初始參數(shù)F₀用于預(yù)夾緊試件、設(shè)置位移增量參數(shù)x或力的增量參數(shù)k用于控制試驗(yàn)加載速率，選定位移極限值x_m或最大拉力T_m作為停止加載的標(biāo)準(zhǔn)值，達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)值或試件出現(xiàn)破壞時(shí)停止加載；

步驟4，試件(6)的安裝與調(diào)整：將試件(6)放置于約束平臺(tái)(7)中部，試件(6)長(zhǎng)度方向應(yīng)與CT掃描斷面方向一致，在試件(6)下部放置墊塊固定試件(6)的位置，此時(shí)拉壓轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)(2)為伸直狀態(tài)，長(zhǎng)為l₀，萬(wàn)向頭(5)與試件(6)端部尚未接觸，此時(shí)儀器內(nèi)部無(wú)荷載產(chǎn)生；

步驟5，預(yù)加載步：?jiǎn)?dòng)液壓拉伸器，使按照設(shè)定的初始參數(shù)進(jìn)行預(yù)夾緊試件(6)，并將墊塊撤出，此處以位移控制加載方式為例，荷載控制加載方式同樣適用，此時(shí)萬(wàn)向頭(5)與試件(6)接觸且有較小作用力，拉壓轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)(2)隆起長(zhǎng)度為y₀，與原長(zhǎng)度方向夾角為α₀，已知投影長(zhǎng)度l，T₀和F₀的力均可忽略為0；

進(jìn)一步的，步驟5中存在的幾何關(guān)系為：

l＝l₀-x₀

步驟6，加載步：規(guī)定每一步試件6長(zhǎng)度方向壓縮位移為x，則第一步時(shí)拉壓轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)(2)隆起長(zhǎng)度為y，與原長(zhǎng)度方向夾角為α₁，此時(shí)投影長(zhǎng)度為l-x；

進(jìn)一步的，步驟6中存在的幾何關(guān)系為：

因此，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)僅需保證拉伸方向的位移為下式即可；

步驟7，卸載步：當(dāng)即x_m≤nx或試件破壞時(shí)，液壓拉伸器開始卸載，計(jì)算機(jī)保存相關(guān)數(shù)據(jù)，試驗(yàn)結(jié)束；

同樣的，當(dāng)采用荷載控制加載方式時(shí)，還需通過位移傳感器測(cè)量加載方向的位移變化，可給出以下關(guān)系公式：

在上述步驟5中根據(jù)設(shè)定的F₀進(jìn)行預(yù)加載，此時(shí)T₀和F₀均有力但可忽略為0，由位移傳感器測(cè)得此時(shí)的y₀，由力平衡條件：

在步驟6中，規(guī)定每一步試件長(zhǎng)度方向壓縮荷載為F＝k，則第n步時(shí)拉壓轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)施加荷載為T_n，由位移傳感器測(cè)得此時(shí)的y，因此：

在步驟7中，當(dāng)T_m≤T_n或試件破壞時(shí)，液壓拉伸器開始卸載，計(jì)算機(jī)保存相關(guān)數(shù)據(jù)，試驗(yàn)結(jié)束。