[發明專利]圓鋼管超低周疲勞試驗裝置及塑性變形采集方法

有效

• 申請號: 201810872356.2
• 申請日: 2018-08-02
• 公開（公告）號: CN109030253B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 李海旺;宋夏蕓;喬永強;張潔;晁陽
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01N3/36
• 分類號: G01N3/36;G01N3/02
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源;曹一杰

1.圓鋼管超低周疲勞試驗裝置，其特征在于，包括門式反力架（1）、位于門式反力架（1）后方正中的加載支架（10）以及包含有作動器（2）的電液伺服結構試驗系統；作動器（2）豎直連接在門式反力架（1）的橫梁中部下方，作動器（2）的端頭朝下且連接有聯系梁（3），門式反力架（1）的左、右豎直架以及加載支架（10）上均設有豎向的滑槽（5）；所述聯系梁（3）左右兩側分別通過一個限位支架（4）滑動連接在門式反力架（1）的左、右豎直架上的滑槽（5）內；聯系梁（3）的后側也通過一個限位支架（4）滑動連接在加載支架（10）上的滑槽（5）內；限位支架（4）均呈水平設置且長度可調；聯系梁（3）的底部連接有上支座（6），位于上支座（6）正下方的地面上安裝有高度可調的底支座（8），上支座（6）和底支座（8）上均開有用于連接螺栓球與圓鋼管的組合試件（7）的螺栓孔；作動器（2）、聯系梁（3）、上支座（6）、底支座（8）的重心連線與地表垂直。

2.依據權利要求1所述的圓鋼管超低周疲勞試驗裝置，其特征在于：聯系梁（3）為正方形，聯系梁（3）左、右、后三向連接限位支架（4），每個限位支架（4）另一端焊有抱鉤（12）并通過抱鉤（12）與門式反力架（1）以及加載支架（10）上的滑槽（5）連接。

3.依據權利要求2所述的圓鋼管超低周疲勞試驗裝置，其特征在于：限位支架（4）分為兩段，兩段相對的一端均設有法蘭圓盤（11），法蘭圓盤（11）之間通過螺桿（13）連接以實現限位支架（4）的長度調節。

4.依據權利要求1~3任一項所述的圓鋼管超低周疲勞試驗裝置，其特征在于：電液伺服結構試驗系統中的作動器（2）底座通過長桿螺栓與門式反力架（1）橫梁固定，端頭通過高強螺栓與聯系梁（3）頂部連接。

5.依據權利要求1~3任一項所述的圓鋼管超低周疲勞試驗裝置，其特征在于：通過地腳錨栓將墊板固定于地表，形成滿足試驗要求的固定臺座，調節墊板使之水平，底支座（8）用高強螺栓固定于墊板上。

6.依據權利要求5所述的圓鋼管超低周疲勞試驗裝置，其特征在于：將聯系梁（3）鉆孔通過高強螺栓與上支座（6）連接。

7.依據權利要求1~3任一項所述的圓鋼管超低周疲勞試驗裝置，其特征在于：門式反力架（1）包括一對豎直設置的H型鋼柱以及連接在H型鋼柱頂端的箱型梁；H型鋼柱通過地腳錨栓固定于地面，H型鋼柱與箱型梁之間通過高強螺栓連接。

8.圓鋼管塑性變形采集方法，其特征在于，采用權利要求1~7任一項所述的圓鋼管超低周疲勞試驗裝置來實現，該方法包括：

a、預先將圓鋼管沿軸向以桿件中點截面為始點上下300mm范圍內每20mm取一個截面，共31個截面，每個截面標定四個等分點，并保持每層截面四等分點豎向保持一條直線；

b、通過ArtecEVA3D掃描儀和游標卡尺分別記錄原始直徑和加載后力卸載為零時的截面直徑并進行對比，確保數據準確；

c、通過ArtecEVA3D掃描儀所得直徑的變化得知鋼管軸向發生塑性變形的范圍；

d、在得知圓鋼管發生塑性變形區域的范圍內測量出塑性變形區域鋼管的橢圓度：提取截面直徑大值、小值分別為長、短軸直徑，并令長軸與短軸變化值的差除初始直徑的平均值為橢圓度；

e、塑性變形區域鋼管的縮頸量：令加載后截面橢圓化面積與原始截面面積的差除原始截面面積的百分數為縮頸量；

f、測量鋼管在反復循環荷載作用下發生斷裂以后塑性變形區域鋼管的伸長量：記錄斷后塑性變形區域標定點長度并減去原始長度即為塑性變形區域鋼管的伸長量；

g、 預先將鋼管端部和中點截面四等分，并保持每層截面四等分點沿軸向保持一條直線，四等分點作為控制點；

h、用南方測繪NST-360R型全站儀記錄圓鋼管控制點的坐標及加載后的變化過程，利用坐標求出圓鋼管在荷載作用下撓度及變化與ArtecEVA3D掃描儀所求撓度進行對比，確保數據準確；

i、為對圓鋼管桿件斷口處壁厚變化進行測量，使用標智GM130型超聲波測厚儀，并結合游標卡尺對斷口附近壁厚進行測量，在得到斷口厚度變化情況后，在斷口截面厚度最薄和最厚處沿軸向以10mm為間隔布置10個測點，研究壁厚沿桿件軸線方向的變化；

j、前述加載中，圓鋼管兩端均通過高強螺栓連接有上下螺栓球，構成螺栓球和鋼管組合試件（7）；上螺栓球通過高強螺栓與上支座（6）相連接，下螺栓球通過高強螺栓與底支座（8）相連接；并保證作動器（2）、聯系梁（3）、上支座（6）、底支座（8）的重心連為一條直線且與水平地面垂直；對試件進行循環往復加載直至試件發生斷裂、力卸載為零為止。