[發(fā)明專利]圓鋼管超低周疲勞試驗(yàn)裝置及塑性變形采集方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810872356.2
• 申請(qǐng)日: 2018-08-02
• 公開（公告）號(hào): CN109030253B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李海旺;宋夏蕓;喬永強(qiáng);張潔;晁陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/36
• 分類號(hào): G01N3/36;G01N3/02
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專利事務(wù)所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源;曹一杰

本發(fā)明涉及一種圓鋼管超低周疲勞試驗(yàn)裝置及塑性變形采集方法。本試驗(yàn)裝置用于圓鋼管的超低周疲勞破壞試驗(yàn)，其主要包括反力架裝置、FCS電液伺服結(jié)構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)、限位裝置、螺栓球和鋼管組合試件、邊界固接系統(tǒng)。本試驗(yàn)操作步驟簡(jiǎn)單，作動(dòng)器固定于門式反力架，施加荷載時(shí)通過三向水平限位支架保證作動(dòng)器作用于螺栓球與圓鋼管組合結(jié)構(gòu)的力為軸向力，F(xiàn)CS電液伺服結(jié)構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)高強(qiáng)螺栓管球組配構(gòu)件施加循環(huán)往復(fù)荷載，并收集桿端力與位移的數(shù)據(jù)，整個(gè)裝置安全穩(wěn)定性好，提高試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性，可實(shí)現(xiàn)對(duì)圓鋼管在超低周疲勞下的試驗(yàn)研究。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種大位移軸向加載試驗(yàn)裝置，尤其涉及一種圓鋼管與螺栓球組合試件的超低周疲勞試驗(yàn)裝置及鋼管塑性變形采集方法。

背景技術(shù)

大跨度螺栓球網(wǎng)格結(jié)構(gòu)公共建筑除完成日常的公共活動(dòng)功能外，還要求其承擔(dān)地震避難所的功能，螺栓球網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的抗震性能具有很好的研究?jī)r(jià)值。歷次震害表明，強(qiáng)震下螺栓球網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的破壞表現(xiàn)為桿件屈曲或拉斷、桿中形成塑性鉸并伴隨斷裂等，這些破壞的桿件經(jīng)歷了數(shù)次循環(huán)塑性應(yīng)變的過程，其破壞形態(tài)具有超低周疲勞破壞的特征。試驗(yàn)是研究圓鋼管在往復(fù)荷載作用下的性能的常用方法，但目前有關(guān)開展圓鋼管超低周疲勞試驗(yàn)的試驗(yàn)裝置和塑性采集方法尚未見到報(bào)道。

所述螺栓球和鋼管組合試件包括上螺栓球、套筒、頂絲、高強(qiáng)螺栓、圓鋼管、下螺栓球，上螺栓球通過高強(qiáng)螺栓、套筒與圓鋼管一端的封板實(shí)現(xiàn)連接，下螺栓球通過高強(qiáng)螺栓、套筒與圓鋼管另一端的封板實(shí)現(xiàn)相連接。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種對(duì)圓鋼管施加大位移循環(huán)往復(fù)加載的試驗(yàn)裝置，并對(duì)圓鋼管發(fā)生塑性變形的區(qū)域進(jìn)行劃定，進(jìn)一步對(duì)塑性變形數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用如下技術(shù)方案：圓鋼管超低周疲勞試驗(yàn)裝置，包括門式反力架、位于門式反力架后方正中的加載支架以及包含有作動(dòng)器的電液伺服結(jié)構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)；作動(dòng)器豎直連接在門式反力架的橫梁中部下方，作動(dòng)器的端頭朝下且連接有聯(lián)系梁，門式反力架的左、右豎直架以及加載支架上均設(shè)有豎向的滑槽；所述聯(lián)系梁左右兩側(cè)分別通過一個(gè)限位支架滑動(dòng)連接在門式反力架的左、右豎直架上的滑槽內(nèi)；聯(lián)系梁的后側(cè)也通過一個(gè)限位支架滑動(dòng)連接在加載支架上的滑槽內(nèi)；限位支架均呈水平設(shè)置且長(zhǎng)度可調(diào)；聯(lián)系梁的底部連接有上支座，位于上支座正下方的地面上安裝有高度可調(diào)的底支座，上支座和底支座上均開有用于連接螺栓球與圓鋼管的組合試件的螺栓孔。

采用本裝置可有效開展鋼管在超低周疲勞下的破壞形態(tài)研究和塑性變形研究。使用時(shí)，螺栓球與圓鋼管的組合試件通過高強(qiáng)螺栓連接于上下支座。

所述作動(dòng)器、聯(lián)系梁、上部支座、底支座的重心連線與地表垂直，保證圓鋼管受軸心往復(fù)荷載作用。

所述門式反力裝置滿足加載試驗(yàn)剛度的要求，由H型鋼柱和箱型梁通過地腳錨栓和高強(qiáng)螺栓連接。滑槽設(shè)在H型鋼珠的橫段上。

所述加載裝置的作動(dòng)器底座通過長(zhǎng)桿高強(qiáng)螺栓固定于門式反力架的箱型橫梁上，作動(dòng)器頭部（端頭）通過高強(qiáng)螺栓連接聯(lián)系梁，聯(lián)系梁三向側(cè)面連接限位支架，上表面連接作動(dòng)器，下表面連接上支座，將動(dòng)力裝置與試件有效的組合在一起。

所述限位支架中間設(shè)有法蘭圓盤，有效調(diào)節(jié)限位支架與滑槽的間距，限位支架一端連接聯(lián)系梁，另一端焊有抱鉤與連接于門式反力架和加載支架上的滑槽連接。

所述的墊板設(shè)有地腳螺母并調(diào)節(jié)至水平，墊板滿足試驗(yàn)剛度要求，底支座鉆孔通過高強(qiáng)螺栓連接墊板形成剛性固定邊界。

本發(fā)明還提供一種圓鋼管塑性變形采集方法，該方法包括：

圓鋼管塑性變形通過截面形狀的變化表現(xiàn)出來，由未加載的圓形截面變?yōu)榧虞d后的橢圓形截面，用截面橢圓度來衡量圓鋼管發(fā)生塑性變形的范圍；

a、預(yù)先將圓鋼管沿軸向以桿件中點(diǎn)截面為始點(diǎn)上下300mm范圍內(nèi)每20mm取一個(gè)截面，共31個(gè)截面，每個(gè)截面標(biāo)定四個(gè)等分點(diǎn)，并保持每層截面四等分點(diǎn)豎向保持一條直線；