[發明專利]一種雙臂彎扭組合實驗方法和裝置

在審

• 申請號: 202010594647.7
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111678802A
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 吳江龍;李香美;陳永清;劉代春;孫超;陳增光;周琳
• 申請（專利權）人: 煙臺大學;煙臺生產力促進中心(煙臺市科學技術情報研究所);煙臺新天地試驗技術有限公司
• 主分類號: G01N3/20
• 分類號: G01N3/20;G01N3/22;G01N3/02
• 代理公司: 北京金碩果知識產權代理事務所(普通合伙) 11259
• 代理人: 李丹鳳

本發明屬于彎曲組合試驗技術領域，公開了一種雙臂彎扭組合實驗方法和裝置。所述實驗方法是，安裝在所述彎扭管上的加載臂對稱設置，通過調整對兩個所述加載臂施加荷載的大小及方向，即可實現彎曲、扭轉、彎扭加載，彎扭加載時彎扭比例可任意調節，用來驗證應力疊加原理。所述實驗方法和裝置可實現純彎曲試驗、彎扭組合實驗、以及彎扭組合實驗，彎曲和扭轉的比例可任意調節。

技術領域

本發明涉及材料力學實驗技術領域，特別涉及一種雙臂彎扭組合實驗方法和裝置。

背景技術

薄壁圓管(彎扭管)的彎扭組合實驗是材料力學課程實驗教學大綱規定的必做實驗之一，目前開展這些實驗所用設備多為單臂型的彎扭組合實驗裝置，不能改變彎曲和扭轉荷載組合的比例，也無法完成彎曲應力測試，扭轉測G實驗等項目。如中國專CN104359754A公開了一種梁構件彎扭組合加載試驗裝置及方法，該裝置包括簡支-扭轉組合支座和組合加載部件，簡支-扭轉組合支座安裝在梁構件試樣的兩端，在試樣中部區域取一定長度作為測試段，在測試段上設置組合加載部件，具體為：測試段兩端分別安裝一個水平反向的加載臂，將兩個加載梁的自由端用分配梁固定連接，上述專利雖然實現了彎扭組合實驗，但不能任意改變彎曲和扭轉荷載組合的比例，也無法實現純彎或純扭實驗，為便于學生理解應力疊加的原理，需要為材料力學實驗研制出一種操作簡便，一機多用，成本低的實驗裝置及其實驗方法。

發明內容

為了解決現有技術中的雙臂彎扭組合實驗裝置無法實現純彎或純扭實驗的問題，本發明提供了一種雙臂彎扭組合實驗方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種雙臂彎扭組合實驗方法，本發明將安裝在所述彎扭管上的加載臂對稱設置，通過調整對兩個所述加載臂施加荷載的大小及方向，即可實現彎曲、扭轉、彎扭加載，彎扭加載時彎扭比例可任意調節，用來驗證應力疊加原理,具體包括以下步驟:

a.對稱安裝的所述加載臂施加的荷載大小和方向均相同，彎扭管為類似懸臂梁的彎曲變形構件，從而可實現純彎曲試驗；

b.對稱安裝的所述加載臂施加的荷載大小相同，但方向相反，彎扭管在連接處僅受到扭矩作用，扭矩大小為單側荷載與單側力臂乘積的兩倍，此時彎扭管為扭轉變形構件，彎扭管在加載梁連接處只受扭矩作用，從而實現純扭轉實驗；

c.對對稱安裝的所述加載臂施加的的荷載大小不同，彎扭管在連接處受到的集中力大小為兩蝸輪蝸桿手輪施加荷載之和，受到的扭矩為兩荷載差值與單側力臂的乘積，此時彎扭管為彎扭組合變形構件，從而實現彎扭組合實驗，且根據兩側施加荷載大小不同，彎曲和扭轉的比例可任意調節。

本發明的另一個發明目的是，提供一種雙臂彎扭組合實驗裝置，包括底板、安裝在底板上的立板、安裝在所述立板上的水平彎扭管、對稱安裝在所述彎扭管上的兩個加載臂、安裝在每個所述加載臂一端的可拉壓加載裝置；所述加載裝置包括蝸輪蝸桿、力傳感器和絲杠，所述蝸輪蝸桿通過一導向裝置安裝在所述底板上，所述力傳感器與所述蝸輪蝸桿連接，所述絲杠與所述力傳感器連接，所述絲杠與所述加載臂鉸鏈。

所述導向裝置包括固定安裝在所述底板上的導軌板、固定安裝在所述導軌板上的導軌、以及安裝在所述導軌上能在所述導軌上滑動的滑動小車，所述蝸輪蝸桿固定安裝在所述滑動小車上。渦輪蝸桿沒有具體限制，可選擇為手動蝸輪蝸桿，所述加載機構可沿導向裝置調整對彎扭管的加載位置，加載機構既可實現對加載梁的拉力加載，亦可實現壓力加載，可實現對加載梁的拉、壓交變加載。

作為優選，所述絲杠通過連接件和銷軸與所述加載臂鉸接。

進一步的，所述彎扭管上粘貼應變片并連接有應變儀，裝置施加荷載后，載荷數值均可在應變儀上讀出。

進一步的，所述兩個加載臂之間通過螺釘螺母連接在一起，并且通過平鍵分別與所述彎扭管連接。