[實(shí)用新型]一種利用并聯(lián)電阻預(yù)制疲勞裂紋的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202020233039.9
• 申請(qǐng)日: 2020-02-29
• 公開（公告）號(hào): CN212321306U
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余倩倩;陳振宇;顧祥林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/12
• 分類號(hào): G01N3/12;G01N3/02
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 顧艷哲

本實(shí)用新型涉及一種利用并聯(lián)電阻預(yù)制疲勞裂紋的裝置，該裝置包括計(jì)算機(jī)、疲勞試驗(yàn)機(jī)、并聯(lián)電阻組件及直流電源，所述直流電源及疲勞試驗(yàn)機(jī)均通過(guò)信號(hào)傳輸線連接所述計(jì)算機(jī)，所述并聯(lián)電阻組件的電壓能夠?qū)崟r(shí)傳遞至計(jì)算機(jī)；所述并聯(lián)電阻組件由多個(gè)并聯(lián)設(shè)置的電阻片組成，所述電阻片按間隔平行粘貼在所述試件的人工預(yù)制裂紋或預(yù)期萌生裂紋的擴(kuò)展路徑上，且所述電阻片垂直于人工預(yù)制裂紋或裂紋預(yù)期萌生擴(kuò)展方向，所述電阻片距離人工預(yù)制裂紋尖端或裂紋預(yù)期萌生位置的長(zhǎng)度等于期望預(yù)制疲勞裂紋的長(zhǎng)度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該裝置省時(shí)高效，自動(dòng)預(yù)制指定長(zhǎng)度的疲勞裂紋，對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的要求并不嚴(yán)苛，且對(duì)于大多數(shù)疲勞試驗(yàn)的鋼構(gòu)件尺寸均適用。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及鋼結(jié)構(gòu)疲勞性能測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用并聯(lián)電阻預(yù)制疲勞裂紋的裝置。

背景技術(shù)

在鋼結(jié)構(gòu)的疲勞補(bǔ)強(qiáng)試驗(yàn)研究中，往往是比較經(jīng)補(bǔ)強(qiáng)前后試件的疲勞壽命來(lái)評(píng)定補(bǔ)強(qiáng)的效果。為了保證評(píng)估的客觀性，在試驗(yàn)中必須要確保兩個(gè)試件(未補(bǔ)強(qiáng)試件和補(bǔ)強(qiáng)試件)具有相同的初始損傷程度。因此，通常采用人工預(yù)制裂紋，或直接施加疲勞荷載，在裂紋預(yù)期萌生位置起裂的方法來(lái)引入初始損傷。

人工預(yù)制裂紋一般采用線切割加工，然而端部無(wú)法模擬真實(shí)的裂紋尖端，所以需要一定的疲勞循環(huán)次數(shù)才能使疲勞裂紋從人工預(yù)制裂紋尖端處萌發(fā)。由于人為加工的不確定性，ASTM E647-15中建議在人為預(yù)制裂紋的基礎(chǔ)上，再對(duì)試件進(jìn)行疲勞預(yù)載，使其裂紋尖端再向前擴(kuò)展一定距離(大于1mm)后，再開始正式的試驗(yàn)研究，以減小人為預(yù)制裂紋的影響。

現(xiàn)階段制作該疲勞裂紋的方法主要有兩種：一是利用長(zhǎng)焦距顯微鏡對(duì)疲勞裂紋進(jìn)行間歇的觀察，但此種方法費(fèi)力繁瑣，且難以準(zhǔn)確控制預(yù)制裂紋的長(zhǎng)度；二是采用直流電位法，通過(guò)裂紋擴(kuò)展前后，試件兩端的電勢(shì)差來(lái)確定裂紋擴(kuò)展的長(zhǎng)度，雖易于實(shí)現(xiàn)，但該方法在測(cè)量時(shí)，隨著溫度的變化，試樣和導(dǎo)線之間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電壓，稱之為“電偶效應(yīng)”，電位法測(cè)量裂紋兩端時(shí)輸出的電壓信號(hào)為毫伏級(jí)，電偶效應(yīng)產(chǎn)生的電壓會(huì)對(duì)電位法測(cè)量結(jié)果有很大的影響，該方法對(duì)環(huán)境溫度和材料尺寸均十分敏感，受用范圍有限。因此有必要提出一種省時(shí)高效，不依賴于環(huán)境溫度，對(duì)于大多數(shù)尺寸均適用的預(yù)制疲勞裂紋的裝置及方法。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，而提供一種省時(shí)高效、不受環(huán)境溫度影響、適用于大部分試件的預(yù)制疲勞裂紋的裝置，可應(yīng)用于鋼構(gòu)件疲勞試驗(yàn)研究中初始損傷的制作，保證所有試件具有相同的初始損傷程度，以提高試驗(yàn)的客觀性和準(zhǔn)確性。

本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種利用并聯(lián)電阻預(yù)制疲勞裂紋的裝置，該裝置包括內(nèi)置有控制軟件的計(jì)算機(jī)、用于對(duì)試件進(jìn)行疲勞加載的疲勞試驗(yàn)機(jī)、并聯(lián)電阻組件及為所述并聯(lián)電阻組件供應(yīng)電流的直流電源，所述直流電源通過(guò)導(dǎo)線連接所述并聯(lián)電阻組件，所述直流電源及疲勞試驗(yàn)機(jī)均通過(guò)信號(hào)傳輸線連接所述計(jì)算機(jī)，所述并聯(lián)電阻組件的電壓能夠?qū)崟r(shí)傳遞至計(jì)算機(jī)；所述并聯(lián)電阻組件由多個(gè)并聯(lián)設(shè)置的電阻片組成，所述電阻片按間隔平行粘貼在所述試件的人工預(yù)制裂紋或預(yù)期萌生裂紋的擴(kuò)展路徑上，且所述電阻片垂直于人工預(yù)制裂紋或裂紋預(yù)期萌生擴(kuò)展方向，所述電阻片距離人工預(yù)制裂紋尖端或裂紋預(yù)期萌生位置的長(zhǎng)度等于期望預(yù)制疲勞裂紋的長(zhǎng)度。

在疲勞試驗(yàn)機(jī)對(duì)試件進(jìn)行疲勞加載過(guò)程中，若并聯(lián)電阻組件的電壓增大，則表示預(yù)制疲勞裂紋已達(dá)到指定長(zhǎng)度，計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制疲勞試驗(yàn)機(jī)停止加載。

進(jìn)一步地，所述并聯(lián)電阻組件的電阻片通過(guò)環(huán)氧樹脂膠水粘貼在試件的指定位置。

進(jìn)一步地，所述電阻片的尺寸均一致，寬度為0.5～0.8mm，長(zhǎng)度為1.0～1.6mm。

進(jìn)一步地，所述并聯(lián)電阻組件由2-4個(gè)電阻片組成，其間距為1mm。

進(jìn)一步地，所述直流電源為高穩(wěn)定性直流電源，型號(hào)為德國(guó)EA生產(chǎn)的可編程高效直流電源PSI 9000 4U系列，輸入電壓范圍是0～60V，最大功率為30kW。