[發(fā)明專利]基于四點彎曲疲勞試驗測量小梁梁底拉應(yīng)變的方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202210173302.3 | 申請日： | 2022-02-24 |
| 公開（公告）號： | CN114636626A | 公開（公告）日： | 2022-06-17 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 張陽;齊浩男;童巨聲;陳蔥琳;馬濤 | 申請（專利權(quán)）人： | 東南大學(xué) |
| 主分類號： | G01N3/32 | 分類號： | G01N3/32;G01N3/02;G01N3/04 |
| 代理公司： | 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200 | 代理人： | 羅運紅 |
| 地址： | 210096 *** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 基于 四點 彎曲 疲勞 試驗 測量 小梁 梁底拉 應(yīng)變 方法 | ||
本發(fā)明公開了基于四點彎曲疲勞試驗測量小梁梁底拉應(yīng)變的方法，包括：將小梁試件安裝在萬能試驗機四點彎曲疲勞加載裝置內(nèi)，將三個位移傳感器依次安裝在小梁試件上表面，利用兩端的位移傳感器獲取內(nèi)夾具處小梁豎向撓度，利用中間位移傳感器獲取小梁跨中豎向撓度，將兩撓度值做差，利用撓度差計算小梁跨中位置處的梁底水平拉應(yīng)變。本發(fā)明通過采取撓度差的方法，消除兩內(nèi)夾具之間剪切力帶來的計算誤差，然后利用撓度差反算跨中小梁梁底水平拉應(yīng)變，優(yōu)化應(yīng)變計算過程和誤差，使得彎曲模量計算結(jié)果更加準確；直接在跨中位置敷設(shè)位移傳感器增加測量準確性，同時測量內(nèi)夾具處撓度采用兩個測量值取平均值的辦法，大大減小測量誤差。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及道路工程材料領(lǐng)域，特別涉及基于四點彎曲疲勞試驗測量小梁梁底拉應(yīng)變的方法。
背景技術(shù)
疲勞是材料在循環(huán)載荷作用下發(fā)生開裂或破壞的現(xiàn)象，為了研究疲勞破壞過程機理、疲勞力學(xué)性能以及評估工程構(gòu)建的疲勞壽命，需要測試材料試樣的疲勞斷裂性能。由于受力合理，符合路面實際情況，四點彎曲疲勞試驗成為瀝青混合料小梁疲勞試驗的首選。
疲勞試驗的核心在于建立疲勞模型，其中模量的計算不可或缺，現(xiàn)有小梁的彎曲模量計算利用應(yīng)力/應(yīng)變，應(yīng)力、應(yīng)變需要通過材料力學(xué)計算得到，在應(yīng)變計算過程中并未考慮剪切力帶來的影響，在利用萬能材料試驗機UTM進行瀝青混合料小梁四點彎曲疲勞試驗過程中，當施加載荷時，理想情況下，小梁跨中位置屬于純彎曲狀態(tài)，只存在彎矩而不存在剪力，然而實際情況下在兩個內(nèi)夾具之間存在剪力，因此兩個內(nèi)夾具之間的小梁撓度同時包含彎曲撓度和恒定的剪力撓度，目前測量的撓度將總撓度僅視為彎曲應(yīng)力產(chǎn)生的撓度，使得計算的撓度值偏大；另外由于現(xiàn)有的萬能材料試驗機相匹配夾具的限制，使得目前測量的跨中撓度只能測量小梁外1/6位置處的撓度，再利用該處撓度值反算跨中位移，由于小梁材料在彎曲時產(chǎn)生的不均勻變形等因素導(dǎo)致計算結(jié)果出現(xiàn)較大誤差。
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的：針對以上問題，本發(fā)明目的是提供一種基于四點彎曲疲勞試驗測量小梁梁底拉應(yīng)變的方法，通過設(shè)置在不同位置處的三個位移傳感器測量得到豎向撓度差，通過改變撓度測量位置以及測量撓度差值來反算水平拉應(yīng)變，使拉應(yīng)變計算更加準確。
技術(shù)方案：本發(fā)明的一種基于四點彎曲疲勞試驗測量小梁梁底拉應(yīng)變的方法，包括：將小梁試件安裝在萬能試驗機四點彎曲疲勞加載裝置內(nèi)，將三個位移傳感器依次安裝在小梁試件上表面，利用兩端的位移傳感器獲取內(nèi)夾具處小梁豎向撓度，利用中間位移傳感器獲取小梁跨中豎向撓度，將兩撓度值做差，利用撓度差計算小梁跨中位置處的梁底水平拉應(yīng)變。
進一步，三個位移傳感器中的第二位移傳感器安裝在小梁試件上表面的跨中位置處，第一、第三位移傳感器對稱設(shè)置在第二位移傳感器的兩側(cè)，第一、第三位移傳感器設(shè)置在兩個內(nèi)夾具的內(nèi)側(cè)，三個位移傳感器充分接觸小梁上表面。
進一步，利用兩端的位移傳感器獲取內(nèi)夾具處小梁豎向撓度包括：利用第一位移傳感器測量得到第一內(nèi)夾具處豎向撓度，利用第三位移傳感器測量得到第二內(nèi)夾具處豎向撓度，將兩撓度值取平均值作為內(nèi)夾具處的豎向撓度。
進一步，所述第一位移傳感器靠近第一內(nèi)夾具設(shè)置，兩者距離范圍為1-2厘米。
進一步，利用撓度差計算小梁跨中位置處的梁底水平拉應(yīng)變包括：
小梁在四點彎曲受力下，內(nèi)夾具至跨中之間的彎曲撓度表達式為：
式中，F(xiàn)表示荷載集中作用力，E表示彈性模量，I表示慣性矩，A表示相鄰夾具之間的距離，A＝l/3；x為小梁試樣任意點距離第一外夾具的距離，將第一外夾具視作為位置原點；l表示兩個外夾具之間的距離，即小梁跨徑；
由于剪切撓度抵消掉，故撓度差為二者彎曲撓度的差值，帶入彎曲撓度公式為：
式中，V表示剪切撓度與彎曲撓度之和；L表示小梁試件長度，L/2表示小梁跨中位置；
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