[发明专利]一种四轴双向加载装置及其试验方法有效

专利信息
申请号: 201911201924.7 申请日: 2019-11-29
公开(公告)号: CN111060397B 公开(公告)日: 2022-06-10
发明(设计)人: 汪浩文;汪勇;彭益州;倪彦朝;姜炳强 申请(专利权)人: 南京航空航天大学;北京机电工程总体设计部
主分类号: G01N3/08 分类号: G01N3/08;G01N3/04;G01N3/02
代理公司: 江苏圣典律师事务所 32237 代理人: 王慧颖
地址: 210016 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 双向 加载 装置 及其 试验 方法
【说明书】:

发明公开了一种新型四轴双向加载装置及其试验方法,属于实验力学领域,该装置主要由载荷分配杆、支撑杆、蝶形弹簧、铰接接头、限位销钉、上下承力座等构件组成,本发明通过利用弹簧的压缩量乘以不同弹性系数为力值和机械传动的特点,对试验件进行双轴向动静态试验,也可进行材料双轴向的力学性能试验及疲劳试验,实现了位移同步控制,通过更换不同K值的弹簧来实现比例加载与非比例加载;本发明的结构简单,制造成本低廉,可在普通单轴向试验机上进行四轴双向加载,科学可靠的应用于各向异性材料和薄板材料的双轴向动静态试验一种新型试验加载装置。

技术领域

本发明属于实验力学领域,具体是一种新型四轴双向加载装置及其试验方法。

背景技术

在航空、航海、交通、道桥、建筑、港口工程结构中,各种材料所构成的结构件均为复杂的受力构件,它们都长期处于各种复杂受力状态下,因而这些构件在各种复杂受力状态的结构强度是结构力学中的重要研究课题。特别是在现代工程结构设计中,必须研究结构在复杂载荷的强度问题,在这些复杂载荷的强度问题中各向异性材料和薄板材料的二向应力状态的研究尤为重要,而重现二向应力状态最为难于的实现,双向动静态试验可以得到在复杂应力状态下准确的材料性能参数,来考核工程结构的机械强度,为结构设计提供科学依据,为下一步的理论建立做准备。

目前采用的试验方法是在双轴四缸伺服动静试验机上进行试验,其试验机价格高昂、维护成本高、能耗高、试验成本高。长期以来,对于这一类结构试验实现低成本化是十分困难的。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的困难,公开了一种新型四轴双向加载装置,该装置结构简单,制造成本低廉,可在普通试验机上进行四轴双向加载,科学可靠的应用于各向异性材料和薄板材料的双轴向动静态试验的新型试验加载装置。

本发明是这样实现的:

一种新型四轴双向加载装置,包括上下连接的上承力座以及下承力座;所述的上承力座上设置有上夹持杆,所述的下承力座设置有下夹持杆上,所述的上承力座、下承力座之间设置有四组载荷加载部件,所述的四组载荷加载部件以夹持杆为轴呈十字对称分布;所述的加载部件分为载荷分配杆以及支撑杆的上下两部分;所述的载荷分配杆至上而下连接依次为上载荷分配杆、下载荷分配杆;所述的上载荷分配杆、下载荷分配杆之间设置有弹簧、调节锁紧螺母、下载荷分配杆;所述的上载荷分配杆头部安装在上夹持杆的双插耳中,所述的支撑杆尾部安装在下夹持杆的双插耳中;所述的支撑杆头部与下载荷分配杆的尾部通过铰接接头连接。本发明的装置采用采用载荷分配杆、支撑杆、蝶形弹簧、铰接接头、限位销钉、上下承力座的结构形式,利用弹簧的压缩量乘以不同弹性系数为力值的特点,进行载荷的分配,实现对试验件进行双向动静态试验。

进一步,所述的载荷分配杆上粘贴有电阻式应变片,用于测量应变值。

进一步,所述的下载荷分配杆上设置有限位销。

进一步,所述的弹簧为可更换的蝶形弹簧,所述的弹簧根据实际需要更换不同k系数的蝶形弹簧。

本发明还公开了一种新型四轴双向加载装置的试验方法,其特征在于,所述的方法为:

步骤一、安装加载装置:先将上承力座安装夹持在试验机上夹头,将四个上载荷分配杆安装在上承力座的四个双插耳中;四个铰接接头分别安装在下载荷分配杆尾部的单插耳上,分别连四个支撑杆,再将四个支撑杆安装在下承力座上;将试验件连接在四个铰接接头上,完成试验装置和试验件安装;

步骤二、根据试验要求,调整弹簧的压缩量,即载荷分配杆的刚度,实现四轴双向载荷的加载,完成试验的安装调试,即可开始试验。利用弹簧的压缩量乘以不同弹性系数等于力值的特点,采用通过更换不同K值的弹簧来实现比例加载与非比例加载。实现各向异性材料和薄板材料的双轴向动静态试验。

通过利用弹簧的压缩量乘以不同弹性系数为力值和机械传动的特点:

F=L×k

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