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原文传递一种空间结构多平面复杂荷载加载试验系统及试验方法

专利名称：	一种空间结构多平面复杂荷载加载试验系统及试验方法
摘要：	一种空间结构多平面复杂荷载加载试验系统及试验方法，属于土木及海洋工程结构试验技术领域。试验系统包括布置在地基上的试验系统基座、加载系统操作平台、液压油源、加压油泵、冷却水箱和电控系统，试验系统基座设有可调节反力柱和多个独立加载单元，可调节反力柱的一侧设有悬臂法兰固定端。试件的弦杆上端固定连接可调节反力柱的悬臂法兰固定端，下端固定在试验系统基座上，试件的撑杆与各自的独立加载单元的法兰连接面固定连接。该试验系统具备力控制和位移控制两种加载方式，能够实现单一荷载或荷载组合的循环加载，可用于开展空间结构疲劳破坏试验，验证疲劳极限承载力，揭示疲劳破坏机理。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	辽宁;21
申请人：	大连理工大学
发明人：	李昕;鲍石榴;王文华;张昱
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-11T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-01T00:00:00+0800
申请号：	CN201910501366.X
公开号：	CN110296887A
代理机构：	大连星海专利事务所有限公司
代理人：	花向阳
分类号：	G01N3/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	116024 辽宁省大连市甘井子区凌工路2号
主权项：	1.一种空间结构多平面复杂荷载加载试验系统，试验系统包括布置在地基（1）上的试验系统基座（2）、加载系统操作平台（7）、液压油源（8）、加压油泵（9）、冷却水箱（10）和电控系统，其特征在于，所述试验系统基座（2）设有可调节反力柱（3）和多个独立加载单元（6），所述可调节反力柱（3）的一侧设有悬臂法兰固定端（4），所述独立加载单元（6）包含由水平调节基座（6a）、竖直角度调节铰（6b）、拉压作动器、作动器基座（6i）和法兰连接面（6j）；水平调节基座（6a）包含水平纵向滑动底板（6a2）和水平横向滑动底板（6a1），水平纵向滑动底板（6a2）与水平横向滑动底板（6a1）通过滑块螺栓（6a3）相连接，并通过连接螺栓（6b4）固定于试验系统基座（2）上；竖直角度调节铰（6b）的底法兰面（6b2）与水平横向滑动底板（6a1）相连，顶法兰面（6b1）与作动器基座（6i）的水平底板采用螺栓（6b3）紧固连接；第一拉压作动器（6c）、第二拉压作动器（6d）、第三拉压作动器（6e）和第四拉压作动器沿作动器基座（6i）的水平底板法线方向布置，这四个拉压作动器的一端通过紧固螺栓分别与法兰连接面（6j）的底面连接，另一端分别与作动器基座（6i）的水平底板相连接，第五拉压作动器（6g）和第六拉压作动器（6h）沿作动器基座（6i）的水平方向布置，这两个拉压作动器的一端通过紧固螺栓分别与法兰连接面（6j）的侧板连接，另一端分别与作动器基座（6i）侧板相连接；所述六个拉压作动器均配备位移传感器（6m）和力传感器（6k），位移传感器（6m）沿纵向布设于拉压作动器侧面，力传感器（6k）沿纵向布设于拉压作动器与法兰连接面（6j）的连接位置；试件（11）的弦杆（11a）上端固定连接所述可调节反力柱（3）的悬臂法兰固定端（4），下端固定在试验系统基座（2）上，试件（11）的撑杆（11b）与各自的所述独立加载单元（6）的法兰连接面（6j）固定连接。 2.根据权利要求1所述的一种空间结构多平面复杂荷载加载试验系统，其特征在于，所述悬臂法兰固定端（4）在可调节反力柱（3）的位置根据试件（11）的高度调整。 3.根据权利要求1所述的一种空间结构多平面复杂荷载加载试验系统，其特征在于，所述水平横向滑动底板（6a1）与水平纵向滑动底板（6a2）之间设有采用通过滑块螺栓（6a3）连接的纵向滑槽和横向滑槽。 4.根据权利要求1所述的一种空间结构多平面复杂荷载加载试验系统，其特征在于，所述试验系统基座（2）为全方位可调节底板，底板几何尺寸为10m×10m，底板上布置用于固定多个独立加载单元（6）的螺栓孔，布置方案为100个×100个，螺栓孔间距为100mm，螺栓孔直径为18mm。 5.根据权利要求1所述的一种空间结构多平面复杂荷载加载试验方法，其特征在于，采用的具体步骤如下：一、试件安装及可靠度验证在试件（11）移动至指定试验位置后，首先将悬臂法兰固定端（4）与试件（11）上端部弦杆法兰盘用紧固螺栓连接；然后将悬臂法兰固定端（4）与可调节反力柱（3）用螺栓相连；最后将试件（11）下端部弦杆法兰盘与试验系统基座（2）用紧固螺栓相连，完成试件（11）初步安装及试件弦杆边界条件模拟；完成试件的弦杆边界条件模拟后，将独立加载单元（6）吊装至试件的撑杆（11b）加载端部法兰盘，通过水平纵向滑动底板（6a2）、水平横向滑动底板（6a1）和竖直角度调节铰（6b）调节加载单元（6）在可调节底板（2）上的位置和角度，保证独立加载单元的法兰连接面（6j）与试件的撑杆（11b）法兰盘平行并紧密贴合；调节完成后，采用连接螺栓（6a4）将加载单元水平调节基座（6a）与可调节底板（2）紧固连接，采用连接螺栓紧固连接加载单元法兰连接面（6j）和试件的撑杆（11b）加载端部法兰盘；启动电控系统，打开传感器监视器和油源监控，调至位移/荷载控制状态，向作动器发出试加载命令，比对试加载命令值与传感器监视器中反馈的各传感器采集值，若相对误差控制位于0.5%-1%之间，则认为位移/荷载控制加载可靠；若误差大于1%，则应关闭所有程序及系统，检查设备或试件安装是否有合理，检查无误后重复上述步骤，直至试验系统加载可靠度满足试验要求；二、轴力加载完成试件安装及可靠度验证后，依据在电控系统中预先设置的轴力荷载加载模式及控制参数，生成试件所受荷载值与作动器施加荷载值转换矩阵，编辑相应的荷载谱并应用，通过各独立加载单元（6）的第一拉压作动器至第四拉压作动器实现轴力加载；三、面内弯矩加载依据在电控系统中预先选定的面内弯矩荷载加载模式及控制参数，生成试件所受荷载值与作动器施加荷载值转换矩阵，编辑相应的荷载谱并应用，通过各独立加载单元（6）的第一拉压作动器至第四拉压作动器完成面内弯矩加载；第一拉压作动器和第二拉压作动器加载同向等值荷载，同时第三拉压作动器和第四拉压作动器则反向加载相同荷载；四、面外弯矩加载依据在电控系统中预先设定的面外弯矩荷载加载模式及控制参数，生成试件所受荷载值与作动器施加荷载值转换矩阵，编辑相应的荷载谱并应用，通过各独立加载单元（6）的第一拉压作动器至第四拉压作动器完成面外弯矩加载；第一拉压作动器和第四拉压作动器同向等值加载，同时第二拉压作动器和第三拉压作动器反向加载相同荷载；五、扭矩加载依据在电控系统中预先设置的扭矩荷载加载模式及控制参数，生成试件所受荷载值与作动器施加荷载值转换矩阵，编辑相应的荷载谱并应用，通过各独立加载单元（6）的第五拉压作动器和第六拉压作动器完成扭矩加载；六、轴力-弯矩-扭矩荷载联合加载依据在电控系统中预先设置的组合荷载加载模式及控制参数，生成试件所受荷载值与作动器施加荷载值转换矩阵，编辑相应的荷载谱并应用，通过各独立加载单元（6）的第一拉压作动器至第六拉压作动器完成复杂荷载联合加载。
所属类别：	发明专利