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原文传递一种预加轴力、弯矩的冲击实验方法

专利名称：	一种预加轴力、弯矩的冲击实验方法
摘要：	本发明公开了一种预加轴力、弯矩的冲击实验方法，该方法所采用的固定装置包括刚性底座、滑动端荷载施加组件、固定端荷载施加组件、摆锤、试件、数据采集系统和计算机终端共7部分，其关键技术点在于，经气动装置驱动的加载压头嵌入可灵活调整偏心距的齿形轨道压缩试件，实现多种初始轴力和弯矩工况组合；冲击实验时，瞬时冲击力导致试件侧向变形并引发轴向收缩，气动装置活塞伸长，持续施加渐弱的轴力和弯矩直至构件失效，准确模拟结构倒塌过程中内力的实际演化规律；与此同时，数据采集系统实时记录荷载、位移变化和试件构型演变过程，为评估试件的抗倒塌能力及建立准确的力学分析模型提供数据支持。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	山东科技大学
发明人：	刘锋;杨玉超;张亚东;席丰
专利状态：	有效
申请日期：	2017-06-22T00:00:00+0800
发布日期：	2019-12-27T00:00:00+0800
申请号：	CN201910897209.5
公开号：	CN110618044A
代理机构：	青岛锦佳专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	邵朋程
分类号：	G01N3/307(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	266590 山东省青岛市黄岛区前湾港路579号
主权项：	1.一种预加轴力、弯矩的冲击实验方法，其特征在于，采用预加轴力、弯矩的试件固定装置，该装置包括：刚性底座、滑动端荷载施加组件、固定端荷载施加组件、摆锤、试件、数据采集系统和计算机终端，其特征在于，所述刚性底座包括滑动端刚性底座和固定端刚性底座，所述滑动端荷载施加组件连接于所述滑动端刚性底座，所述滑动端荷载施加组件包括滑动轴力施加组件、滑动弯矩施加组件、气体充压系统和气动加载组件，所述气动加载组件正前端通过高强螺栓顺次固定所述滑动轴力施加组件和滑动弯矩施加组件，所述固定端荷载施加组件固定在所述固定端刚性底座上；该实验方法包括以下步骤：第一步，根据试件长度调整滑动端荷载施加组件及固定端荷载施加组件的位置，将试件两端分别固定于两端加载组件的夹具上；第二步，根据预加轴力和弯矩数值，计算试件两端偏心距，并据此调节两端荷载施加组件的刀形加载压头在齿形滑道上的位置；第三步，开启动态采集仪、压力传感器、位移计和计算机终端，计算机终端开始实时记录并显示试件端部所受压力及端部轴向位移；打开止回阀，根据试验所需轴力及弯矩设定气体充压系统的目标充压水平并启动设备开始充压，气缸内压强达到目标压强时气体充压系统自动停止充压并维持气缸内压力值保持不变，关闭止回阀，充压结束，即完成试件的预加载；第四步，开启非接触式应变位移测量仪及计算机终端，计算机终端开始实时记录并显示试件中部挠度，调节摆锤至目标高度，释放摆锤，摆锤完成对试件的冲击，同时数据采集系统将整个冲击过程中试件所受外部压力、轴向位移和试件中部挠度实时记录、显示于计算机终端，并根据轴力及弯矩公式将试件轴线方向任意位置的轴力及端部弯矩同步实时显示于计算机终端；第五步，打印输出试验数据，关闭设备，拆卸冲击后的试件。 2.根据权利要求1所述的一种预加轴力、弯矩的冲击实验方法，其特征在于：所述滑动轴力加载组件进一步包括滑筒、隔板、压力传感器和保护罩。 3.根据权利要求1所述的一种预加轴力、弯矩的冲击实验方法，其特征在于：所述滑动弯矩施加组件进一步包括弧形轨道、刀形加载压头、转动夹具、齿形滑道，转动夹具夹紧试件一端所述刀形加载压头的刀形头嵌入所述齿形滑道的齿形槽内，且刀形加载压头的刀形头厚度小于齿形槽的开口宽度，加载过程中齿形滑道以齿形槽内刀形加载压头刀形头顶部为支点转动。 4.根据权利要求1所述的一种预加轴力、弯矩的冲击实验方法，其特征在于：所述气动加载组件进一步包括垫板、气缸、固定卡具，所述垫板和滑动端刚性底座连接，所述气缸通过固定卡具固定于所述垫板上，所述气缸活塞杆的端部通过所述隔板和压力传感器连接，所述气动加载组件中的气缸可以在不装配弯矩施加组件下单独工作，实现试件在单纯轴力加载下的实验研究。 5.根据权利要求1所述的一种预加轴力、弯矩的冲击实验方法，其特征在于：所述气体充压系统通过高压气管和所述气缸连接，所述导管上连有用于控制气缸和气体充压系统连通与阻断的止回阀，所述气体充压系统可设定对气缸的目标充压水平，气缸内压力达到目标压力值时空气充压系统自动停止充压并维持气缸内压力值保持不变。 6.根据权利要求1所述的一种预加轴力、弯矩的冲击实验方法，其特征在于：所述固定端荷载施加组件包括弧形轨道、刀形加载压头、转动夹具、齿形滑道和可调节固定板，所述转动夹具夹紧试件另一端，刀型加载压头的末端通过所述可调节固定板固定于固定端刚性底座。 7.根据权利要求1所述的一种预加轴力、弯矩的冲击实验方法，其特征在于：所述数据采集系统包括压力传感器、位移传感器、动态采集仪、非接触式应变位移测量仪和计算机终端，所述压力传感器及位移传感器通过数据传输线和动态采集仪连接，所述动态采集仪及非接触式应变位移测量仪通过数据传输线和所述计算机终端通讯连接，数据采集系统将整个冲击过程中试件所受的外部压力、轴向位移和试件中部挠度变化实时记录、显示于计算机终端，并根据轴力及弯矩计算公式将试件端部由轴压力引起的轴力及弯矩同步实时保存并显示于计算机终端。 8.根据权利要求1所述的一种预加轴力、弯矩的冲击实验方法，其特征在于：所述弯矩施加组件可灵活调整轴向输出压力的水平以及刀形加载压头嵌入齿形轨道不同位置的偏心距，实现多种初始轴力和弯矩工况组合。
所属类别：	发明专利