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原文传递一种建筑结构构件火与冲击实时耦合试验系统

专利名称：	一种建筑结构构件火与冲击实时耦合试验系统
摘要：	本发明公开一种建筑结构构件火与冲击实时耦合试验系统，包括约束系统、升温系统、冲击系统以及控制和数据采集系统；约束系统提供构件两侧边界条件，施加预加载荷；升温系统驱动高温炉，控制并反馈升温过程；冲击系统控制并反馈落锤高度，判定并反馈炉体位置，释放落锤；控制和数据采集系统用于数据采集，协调约束、升温、冲击系统。本发明通过各系统的协同工作，可实现火和冲击的实时耦合，真实模拟工程发生火灾，建筑结构构件如钢管混凝土柱等承受冲击或爆炸引起实际倒塌的过程，为建筑结构构件在火灾情况下的承受撞击能力进行准确的评估；试验过程中全自动化进行，避免了偶然误差，试验结果真实性、准确性与可靠性高。
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;张欢;杨玉超;席丰
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-28T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201910242376.6
公开号：	CN109916748A
代理机构：	青岛智地领创专利代理有限公司
代理人：	邵朋程
分类号：	G01N3/303(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	266590 山东省青岛市黄岛区经济技术开发区前湾港路579号
主权项：	1.一种建筑结构构件火与冲击实时耦合试验系统，其特征在于：包括约束系统、升温系统、冲击系统以及控制和数据采集系统；所述约束系统包括固定端、滑动可调节底座、加载组件和液压组件一，试件的一端与固定端连接，试件的另一端与滑动可调节底座连接，滑动可调节底座通过加载组件与用于施加轴压的液压组件一连接；所述升温系统包括用于对试件升温的高温炉和用于驱动高温炉前后移动的牵引组件，所述高温炉呈长方体形，包括前门板块、后板块、上板块、下板块、端部盖板一和端部盖板二，上板块、下板块、后板块和端部盖板二共同连接形成固定部分，在端部盖板二上设置有用于试件嵌入的缺口，前门板块的顶边通过合页与上板块的一边铰接，前门板块和端部盖板一连接形成活动部分，活动部分能够相对于固定部分开合；在上板块的顶部设置有前门板开启电机和定滑轮一，前门板开启电机的转轴与钢丝绳的一端连接，钢丝绳的另一端绕过定滑轮一后与前门板块的下部连接；所述前门板块、后板块、上板块和下板块的内侧均设置有保温棉，在保温棉的内侧均设置有加热带，加热带与控制开关相连接；所述牵引组件包括液压组件二，液压组件二包括双作用千斤顶二、液压泵站二和油管，双作用千斤顶二通过油管与液压泵站二连接，双作用千斤顶水平布置，双作用千斤顶的缸体与设置在高温炉后侧的刚性侧板连接，双作用千斤顶的活塞杆端部与高温炉的后板块连接，通过双作用千斤顶推动高温炉水平移动；在高温炉的下板块底部设置有炉体支架，在炉体支架的下方设置有滑动轨道，在炉体支架的底脚处设置有能够沿滑动轨道来回运动的滚轮；所述冲击系统位于约束系统所固定试件的上方位置处，包括落锤，落锤的顶部与通电电磁铁相吸附，电磁铁上端与钢绞线的一端连接，钢绞线的另一端绕过定滑轮二后与提升电机连接，所述电磁铁还与电线连接；在落锤的两侧竖向布置有用于对落锤导向的刚性槽钢；所述控制和数据采集系统包括信号线、荷载传感器一、荷载传感器二、测距仪一、测距仪二、热电偶一、热电偶二、红外对管、测速仪、加速度传感器、高速摄像机和位移计；所述荷载传感器一和位移计均设置在加载组件上，分别用于测量试件的轴向压力及位移；所述测距仪二设置在上板块上，用于测量落锤的高度；所述热电偶一和热电偶二均设置在高温炉的内部，且热电偶二与试件相接触，热电偶一和热电偶二均与信号线连接，其中热电偶一用于测量炉膛内的温度，热电偶二用于测量试件表面的温度；所述测距仪一设置在高温炉的后板块上，用于在回撤高温炉时测量高温炉的后板块和刚性侧板之间的距离；所述红外对管包括相配合的发射端和接收端，红外对管的发射端设置在刚性槽钢的底部，红外对管的接收端设置在高温炉的上板块和前门板块的外侧，红外对管用于在释放落锤前监测高温炉是否已撤回到位；所述测速仪设置在刚性槽钢的下部内侧，用于测量落锤撞击试件前的速度；所述载荷传感器二设置在落锤的底部，用于测量落锤撞击过程中的撞击力；所述加速度传感器设置在落锤的顶部，用于测量落锤撞击试件过程中的加速度，且以此反算撞击力，并与荷载传感器二测得的撞击力进行对比和校正。 2.根据权利要求1所述的一种建筑结构构件火与冲击实时耦合试验系统，其特征在于：所述固定端包括固定端下部底座、固定端上部顶盖和夹具一，固定端下部底座通过高强螺栓固定在刚性支撑一上，刚性支撑一包括底板、顶板和连接在底板和顶板之间的竖直支撑板，在顶板上平行开设有若干个用以调整固定端位置的长条形沟槽；夹具一的上部分内嵌于固定端上部顶盖，夹具一的下部分内嵌于固定端下部底座，上部顶盖和下部底座通过高强螺栓连接，试件的一端夹持于夹具一中；所述滑动可调节底座包括滑动端下部底座、滑动端上部顶盖、夹具二、两个滑动槽和一个钢棒，滑动端下部底座开有贯穿的孔洞，两个滑动槽分别布置在滑动端下部底座的两侧，滑动槽中部掏空，通过高强螺栓固定在第二刚性支撑上，钢棒穿过滑动端下部底座和两个滑动槽；夹具二的上部分内嵌于上部顶盖，夹具二的下部分内嵌于下部底座，上部顶盖和下部底座通过高强螺栓连接，试件的另一端夹持于夹具二中；所述弹性加载组件包括两个槽钢、一个弹簧、一个H型钢和一个保护盖板，H型钢的一部分通过高强螺栓和滑动可调节底座相连，弹簧的两端各连接一个槽钢，保护盖板将两个槽钢和弹簧全部覆盖，并将H型钢的另一部分覆盖，保护盖板通过高强螺栓和第二刚性支撑连接；将两个槽钢分别称为第一槽钢和第二槽钢，弹簧通过第一槽钢及荷载传感器一与H型钢相接触；所述液压组件包括双作用千斤顶一、油管和液压泵站一，双作用千斤顶一的缸体通过高强螺栓与第二刚性支撑连接，双作用千斤顶一的活塞杆端部与第二槽钢接触，双作用千斤顶一通过油管与液压泵站一连接。 3.根据权利要求1所述的一种建筑结构构件火与冲击实时耦合试验系统，其特征在于：所述刚性槽钢竖向布置，且两个竖向布置的刚性槽钢呈对称分布，每一个刚性槽钢上焊接有一个导向轨，所述导向轨沿刚性槽钢的长度方向布设，在落锤的两侧设置有与导向轨相适配的导向槽。 4.根据权利要求1所述的一种建筑结构构件火与冲击实时耦合试验系统，其特征在于：所述滑动槽上设置有固定孔，所述第二刚性支撑上设置有若干个长条形沟槽，固定孔的孔洞大小与长条形沟槽的宽度一致，滑动槽能够根据需要固定在第二刚性支撑的不同位置处。 5.根据权利要求4所述的一种建筑结构构件火与冲击实时耦合试验系统，其特征在于：所述第一刚性支撑和第二刚性支撑均通过若干数量的地锚固定在刚性底板上。
所属类别：	发明专利