本實(shí)用新型涉及用機(jī)械應(yīng)力測(cè)試固體材料的強(qiáng)度特性，具體涉及.施加重復(fù)力或脈動(dòng)力測(cè)試金屬板材的力學(xué)特性。

背景技術(shù)：

金屬板材在航空、建筑、橋梁、機(jī)械等結(jié)構(gòu)中有著廣泛的應(yīng)用，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，板結(jié)構(gòu)日趨采用高強(qiáng)度材料和薄壁結(jié)構(gòu)，越來越向輕薄大跨方向發(fā)展，因此關(guān)于金屬板材在荷載作用下的穩(wěn)定性能受到眾多學(xué)者的關(guān)注與研究。當(dāng)金屬板材對(duì)邊受到面內(nèi)簡(jiǎn)諧動(dòng)力荷載發(fā)生共振時(shí)，尤其是簡(jiǎn)諧荷載的頻率等于金屬板材特征頻率2倍時(shí)，金屬板材面外撓度逐漸增大，當(dāng)撓度值超過板結(jié)構(gòu)的最大臨界值時(shí)，金屬板材便會(huì)在動(dòng)力荷載作用下發(fā)生破環(huán)，因此研究在2倍頻共振條件下的力學(xué)特征具有重要意義。但是，目前還沒有專門的加載實(shí)驗(yàn)裝置。

公開號(hào)為CN 103076226 A的發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種高頻振動(dòng)輔助金屬箔板拉伸力學(xué)性能測(cè)試裝置，該裝置包括萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)、夾具和夾頭，還包括壓電陶瓷塊和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(見CN 103076226 A的發(fā)明專利申請(qǐng)的附圖1)。但是，該專利申請(qǐng)的測(cè)試裝置是與萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)配合使用的，因此由于萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)的高度空間限制，只能對(duì)較短的金屬板材進(jìn)行加載實(shí)驗(yàn)。此外，由于上述測(cè)試裝置只能將金屬板材的兩頭夾住進(jìn)行拉伸或壓縮加載，因此無法設(shè)定邊界條件進(jìn)行加載實(shí)驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于共振的金屬板材加載實(shí)驗(yàn) 裝置，該裝置可設(shè)定邊界條件進(jìn)行加載實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而研究共振時(shí)金屬板材的面外撓度。

本實(shí)用新型解決以上所述的技術(shù)問題的技術(shù)方案為：

一種基于共振的金屬板材加載實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置包括與基臺(tái)鉸接的激振器，其特征在于，

還包括一個(gè)矩形支承框和四個(gè)邊界條件框；所述的邊界條件框由一槽型邊框和設(shè)在槽型邊框上下翼緣之間的邊界條件夾組成，其中，每一邊界條件夾包括上下兩條狀?yuàn)A頭，每一條狀?yuàn)A頭上沿長(zhǎng)度方向分布有下上貫穿的螺紋孔，該螺紋孔所對(duì)應(yīng)的槽型邊框上下翼緣上也設(shè)有螺紋孔，一調(diào)節(jié)螺栓由槽型邊框的上下兩側(cè)向中部延伸，分別與所述槽型邊框的翼緣和條狀?yuàn)A頭螺紋連接；

所述的四個(gè)邊界條件框的槽型邊框的臂部朝外圍成一矩形空間，其中，位于所述矩形空間一頭的第一邊界條件框的槽型邊框的臂部與激振器固定連接，位于所述矩形空間另一頭的第二邊界條件框的槽型邊框的臂部與基臺(tái)固定連接；所述的第一邊界條件框和第二邊界條件框的下表面由滾動(dòng)方向與激振器振動(dòng)方向一致的滾輪支承在所述矩形支承框上表面的兩頭；位于所述矩形空間兩側(cè)的第三邊界條件框和第四邊界條件框固定在所述矩形支承框上表面的兩側(cè)；所述的矩形支承框由萬向輪支承在基臺(tái)上。

上述方案中，所述的邊界條件夾中的條狀?yuàn)A頭的上下兩表面，一個(gè)為與側(cè)面垂直的平面，另一個(gè)為與側(cè)面相交的斜面。如此設(shè)計(jì)，一對(duì)條狀?yuàn)A頭即可獲得兩種約束條件，即，當(dāng)將上下兩條狀?yuàn)A頭為平面的兩側(cè)相對(duì)安裝時(shí)，便可獲得金屬板材邊緣面接觸夾持的邊界條件，當(dāng)將上下兩條狀?yuàn)A頭為斜面的兩側(cè)相對(duì)安裝時(shí)，則可獲得金屬板材邊緣線接觸夾持的邊界條件。

上述方案中，所述的調(diào)節(jié)螺栓上還設(shè)有第一鎖緊螺母，該第一鎖緊螺母設(shè) 在槽型邊框的翼緣與條狀?yuàn)A頭之間，以便于調(diào)整好條狀?yuàn)A頭在調(diào)節(jié)螺栓上位置后將其鎖死，避免在振動(dòng)過程中條狀?yuàn)A頭在調(diào)節(jié)螺栓上產(chǎn)生位移而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

為進(jìn)一步防止調(diào)節(jié)螺栓在槽型邊框的翼緣上下移動(dòng)，上述方案的調(diào)節(jié)螺栓上還設(shè)有第二鎖緊螺母，該第二鎖緊螺母設(shè)在槽型邊框的翼緣的外側(cè)。

本實(shí)用新型所述的實(shí)驗(yàn)裝置可用于研究各種金屬板材在不同的約束條件下反復(fù)拉伸壓縮的動(dòng)力穩(wěn)定性，比如，2倍頻共振條件下金屬板材的面外撓度以及材料的應(yīng)變。采用本實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行上述2倍頻共振條件下金屬板材面外撓度以及材料應(yīng)變加載實(shí)驗(yàn)方法如下所述：

(1)將金屬板材夾持在邊界條件塊之間，然后調(diào)整邊界條件塊使得金屬板材上下對(duì)稱面與激振器的軸線共面，且位于水平面內(nèi)；

(2)擰緊位于金屬板材上部的調(diào)節(jié)螺栓夾緊金屬板材，然后在金屬板材的表面均勻分布加速度傳感器和應(yīng)變片；

(3)啟動(dòng)激振器并設(shè)定其振動(dòng)頻率為金屬板材特征頻率的兩倍，反復(fù)拉伸壓縮金屬板材，同時(shí)讀取加速度傳感器和應(yīng)變片的數(shù)據(jù)并計(jì)算出金屬板材各檢測(cè)點(diǎn)的面外撓度和應(yīng)變值。

本實(shí)用新型較現(xiàn)有技術(shù)具有以下的有益效果：

1、采用激振器且整個(gè)裝置水平安裝，因此可根據(jù)金屬板材試樣的長(zhǎng)度不受萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)的高度空間限制，只要改變激振器在基臺(tái)上的安裝位置并延長(zhǎng)浮動(dòng)夾具體即可。

2、可設(shè)定邊界條件進(jìn)行加載實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而獲得相應(yīng)的撓度和材料的應(yīng)變值。

3、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，有利于推廣。

附圖說明

圖1～7為本實(shí)用新型所述金屬板材加載實(shí)驗(yàn)裝置的一個(gè)具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖1為主視圖，圖2為俯視圖，圖3為圖1的A—A剖視圖，圖4為圖1的B—B剖視圖，圖5為圖1的局部Ⅰ的結(jié)構(gòu)放大圖，圖6為圖3的局部Ⅱ的結(jié)構(gòu)放大圖，圖7為圖4的局部Ⅲ的結(jié)構(gòu)放大圖；圖5-7中的雙點(diǎn)劃線表示待實(shí)驗(yàn)的金屬板材。

圖8為本實(shí)用新型所述金屬板材加載實(shí)驗(yàn)裝置的另一個(gè)具體實(shí)施例的邊界條件框的斷面結(jié)構(gòu)示意圖，圖中的雙點(diǎn)劃線表示待實(shí)驗(yàn)的金屬板材。

具體實(shí)施方式

例1

參見圖1～7，本例的金屬板材加載實(shí)驗(yàn)裝置由激振器1、矩形支承框2和四個(gè)邊界條件框組成。

參見圖5～7并結(jié)合圖1～4，每一邊界條件框由一槽型邊框3和設(shè)在槽型邊框3上下翼緣之間的邊界條件夾4組成，其中，每一邊界條件夾包括上下兩條狀?yuàn)A頭5，兩條狀?yuàn)A頭5之間相對(duì)的面為對(duì)稱的斜面，形成線接觸的契形夾持口，該契形夾持口的尖頭方向與槽型邊框3的上下翼緣指向一致；每一條狀?yuàn)A頭5上沿長(zhǎng)度方向分布有下上貫穿的螺紋孔，該所對(duì)應(yīng)的槽型邊框上下翼緣上也設(shè)有螺紋孔，調(diào)節(jié)螺栓6由槽型邊框3的上下兩側(cè)向中部延伸，分別與所述槽型邊框3的翼緣和條狀?yuàn)A頭5螺紋連接。

參見圖5～7，調(diào)節(jié)螺栓6上設(shè)有第一鎖緊螺母16，該螺母設(shè)在槽型邊框3的翼緣與條狀?yuàn)A頭5之間。

參見圖1～4并結(jié)合圖5～7，四個(gè)邊界條件框的槽型邊框3的臂部朝外圍成一矩形空間，其中，位于所述矩形空間左頭的第一邊界條件框7的槽型邊框3的臂部與激振器1的激振頭焊接固定在一起，位于所述矩形空間右頭的第二邊 界條件框8的槽型邊框3的臂部與基臺(tái)14固定連接；第一邊界條件框7和第二邊界條件框8的下表面由滾動(dòng)方向與激振器1振動(dòng)方向一致的滾輪11支承在所述矩形支承框2上表面的兩頭；位于所述矩形空間兩側(cè)的第三邊界條件框9和第四邊界條件框10通過連接件13固定在所述矩形支承框2上表面的兩側(cè)；矩形支承框2由萬向輪12支承在基臺(tái)14上。

參見圖1和圖2，激振器1鉸接在U型的底座15的U形槽內(nèi)，底座15固定在基臺(tái)14上。

例2

參見圖8，本例所述是的實(shí)驗(yàn)裝置與例1的區(qū)別在于，一是將兩條狀?yuàn)A頭5的倒過來安裝，即使兩條狀?yuàn)A頭5之間相對(duì)的面為平面，形成面接觸的矩形夾持口；二是在調(diào)節(jié)螺栓上增設(shè)第二鎖緊螺母17，該第二鎖緊螺母17設(shè)在槽型邊框3的翼緣的外側(cè)。

本例上述以外的實(shí)施方法與例1相同。