本實用新型專利屬于材料試驗裝置，準(zhǔn)確地說是涉及一種可在人工海水環(huán)境中持續(xù)提供多種荷載的混凝土抗彎加載裝置。

背景技術(shù)：

因港工混凝土的腐蝕導(dǎo)致的經(jīng)濟損失和安全隱患已經(jīng)引起國家以及行業(yè)內(nèi)專家學(xué)者的重視，針對海港工程混凝土在海水侵蝕下腐蝕情況的研究不斷進行。而更加符合試驗需要的裝置能夠幫助專業(yè)人員更好研究不同種類混凝土在海水侵蝕狀態(tài)下力學(xué)指標(biāo)演變情況，充分發(fā)揮材料的性能，提升海工材料的耐久性和安全性。當(dāng)前的力學(xué)試驗儀器更傾向于對單個樣本進行破壞性試驗，但是港工混凝土材料的破壞往往是在海水侵蝕以及水體作用等因素的持續(xù)影響下緩緩變質(zhì)至無法滿足安全需求。針對現(xiàn)實情況的考慮，需要能夠?qū)Σ牧媳３忠欢ê奢d并且能夠在人工海水(或其他特殊環(huán)境)的環(huán)境中正常工作的材料試驗裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種可在人工海水環(huán)境下，持續(xù)提供不同荷載的混凝土抗彎加載裝置。

為了解決上述問題，本申請將按照以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種可持續(xù)提供多種彎矩的抗彎加載裝置，包括一個頂蓋和一個底座，在頂蓋和底座之間對稱設(shè)置有一對螺柱，分別為螺柱一和螺柱二，位于兩螺柱之間的頂蓋上固定設(shè)置有第一層托盤，第一層托盤的正下方、位于頂蓋和底座之間，自上而下還設(shè)置有第二層托盤和第三層托盤，第二層托盤和第三層托盤之間通過掛釘相對固定連接成一體，所述掛釘可拆卸式連接于兩層托盤之間；

第二層托盤和第三層托盤之間設(shè)置有升降裝置，升降裝置帶動第二層托盤和第三層托盤同步上升或者下降；

第一層托盤與第二層托盤之間連接有彈簧，第一層托盤與第三層托盤之間也連接有彈簧；

每層托盤均包括上、下兩層結(jié)構(gòu)，上下兩層之間通過楔形塊相對固定連接，下層結(jié)構(gòu)上開設(shè)有用于連接彈簧的彈簧卡口。

本實用新型所述升降裝置為渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)，包括：

兩個蝸桿，兩個蝸桿的輸入端均與伺服電機連接，兩個蝸桿的輸出端均連接一個蝸輪，一個蝸輪套設(shè)于螺柱一上，另一個蝸輪套設(shè)于螺柱二上；

當(dāng)伺服電機啟動時，電動機帶動蝸桿旋轉(zhuǎn)，同時蝸桿旋轉(zhuǎn)帶動蝸輪轉(zhuǎn)動，從而使得蝸輪、升降裝置及第二層托盤和第三層托盤整體沿著兩側(cè)的螺柱上下移動。

本實用新型還包括一個監(jiān)控器，每層托盤與彈簧連接的部位安裝有拉力傳感器，拉力傳感器將數(shù)據(jù)實時傳遞給監(jiān)控器。

本實用新型選用的蝸輪蝸桿組合的蝸桿導(dǎo)程角滿足自鎖的要求，即當(dāng)托盤被升降裝置提升或下降至某一位置時，蝸輪無法主動帶動蝸桿轉(zhuǎn)動。當(dāng)伺服電機不工作時，即使蝸輪相對于兩個螺柱有運動趨勢，也無法主動帶動渦桿轉(zhuǎn)動，故而托盤無法上下移動，托盤受到的彈簧拉力保持穩(wěn)定，托盤內(nèi)試件受到的彎矩也保持固定。

本實用新型所述升降裝置開始工作后，第二層托盤、第三層托盤首先共同下降，與托盤相連的彈簧隨著拉伸而拉力逐漸增大，由監(jiān)控器讀取需求的彎矩大小并計算相應(yīng)的拉力；當(dāng)與第二層托盤相連的彈簧拉力滿足第一種彎矩要求后，電動機停止工作，將第二層托盤的上層通過外力固定在當(dāng)時的位置，此時第二層托盤下部分收到彈簧拉力的作用，而上部分固定，可將受到的外力通過內(nèi)部的楔形塊轉(zhuǎn)化為對試件的彎矩。之后移動掛釘，解除第二三層托盤之間的連接，此后第二層托盤靜止；再次啟動電動機，第三層托盤隨升降裝置繼續(xù)移動，與之相連的彈簧逐漸拉伸且拉力逐漸增大，直至滿足第二種彎矩要求；并且由于蝸輪蝸桿的自鎖現(xiàn)象，即使伺服電機停止工作，第三層托盤仍然保持固定，即所受彈簧拉力不變，與上一托盤類似，該托盤上層固定而下層受彈簧拉力作用，托盤內(nèi)部的楔形塊將拉力轉(zhuǎn)化為對試件的彎矩；此時三層托盤所受彈簧拉力各不相同，且保持固定，進而對每層放置的試件加載不同的彎矩。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請所具有的有益效果是：

本實用新型可在一次試驗中通過單個伺服電機提供不同大小的彎矩荷載，并且維持一定時間，不同荷載之間不發(fā)生干擾；托盤的構(gòu)造使得一次試驗中能夠?qū)Χ鄠€時間進行抗彎試驗；并且試件放入后，托盤上下層隨著彈簧的拉伸逐漸閉合，此后通過托盤表面的注水口將人工海水(或其他液體)注入，能夠保證液體不會泄漏，并實現(xiàn)在液體中對試件保持一定荷載的試驗效果；由于彈簧固定的位置在托盤的外側(cè)，升降裝置放置在托盤的上表面，所以液體的注入不會影響其工作情況。

附圖說明

圖1為本裝置整體的情況展示；

圖2為第二、三層托盤通過掛釘相連的結(jié)構(gòu)狀態(tài)；

圖3為單層托盤的上下層構(gòu)造；

圖4為單層托盤上層表面注水口和掛釘滑槽的分布結(jié)構(gòu)；

圖5為每層托盤與升降裝置的位置關(guān)系。

具體實施方式

如圖1-5所示，一種可持續(xù)提供多種彎矩的抗彎加載裝置，包括一個頂蓋和一個底座，在頂蓋和底座之間對稱設(shè)置有一對螺柱，分別為螺柱一6和螺柱二7，位于兩螺柱之間的頂蓋上固定設(shè)置有第一層托盤1，第一層托盤1的正下方、位于頂蓋和底座之間，自上而下還設(shè)置有第二層托盤2和第三層托盤3，第二層托盤2和第三層托盤3之間通過掛釘8相對固定連接成一體，所述掛釘8可拆卸式連接于兩層托盤之間；

第二層托盤2和第三層托盤3之間設(shè)置有升降裝置5，升降裝置5帶動第二層托盤2和第三層托盤3同步上升或者下降；

第一層托盤1與第二層托盤2之間連接有彈簧4，第一層托盤1與第三層托盤3之間也連接有彈簧4；

每層托盤均包括上、下兩層結(jié)構(gòu)，上下兩層之間通過楔形塊14相對固定連接，下層結(jié)構(gòu)上開設(shè)有用于連接彈簧4的彈簧卡口。

如圖5所示，所述升降裝置5為渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)，包括：

兩個蝸桿9，兩個蝸桿9的輸入端均與伺服電機11連接，兩個蝸桿9的輸出端均連接一個蝸輪10，一個蝸輪10套設(shè)于螺柱一6上，另一個蝸輪10套設(shè)于螺柱二7上；

當(dāng)伺服電機11啟動時，電動機帶動蝸桿9旋轉(zhuǎn)，同時蝸桿9旋轉(zhuǎn)帶動蝸輪10轉(zhuǎn)動，從而使得蝸輪10、升降裝置5及第二層托盤2和第三層托盤3整體沿著兩側(cè)的螺柱上下移動。

選用的蝸輪蝸桿組合的蝸桿導(dǎo)程角滿足自鎖的要求，即當(dāng)托盤被升降裝置5提升或下降至某一位置時，蝸輪10無法主動帶動蝸桿9轉(zhuǎn)動。當(dāng)伺服電機11不工作時，即使蝸輪10相對于螺柱一6、螺柱二7有運動趨勢，也無法主動帶動渦桿轉(zhuǎn)動，故而托盤無法上下移動，托盤受到的彈簧拉力保持穩(wěn)定，托盤內(nèi)試件受到的彎矩也保持固定。

每層托盤與彈簧連接的部位安裝拉力傳感器13，將讀取的數(shù)值傳遞給監(jiān)控器12。

每層托盤都分為上下兩層，上層表面均有注水口15以及用于移動掛釘8的滑槽16；兩層間不可脫離，兩層之內(nèi)設(shè)有“三點法”所需要的楔形塊14；其中最上層托盤1不與彈簧連接，其余兩托盤23的下層分別與不同的彈簧4相連；第二層托盤2的上層部分可固定在裝置內(nèi)部的任意高度；第二、三層托盤23可通過掛釘8剛性連接，處于連接狀態(tài)時兩層托盤23可同時隨升降裝置移動。

升降裝置開始工作后，第二、三層托盤首先共同下降，與托盤相連的彈簧隨著拉伸而拉力逐漸增大，由監(jiān)控器讀取需求的彎矩大小并計算相應(yīng)的拉力；當(dāng)與第二層托盤相連的彈簧拉力滿足第一種彎矩要求后，電動機停止工作，將第二層托盤的上層通過外力固定在當(dāng)時的位置，此時第二層托盤下部分收到彈簧拉力的作用，而上部分固定，可將受到的外力通過內(nèi)部的楔形塊轉(zhuǎn)化為對試件的彎矩。之后移動掛釘，解除第二三層托盤之間的連接，此后第二層托盤靜止；再次啟動電動機，第三層托盤隨升降裝置繼續(xù)移動，與之相連的彈簧逐漸拉伸且拉力逐漸增大，直至滿足第二種彎矩要求；并且由于蝸輪蝸桿的自鎖現(xiàn)象，即使伺服電機停止工作，第三層托盤仍然保持固定，即所受彈簧拉力不變，與上一托盤類似，該托盤上層固定而下層受彈簧拉力作用，托盤內(nèi)部的楔形塊將拉力轉(zhuǎn)化為對試件的彎矩；此時三層托盤所受彈簧拉力各不相同，且保持固定，進而對每層放置的試件加載不同的彎矩。

當(dāng)試件被放入托盤內(nèi)部，此時啟動伺服電機，蝸桿將帶動蝸輪轉(zhuǎn)動，使升降裝置沿著蝸輪中心的主螺柱移動；第二第三層托盤首先相互通過掛釘連接，共同下降(連接狀態(tài)如圖2)，直到彈簧拉力滿足首個彎矩需求，彈簧固定位置處的拉力感應(yīng)器將數(shù)據(jù)傳遞給監(jiān)控器，控制電動機暫停工作；此時將第二層托盤的上層部分通過外力固定，再通過圖4所示的滑槽使得掛釘脫離托盤表面，解除第二層第三層托盤的連接；之后電動機繼續(xù)工作，第三層托盤下降過程中與之相連的彈簧的拉力通過感應(yīng)器傳送至監(jiān)控器，當(dāng)滿足彎矩需求時，電動機停止工作，由于蝸輪蝸桿的導(dǎo)程角滿足自鎖的要求，此時升降裝置不會自行上升；上述過程結(jié)束時，各個托盤的上下層均在彈簧拉力作用下逐漸閉合，待到閉合完全后，通過注水口將液體注入，便可記錄時間，開始材料試驗。