本發(fā)明屬于疲勞試驗(yàn)領(lǐng)域,具體涉及模塊化疲勞試驗(yàn)方法及其場(chǎng)地及配套裝置。
背景技術(shù):
結(jié)構(gòu)與材料的疲勞是目前許多領(lǐng)域,尤其是工程領(lǐng)域最為常見的一個(gè)現(xiàn)象。由于現(xiàn)有的數(shù)值模擬技術(shù)難以有效的反映疲勞損傷的具體過程,以及疲勞損傷過程中的隨機(jī)性,因此人們對(duì)疲勞的研究仍大多基于疲勞試驗(yàn)。以往的疲勞試驗(yàn)設(shè)備大多采用液壓伺服試驗(yàn)裝置,但由于液壓伺服加載的頻率較低,使得疲勞試驗(yàn)周期較長(zhǎng),制約了疲勞試驗(yàn)研究的大批量開展。近幾年,國(guó)外研發(fā)了依托振動(dòng)電機(jī)的機(jī)械型疲勞試驗(yàn)機(jī),一定程度上改善了疲勞試驗(yàn)研究周期長(zhǎng)、成本高的現(xiàn)狀,加快了疲勞試驗(yàn)研究的數(shù)量,提高了研究質(zhì)量。但是,由于對(duì)機(jī)械型疲勞試驗(yàn)機(jī)前期相關(guān)研究較少,使得疲勞試驗(yàn)機(jī)在實(shí)際使用時(shí)存在振動(dòng)影響大、設(shè)備適用性低,難以滿足大型疲勞試驗(yàn)需求,同時(shí)也缺乏相應(yīng)的場(chǎng)地以及管理技術(shù)來適應(yīng)新型機(jī)械型疲勞試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)工作需求。因此,為了能夠降低疲勞試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)過程對(duì)外界振動(dòng)的影響以及適應(yīng)不同試件尺寸的加載需求,亟需提出一種相應(yīng)的疲勞試驗(yàn)場(chǎng)地及其配套設(shè)備,以充分發(fā)揮機(jī)械型疲勞試驗(yàn)機(jī)的自身特點(diǎn),提高試驗(yàn)效率和安全性,實(shí)現(xiàn)疲勞試驗(yàn)的合理化、多樣化。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
發(fā)明目的:本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有疲勞試驗(yàn),提出一種模塊化的疲勞試驗(yàn)場(chǎng)地及配套裝置。
技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明的模塊化疲勞試驗(yàn)場(chǎng)地及配套裝置采用如下技術(shù)方案:
一種模塊化疲勞試驗(yàn)場(chǎng)地及配套裝置,包括基座、底板、若干減隔震模塊、若干配件模塊單元;底板通過可拆卸連接件安裝在基座上方,且底板的下板面與基座之間布設(shè)有若干減隔震模塊;而底板的上板面則安裝有若干配件模塊單元,各配件模塊單元在底板上的位置可調(diào),同時(shí)配件模塊單元上具有用于安裝工件的固定部。
優(yōu)選地,所述減隔震模塊為圓柱狀的減震橡膠塊;基座上布設(shè)有若干用于安裝隔減震模塊的減震橡膠下部固定端,而底板的下表面則在各減震橡膠下部固定端的對(duì)應(yīng)位置處布設(shè)減震橡膠上部固定端;減震橡膠塊的上、下兩端分別對(duì)應(yīng)地通過減震橡膠上部固定端、減震橡膠下部固定端的固定而安裝在底板的下板面與基座之間。
優(yōu)選地,所述底板包括一塊以上的底板模塊單元;所述基座包括一個(gè)以上的基座模塊單元;底板模塊單元與基座模塊單元一一對(duì)應(yīng)設(shè)置;且底板模塊單元包括兩塊以上時(shí),相鄰的兩塊底板模塊單元通過底板連接結(jié)構(gòu)拼裝。
優(yōu)選地,底板連接結(jié)構(gòu)包括底板連接板,底板的兩端均通過雙向螺紋桿組件與相鄰的兩塊底板模塊單元對(duì)應(yīng)連接固定;雙向螺紋桿組件包括雙向螺紋桿、第一鎖緊螺母、第二鎖緊螺母,第一鎖緊螺母與第二鎖緊螺母的旋向相反;所述雙向螺紋桿為階梯狀螺桿,包括能夠與第一鎖緊螺母螺紋配合的雙向螺紋桿下部、能夠與第二鎖緊螺母螺紋配合的雙向螺紋桿上部,雙向螺紋桿下部的外螺紋直徑小于雙向螺紋桿上部的外螺紋直徑;雙向螺紋桿下部依次與第一鎖緊螺母、底板連接板、底板模塊單元螺紋旋緊固定,且第一鎖緊螺母與雙向螺紋桿的階梯面之間具有墊片,而雙向螺紋桿上部則與第二鎖緊螺母螺紋旋緊固定。
優(yōu)選地,所述底板模塊單元上布置有若干以矩形陣列分布的底板-配件螺栓孔,相鄰的兩個(gè)底板-配件螺栓孔之間的間距一致。
優(yōu)選地,所述底板模塊單元呈矩形狀,且底板模塊單元的四個(gè)角部位置均設(shè)置有一個(gè)底板-基座螺栓孔;基座在各底板-基座螺栓孔對(duì)應(yīng)位置處設(shè)置有一根底板連接桿,底板連接桿穿過底板-基座螺栓孔后,通過底板螺母鎖緊。
優(yōu)選地,所述配件模塊單元有兩類,分別為配件模塊單元i、配件模塊單元ii;其中:配件模塊單元i、配件模塊單元ii均為截面為正方形的空心塊體結(jié)構(gòu),配件模塊單元i的側(cè)壁長(zhǎng)度大于配件模塊單元ii的側(cè)壁長(zhǎng)度,且配件模塊單元i的各側(cè)壁均布置四個(gè)固定孔a,而配件模塊單元ii的各側(cè)壁則分別布置六個(gè)間距固定孔b,固定孔a和固定孔b內(nèi)徑一致,且在配件模塊單元i的側(cè)壁上,相鄰兩個(gè)固定孔a之間的間距,以及在配件模塊單元ii的側(cè)壁上,相鄰兩個(gè)固定孔b之間的間距,均與底板上相鄰兩個(gè)底板-配件螺栓孔之間的間距一致。
優(yōu)選地,所述底板呈矩形狀,且底板的四條外側(cè)邊均布置有軌道;四條外側(cè)邊的其中一組相對(duì)平行的側(cè)邊可滑動(dòng)地安裝門式框架,該門式框架的橫梁上布置有兩個(gè)以上的多功能夾頭,多功能夾頭能夠通過繩索懸吊待測(cè)試件。
本發(fā)明的另一技術(shù)目的是提供一種基于模塊化疲勞試驗(yàn)場(chǎng)地及配套裝置的疲勞試驗(yàn)方法,包括以下步驟:
第一步:按照待測(cè)試件尺寸、形狀的不同,將待測(cè)試件分類為小型試件、節(jié)段試件、節(jié)段彎曲試件、足尺試件;
第二步:針對(duì)各類試件,準(zhǔn)備大小適宜的基座、底板,并確定好布置在底板上的用于安裝待測(cè)試件的配件模塊單元的類型、數(shù)量以及位置;
其中:
對(duì)于小型試件,通過一個(gè)配件模塊單元懸臂安裝在底板上即可;
對(duì)于節(jié)段試件,兩端分別通過一個(gè)配件模塊單元安裝在底板上,且兩個(gè)配件模塊單元能夠處于節(jié)段試件所在直線上;
對(duì)于節(jié)段彎曲試件,兩端分別通過一個(gè)配件模塊單元安裝在底板上,且兩個(gè)配件模塊單元能夠處于節(jié)段彎曲試件所在弧形上;
對(duì)于足尺試件,其一組相互平行的側(cè)邊分別通過一排配件模塊單元固定安裝在底板上;
第三步:根據(jù)疲勞試驗(yàn)方案,確定好適宜的基座、底板、布置在底板上的用于安裝試驗(yàn)設(shè)備的配件模塊單元的類型、數(shù)量以及位置;
第四步:綜合考慮第二步、第三步確定的數(shù)據(jù),最終確定基座、底板的大小,以及構(gòu)成底板的各底板模塊單元之間的連接關(guān)系;
第五步:將最終確定好的基座、底板以及配件模塊單元組裝;
第六步:開始疲勞試驗(yàn)。
有益效果:
1、本發(fā)明設(shè)置的減隔震模塊,能夠有效的降低疲勞試驗(yàn)過程中整體振動(dòng),減小對(duì)外界的影響。
2、本發(fā)明提出了一個(gè)獨(dú)立的疲勞試驗(yàn)場(chǎng)地模塊,通過基座模塊單元、底板模塊單元、配件模塊、底板連接板、雙向螺紋桿做到了每個(gè)疲勞試驗(yàn)場(chǎng)地模塊的獨(dú)立工作和共同工作,解決了現(xiàn)有疲勞試驗(yàn)場(chǎng)地設(shè)計(jì)和規(guī)劃不合理現(xiàn)狀。
3、通過連接板的多樣化配合,滿足了疲勞試驗(yàn)多樣化需求。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的疲勞試驗(yàn)?zāi)K分解圖;
圖2是本發(fā)明的疲勞試驗(yàn)?zāi)K透視圖;
圖3是本發(fā)明的配件模塊單元透視圖;
圖4是本發(fā)明的配件模塊單元與試件組合方式示意圖;
圖5是本發(fā)明的底板連接板分解圖;
圖6是本發(fā)明的底板連接板和雙向螺紋桿剖面圖;
圖7是本發(fā)明的模塊化疲勞試驗(yàn)場(chǎng)地節(jié)段試件試驗(yàn)實(shí)施例一;
圖8是本發(fā)明的模塊化疲勞試驗(yàn)場(chǎng)地節(jié)段試件試驗(yàn)實(shí)施例二;
圖9是本發(fā)明的模塊化疲勞試驗(yàn)場(chǎng)地節(jié)段試件試驗(yàn)實(shí)施例三;
圖10是本發(fā)明的模塊化疲勞試驗(yàn)場(chǎng)地足尺試件試驗(yàn)實(shí)施例;
圖11是本發(fā)明的模塊化疲勞試驗(yàn)場(chǎng)地不同類型試件試驗(yàn)實(shí)施例;
圖12是本發(fā)明的模塊化疲勞試驗(yàn)場(chǎng)地與實(shí)驗(yàn)室吊機(jī)配套試驗(yàn)的實(shí)施例;
圖1和圖2中,1、基座模塊單元;11、減震橡膠下部固定端;12、底板連接桿;121、基座-底板螺栓孔;122、橡膠圈;123、底板螺栓;2、底板模塊單元;21、減震橡膠上部固定端;22、底板-底板螺栓孔;23、底板-配件螺栓孔;3b、配件模塊單元ⅱ;31、配件模塊單元螺栓孔;32、橡膠墊;331、小型試件;4、減隔震模塊;
圖3和圖4中,3a、配件模塊單元??;
圖5和圖6中,24、環(huán)形橡膠墊;5、底板連接板;6、雙向螺紋桿;6a、雙向螺紋桿下部;6b、雙向螺紋桿上部;61、順時(shí)針螺母;62、逆時(shí)針螺母;63、墊片;
圖7、圖8和圖9中,332、節(jié)段試件;7、振動(dòng)電機(jī);8、輔助加載裝置;81、輔助墊塊;
圖10、圖11和圖12中,333、足尺試件;334、節(jié)段彎曲試件;9、門式框架;91、軌道;92、多功能夾頭;93、繩索。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例,進(jìn)一步闡明本發(fā)明,應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍,在閱讀了本發(fā)明之后,本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。
實(shí)施例1
如圖1和圖2所示,模塊化疲勞試驗(yàn)場(chǎng)地及配套裝置,包括基座模塊單元1、底板模塊單元2和配件模塊單元3a、3b和減隔震模塊單元4。所述基座模塊單元1包括減震橡膠下部固定端11、底板連接桿12,所述底板連接桿12包括基座-底板螺栓孔121、橡膠圈122、底板螺栓123。所述底板模塊單元2包括減震橡膠上部固定端21、底板-底板螺栓孔22、底板-配件螺栓孔23。所述配件模塊單元3a、3b包括配件模塊單元螺栓孔31、橡膠墊32。所述減隔震模塊單元4安裝在所述基座模塊單元1與所述底板模塊單元2之間,通過所述減震橡膠下部固定端11和所述減震橡膠上部固定端21與所述基座模塊單元1與所述底板模塊單元2相互連接。
如圖3和圖4給出了兩種基本配件模塊單元3a、3b,即配件模塊單元ⅰ3a和配件模塊單元ⅱ3b。其中配件模塊單元可根據(jù)不同試驗(yàn)需求,在滿足所述底板模塊單元2的基本要求下,可自行設(shè)計(jì)定制。所述配件模塊單元3a、3b與不同試件331、332、333、334之間設(shè)置橡膠墊32,并通過高強(qiáng)螺栓連接,起到減震和降低磨損的作用。所述配件模塊單元3a、3b可通過不同組合,改變加載高度,實(shí)現(xiàn)不同位置的試驗(yàn)加載需求。圖4為兩個(gè)所述配件模塊單元ⅱ3b通過疊加實(shí)現(xiàn)小型試件331豎向加載需求的一個(gè)實(shí)施例。
如圖5和圖6所示,所述底板連接板5為一矩形的鋼板,包括雙向螺紋桿6、順時(shí)針螺母61、逆時(shí)針螺母62和墊片63。相鄰所述底板模塊單元2之間設(shè)置有環(huán)形橡膠墊24。當(dāng)沒有連接所述底板連接板5時(shí),相鄰底板模塊單元2之間的振動(dòng)相互獨(dú)立,即每塊所述底板模塊單元2上可進(jìn)行獨(dú)立的疲勞試驗(yàn),起到隔振作用,并降低了相鄰底板模塊單元2之間的相互磨損。當(dāng)相鄰的所述底板模塊單元2通過所述地板連接板5和所述雙向螺紋桿6進(jìn)行固定連接時(shí),相鄰底板模塊單元2可形成一個(gè)整體,使得相鄰底板模塊單元2變形和振動(dòng)保持一致,有利于開展節(jié)段或足尺試件的疲勞試驗(yàn),實(shí)現(xiàn)了不同疲勞試驗(yàn)場(chǎng)地的功能性區(qū)分。所述雙向螺紋桿6為一整體,但其上下大小不一致,分為雙向螺紋桿下部6a和雙向螺紋桿上部6b,分別設(shè)置了逆時(shí)針螺紋和順時(shí)針螺紋,通過逆時(shí)針螺母62和順時(shí)針螺母61實(shí)現(xiàn)單向的緊鎖。所述配件模塊單元3a、3b與所述底板模塊單元2的連接也采用所述雙向螺紋桿6連接。
如圖7所示,為本發(fā)明的節(jié)段試件疲勞試驗(yàn)實(shí)施例一。通過所述底板連接板5將相鄰的底板模塊單元2寬度方向進(jìn)行固定,斷開其它方向的底板連接板5,從而拓展了單個(gè)底板模塊單元2,實(shí)現(xiàn)了共同工作。該拓展方式可以開展節(jié)段試件332的疲勞試驗(yàn)。
如圖8所示,為本發(fā)明節(jié)段試件疲勞試驗(yàn)實(shí)施例二。通過所述配件模塊單元ⅱ3b的疊加,可以提高節(jié)段試件332的試驗(yàn)凈高度,滿足疲勞試驗(yàn)過程中頂板下部觀測(cè)和檢測(cè)疲勞裂紋的需求,同時(shí)也可安置其它高度較高的輔助設(shè)備。
如圖9所示,為本發(fā)明節(jié)段試件疲勞試驗(yàn)實(shí)施例三。若要滿足多點(diǎn)加載或等相位加載需求,可在實(shí)施例一布置的基礎(chǔ)上,在試驗(yàn)場(chǎng)地兩邊單獨(dú)設(shè)置加載模塊,通過配件模塊單元3a、3b、輔助加載裝置8和輔助墊款81的相互配合,實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)或等相位加載。每個(gè)輔助加載裝置8對(duì)用的底板模塊單元2不進(jìn)行連接,確保加載點(diǎn)的獨(dú)立性。
如圖10所示,為本發(fā)明足尺試件疲勞試驗(yàn)實(shí)施例。通過多個(gè)底板模塊單元2的組合本實(shí)施例中采用6個(gè)底板模塊單元,可以進(jìn)一步拓展試驗(yàn)需求,滿足足尺試件333的加載要求。同時(shí),通過底板連接板5將6個(gè)底板模塊單元2相鄰的邊進(jìn)行連接,實(shí)現(xiàn)6個(gè)底板模塊單元2的共同工作,防止了試驗(yàn)過程中的振動(dòng)不協(xié)調(diào)。
如圖11所示,為本發(fā)明不同類型試件試驗(yàn)實(shí)施例。疲勞試驗(yàn)場(chǎng)地可根據(jù)實(shí)際場(chǎng)地大小,設(shè)置多個(gè)模塊場(chǎng)地。通過底板連接板5的設(shè)置,可將多個(gè)模塊場(chǎng)地拼接和斷開,實(shí)現(xiàn)在同一個(gè)場(chǎng)地下不同類型試件331、332、334的加載且相互不干擾。
如圖12所示,為本發(fā)明試驗(yàn)場(chǎng)地與實(shí)驗(yàn)室吊機(jī)配套試驗(yàn)的實(shí)施例。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室條件,可將本發(fā)明試驗(yàn)場(chǎng)地與實(shí)驗(yàn)室吊機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行配套。在試驗(yàn)場(chǎng)地邊緣設(shè)置軌道91,軌道91上部可安裝一定大小的門式框架9,同時(shí)設(shè)置多功能夾頭92。根據(jù)所安裝在多功能夾頭92上設(shè)備的不同,可以對(duì)足尺試件333進(jìn)行吊裝、運(yùn)輸和安置。當(dāng)多功能夾頭92上安裝液壓千斤頂時(shí),可以對(duì)較厚的試件比如,帶鋪裝的足尺試件進(jìn)行加載。
基于上述模塊化疲勞試驗(yàn)場(chǎng)地及配套裝置的疲勞試驗(yàn)方法,包括以下步驟:
第一步:按照待測(cè)試件尺寸、形狀的不同,將待測(cè)試件分類為小型試件、節(jié)段試件、節(jié)段彎曲試件、足尺試件;
第二步:針對(duì)各類試件,準(zhǔn)備大小適宜的基座、底板,并確定好布置在底板上的用于安裝待測(cè)試件的配件模塊單元的類型、數(shù)量以及位置;
其中:
對(duì)于小型試件,通過一個(gè)配件模塊單元懸臂安裝在底板上即可;
對(duì)于節(jié)段試件,兩端分別通過一個(gè)配件模塊單元安裝在底板上,且兩個(gè)配件模塊單元能夠處于節(jié)段試件所在直線上;
對(duì)于節(jié)段彎曲試件,兩端分別通過一個(gè)配件模塊單元安裝在底板上,且兩個(gè)配件模塊單元能夠處于節(jié)段彎曲試件所在弧形上;
對(duì)于足尺試件,其一組相互平行的側(cè)邊分別通過一排配件模塊單元固定安裝在底板上;
第三步:根據(jù)疲勞試驗(yàn)方案,確定好適宜的基座、底板、布置在底板上的用于安裝試驗(yàn)設(shè)備的配件模塊單元的類型、數(shù)量以及位置;
第四步:綜合考慮第二步、第三步確定的數(shù)據(jù),最終確定基座、底板的大小,以及構(gòu)成底板的各底板模塊單元之間的連接關(guān)系;
第五步:將最終確定好的基座、底板以及配件模塊單元組裝;
第六步:開始疲勞試驗(yàn)。