一种实现侧向撞击作用下的压弯边界条件实验系统技术方案

本发明专利技术公开了一种实现侧向撞击作用下的压弯边界条件实验系统，包括竖向撞击装置、轴向加载装置、夹持装置和试件；所述竖向撞击装置包括固定于地面的钢架（1），所述钢架（1）的顶部横梁设有提升机，所述提升机通过吊索及脱钩机构连接落锤，落锤由锤体（2）和可拆卸的锤头（3）组成，所述钢架（1）内两侧对称布置有两根轨道（4），所述锤体（2）位于两根轨道（4）之间。本发明专利技术系统设计合理，适用性强，方便组装，构件更换方便且能够实现侧向撞击作用下的压弯边界条件。

【技术实现步骤摘要】
一种实现侧向撞击作用下的压弯边界条件实验系统
本专利技术属于构件灾害模拟装置
，涉及应用于自重式落锤试验，具体为一种实现侧向撞击作用下的压弯边界条件实验系统。
技术介绍
近年来，为了满足交通出行，促进人们生活质量的提高，我国大力发展桥梁工程，越来越多的高架桥出现在城市中，随之产生的高架桥墩受汽车撞击事件也不断发生，据统计北京的百分之五十以上的高架桥桥墩都遭受过超高车辆的撞击，同时轮船撞击大桥桥墩的情况也时有发生。目前针对桥墩抗撞性能的研究主要集中在轴压情况下，但实际结构中的柱或桥墩多为压弯构件，撞击过程中，构件的抗撞性能受到初始弯矩与挠度的影响，其受力、变形机理与轴压构件显著不同。由于操作简便以及良好的模拟效果，目前自重式落锤冲击试验机是一种较为广泛采用的撞击试验装置。为了将初始弯矩与挠度考虑到撞击过程之中，应该对自重式落锤冲击试验机的边界条件进行改良，因此，有必要研究出一种实现侧向撞击作用下的压弯边界条件实验系统。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种实现侧向撞击作用下的压弯边界条件实验系统，该系统可用于测试机械工程、航空航天和各种材料的结构元件，以及用于土木工程领域中结构构件的抗撞击性能研究等，可较为准确模拟出实际工程工况。为了创造以上条件，本专利技术所采用的技术方案如下：一种实现侧向撞击作用下的压弯边界条件实验系统，包括竖向撞击装置、轴向加载装置、夹持装置和试件。所述竖向撞击装置包括固定于地面的钢架，所述钢架的顶部横梁设有提升机，所述提升机通过吊索及脱钩机构连接落锤，落锤由锤体和可拆卸的锤头组成，所述钢架内两侧对称布置有两根轨道，所述锤体位于两根轨道之间。所述落锤下方放置有试件，通过轴向加载装置在试件的一端或者两端加载有偏移轴向载荷；即：所述试件的一侧端面设有端板，所述端板上安装有一对偏心耳座，所述偏心耳座通过转动轴与铰接支座上的铰接耳座连接，所述铰接支座位于夹持装置中，所述铰接支座和该侧的反力架之间安装有轴向加载装置，所述试件的另一侧端部位于夹持装置中、且通过垫块抵靠该侧的反力架；或者，所述试件的两侧端面均设有端板，两侧的端板上均安装有一对偏心耳座，两侧的偏心耳座均通过转动轴与铰接支座上的铰接耳座连接，两侧的铰接支座分别位于夹持装置中，两侧的铰接支座均与该侧的反力架之间安装有轴向加载装置。上述实验系统中，落锤分为锤头和锤体，锤体可改变配重，锤头可拆卸更换，通过落锤来实现侧向撞击；铰接支座与夹持装置组成一个完整的铰支约束体系，铰接约束体系与端板通过由转动轴组成的转动体系相连接，实现了端板可绕转动轴转动，在铰接支座处进行轴向力加载，通过端板转动和端板上偏心耳座的连接孔的偏移将铰接支座处传来的轴压荷载转换成偏压荷载作用于试件上。同时，通过端板上偏心耳座的连接孔偏移的大小来改变偏心距。使用本系统时，先根据试件长度与撞击位置确定夹持装置的位置，可以在试件的两端或者一端设置有铰接支座，然后将铰接支座置于夹持装置中。根据试验要求选择端板上偏心耳座的连接孔的偏移大小（根据偏移规格，预先制备有多种规格的偏心耳座），随后将端板的连接孔和铰接支座的连接孔对齐，用转动轴穿过连接孔，确认端板可绕转动轴转动后，夹持装置锁紧铰接支座，完成试件的装配，即达到试验要求。最后选择落锤配重、落锤提升高度以及锤头形状，检查确认后释放落锤，落锤撞击试件，撞击力通过冲击力传感器传入计算机，同时，可进行轴向加载，轴向荷载通过端板转动和端板连接孔的偏移转换成偏压轴向荷载。本专利技术系统设计合理，适用性强，方便组装，构件更换方便且能够实现侧向撞击作用下的压弯边界条件。附图说明图1表示本专利技术的整体示意图。图2表示试件一端进行偏移轴向连接示意图。图3表示铰接座位于夹持装置中示意图。图4表示轴向加载装置示意图。图5表示竖向撞击装置示意图。图6a表示端板及偏心耳座正视图。图6b表示端板偏心耳座侧视图。图7a表示铰接座及铰接耳座正视图。图7b表示铰接座及铰接耳座侧视图。图8表示竖向撞击装置中的落锤与轨道配合示意图。图9表示竖向撞击装置中的落锤示意图。图10a表示上压梁示意图。图10b表示下压梁示意图。图10c表示压梁侧视图。图中：1-钢架，2-锤体，3-锤头，4-轨道，5-冲击力传感器，6-试件，7-端板，8-偏心耳座，9-转动轴，10-铰接支座，11-铰接耳座，12-反力架，13-上压梁，14-下压梁，15-滚轴固定架，16-滚轴，17-短螺杆，18-长螺杆，19-六角螺母，20-垫板，21-千斤顶，22-碟形弹簧，23-轴力传感器，24-垫块。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施例进行详细说明。一种实现侧向撞击作用下的压弯边界条件实验系统，包括竖向撞击装置、轴向加载装置、夹持装置和试件等。如图5所示，竖向撞击装置包括固定于地面的钢架1，钢架1的顶部横梁设有提升机，提升机通过吊索及脱钩机构连接落锤，最大冲击高度可达10m，落锤由锤体2和可拆卸的锤头3组成，落锤质量范围为100kg~2000kg，锤体可更改配重，以满足不同试验要求，锤体材料为45#锻钢，锤头可根据实际工况进行更换，锤头形状可为矩形、半球形、楔形、锥形，锤头材料采用硬度为64HRC铬。如图9所示，锤体2和锤头3之间安装冲击力传感器5，并将数据传输至上位计算机。钢架1内两侧对称布置有两根轨道4，锤体2位于两根轨道4之间，如图8所示。如图1所示，落锤下方放置有试件6，通过轴向加载装置在试件6的一端或者两端加载有偏移轴向载荷。如果只在试件的一端加载偏移轴向载荷，如图1所示，则：试件6的一侧端面设有端板7，端板7上通过螺栓或者其他方式安装有一对偏心耳座8，如图6a、6b所示，偏心耳座8上的转动轴安装孔（连接孔）的圆心不在试件的轴线上，偏移以5毫米为基准，制作有多种偏移距离的偏心耳座。如图7a、7b所示，铰接支座10上设有一对铰接耳座11，该铰接耳座11上的转动轴安装孔的圆心位于铰接支座10的轴线上。如图2所示，偏心耳座8和铰接耳座11之间通过转动轴9连接，并且转动轴9上安装有轴承。铰接支座10位于夹持装置中，这样铰接支座10的轴线和试件6的轴线并不在同一条直线中，铰接支座10和该侧的反力架12之间安装有轴向加载装置，试件6的另一侧端部位于夹持装置中、且通过垫块24抵靠该侧的反力架12。如果在试件的两端均加载偏移轴向载荷，则，试件6的两侧端面均设有端板7，两侧的端板7上均安装有一对偏心耳座8，两侧的偏心耳座8均通过转动轴9及轴承与铰接支座10上的铰接耳座11连接，两侧的铰接支座10分别位于夹持装置中，两侧的铰接支座10均与该侧的反力架12之间安装有轴向加载装置。其中，如图2、3所示，夹持装置包括上压梁13和下压梁14，上压梁13和下压梁14的内侧分别通过滚轴固定架15安装有滚轴16，铰接座10或者试件6位于上下的滚轴之间。如图10a、10b、10c所示，下压梁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实现侧向撞击作用下的压弯边界条件实验系统，其特征在于：包括竖向撞击装置、轴向加载装置、夹持装置和试件；/n所述竖向撞击装置包括固定于地面的钢架（1），所述钢架（1）的顶部横梁设有提升机，所述提升机通过吊索及脱钩机构连接落锤，落锤由锤体（2）和可拆卸的锤头（3）组成，所述钢架（1）内两侧对称布置有两根轨道（4），所述锤体（2）位于两根轨道（4）之间；/n所述落锤下方放置有试件（6），通过轴向加载装置在试件（6）的一端或者两端加载有偏移轴向载荷；即：所述试件（6）的一侧端面设有端板（7），所述端板（7）上安装有一对偏心耳座（8），所述偏心耳座（8）通过转动轴（9）与铰接支座（10）上的铰接耳座（11）连接，所述铰接支座（10）位于夹持装置中，所述铰接支座（10）和该侧的反力架（12）之间安装有轴向加载装置，所述试件（6）的另一侧端部位于夹持装置中、且通过垫块（24）抵靠该侧的反力架（12）；或者，所述试件（6）的两侧端面均设有端板（7），两侧的端板（7）上均安装有一对偏心耳座（8），两侧的偏心耳座（8）均通过转动轴（9）与铰接座（10）上的铰接耳座（11）连接，两侧的铰接支座（10）分别位于夹持装置中，两侧的铰接支座（10）均与该侧的反力架（12）之间安装有轴向加载装置。/n...

【技术特征摘要】
1.一种实现侧向撞击作用下的压弯边界条件实验系统，其特征在于：包括竖向撞击装置、轴向加载装置、夹持装置和试件；
所述竖向撞击装置包括固定于地面的钢架（1），所述钢架（1）的顶部横梁设有提升机，所述提升机通过吊索及脱钩机构连接落锤，落锤由锤体（2）和可拆卸的锤头（3）组成，所述钢架（1）内两侧对称布置有两根轨道（4），所述锤体（2）位于两根轨道（4）之间；
所述落锤下方放置有试件（6），通过轴向加载装置在试件（6）的一端或者两端加载有偏移轴向载荷；即：所述试件（6）的一侧端面设有端板（7），所述端板（7）上安装有一对偏心耳座（8），所述偏心耳座（8）通过转动轴（9）与铰接支座（10）上的铰接耳座（11）连接，所述铰接支座（10）位于夹持装置中，所述铰接支座（10）和该侧的反力架（12）之间安装有轴向加载装置，所述试件（6）的另一侧端部位于夹持装置中、且通过垫块（24）抵靠该侧的反力架（12）；或者，所述试件（6）的两侧端面均设有端板（7），两侧的端板（7）上均安装有一对偏心耳座（8），两侧的偏心耳座（8）均通过转动轴（9）与铰接座（10）上的铰接耳座（11）连接，两侧的铰接支座（10）分别位于夹持装置中，两侧的铰接支座（10）均与该侧的反力架（12）之间安装有轴向加载装置。


2.根据权利要求1所述的一种实现侧向撞击作用下的压弯边界条件实验系统，其特征在于：所述夹持装置包括上压梁（...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晖，赵金泽，王蕊，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14