本发明专利技术公开了一种缆索钢丝间弯曲微动疲劳试验装置及其试验方法，包括微动疲劳装置、加载装置、固定装置及测试体系；所述微动疲劳装置包括两支撑夹具和被支撑的加载夹具，主要由连续或非连续夹具基座、锚具、施压螺杆等组成；所述加载装置由作动器及加载杆构成；所述固定装置由可设定摩擦角的底座、固定架、调位螺母及固定螺栓构成；所述测试系统由锚索计、压力传感器及作动器中的力和位移监测部件构成；钢丝间切向力由作动器反馈的力和位移及钢丝初始接触点间的距离确定。本发明专利技术考虑几何螺旋构造影响,实现不同微动摩擦角、侧向应力、疲劳应力下缆索钢丝间弯曲微动疲劳试验及其同步试验，定量测量以研究弯曲微动疲劳破坏机理，评价缆索钢丝性能。评价缆索钢丝性能。评价缆索钢丝性能。
【技术实现步骤摘要】
一种缆索钢丝间弯曲微动疲劳试验装置及其试验方法
[0001]本专利技术属于试验装置领域，涉及一种缆索钢丝间弯曲微动疲劳试验装置及其试验方法。
技术介绍
[0002]由钢丝制作加工形成的索承桥梁缆索、空中结构缆绳以及提升系统牵引绳广泛应用于基础设施和机械设备中。作为关键受力和传力构件，缆索中钢丝的性能和寿命直接影响着结构的工作性能及安全运营。然而，在长期的使用过程中，缆索钢丝间以及钢丝与接触构件之间不可避免地所受反复弯曲拉伸变形和微动疲劳作用。这种弯曲微动疲劳作用会引发缆索钢丝间，特别是螺旋钢丝间，发生弯曲微动损伤、断裂破坏，甚至会引发缆索或钢丝绳的断裂失效，造成灾难性的事故。因此，查明缆索钢丝间弯曲微动疲劳及破坏机理和定量评价钢丝的弯曲微动疲劳寿命，对掌握缆索、缆绳、牵引绳等钢丝制品的使用性能和安全状况具有重要作用，同时也有助于促进钢丝制品的性能优化。
[0003]所以，提出一种缆索钢丝间弯曲微动疲劳试验装置及方法，定量测试弯曲微动疲劳过程中微动位移幅值、荷载及其变化情况、摩擦角等参数的作用及其影响，以揭示钢缆索弯曲微动疲劳机理、反演钢丝的弯曲微动疲劳演化过程和定量评价钢丝的弯曲微动疲劳性能及寿命。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的提供一种缆索钢丝间弯曲微动疲劳试验装置及其试验方法，能够实现不同微动摩擦角、不同侧向应力、不同疲劳应力、考虑几何螺旋构造影响的钢丝的弯曲微动疲劳试验，同时解决了两个微动疲劳试验的同步试验和定量测量的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种缆索钢丝间弯曲微动疲劳试验装置，包括微动疲劳装置、加载装置、固定装置及测试系统；固定装置包括底座和固定架，底座上具有设定摩擦角的固定螺栓，所述固定架上具有可调节高度的调位螺母；微动疲劳装置包括联合使用且结构相同的第一支撑夹具和第二支撑夹具，以及被支撑的加载夹具，第一支撑夹具和第二支撑夹具安装于底座，通过固定螺栓和固定螺帽调节位置后定位，加载夹具安装于固定架上；加载装置包括可施加往复推力的加载杆，加载杆安装于加载夹具上，加载杆顶部设有提供往复推力的作动器，加载杆下压测试钢丝，切向力由作动器监测的力和位移以及测试钢丝和副钢丝初始接触点间钢丝的直线距离计算；测试系统包括锚索计、压力传感器及作动器中的力和位移监测部件，锚索计用于检测测试钢丝，压力传感器用于检测副钢丝。
[0006]作为进一步的优选方案，第一支撑夹具和第二支撑夹具包括连续夹具基座，连续
夹具基座顶部具有条形的槽道一，副钢丝置于槽道一中，槽道一中间位置具有缺口槽，测试钢丝的一部分置于缺口槽中，缺口槽的槽向与槽道一相互垂直，所述连续夹具基座的一端的锚固板一，锚固板一上具有锚具一，所述连续夹具基座另一端为固定端板一，固定端板一上具有定位副钢丝的固定盖板一，所述连续夹具基座底部的定位柱。
[0007]作为进一步的优选方案，加载夹具底面两侧各设有一个非连续夹具基座，非连续夹具基座的下表面为条形的槽道二，测试钢丝置于两个非连续夹具基座的槽道二中，槽道二与槽道一相对设置，其中一个非连续夹具基座的外侧具有锚固板二，锚固板二上具有锚具二，其中另一个非连续夹具基座的外侧具有固定端板二，固定端板二上具有定位测试钢丝的固定盖板二，所述加载夹具上还设有用于将测试钢丝限位于缺口槽中的压螺杆。
[0008]作为进一步的优选方案，加载杆上端与作动器相连，下端直接作用在测试钢丝上往复运动，间歇性下压使测试钢丝发生弯曲微动疲劳。
[0009]作为进一步的优选方案，底座上设置两个用于定位第一支撑夹具和第二支撑夹具的定位孔，分别对应两个连续夹具基座底部的定位柱，一个定位孔两侧具有一对弧形槽道，一对弧形槽道处于一个以定位孔为圆心的圆上，且弧形槽道的圆心角为90
°
，所述每条弧形槽道中具有两个固定螺栓，所述弧形槽道宽度为固定螺栓的直径、曲率半径由固定所述第一支撑夹具和第二支撑夹具的要求确定。
[0010]作为进一步的优选方案，施压螺杆与加载夹具螺纹连接，螺旋进退以提供测试钢丝和副钢丝间的压力。
[0011]一种缆索钢丝间弯曲微动疲劳试验装置的试验方法，包括以下步骤：a.将副钢丝分别放置于第一支撑夹具和第二支撑夹具的槽道一内，一端由锚固盖板和锚固螺杆一固定于固定端板一上，另一端由锚具一锚固于锚固板一上，控制锚具一张拉位移提供副钢丝初始预拉力；b.通过连续夹具基座底部的定位柱和底座上的定位孔定位安装第一支撑夹具和第二支撑夹具，根据预设的钢丝间摩擦角由弧形槽道调整第一支撑夹具和第二支撑夹具的安装方向，采用固定螺栓固定；c.将测试钢丝放置于加载夹具的槽道二内，一端由锚固盖板和锚固螺杆二固定于固定端板二上，另一端由锚具二锚固于锚固板二上，控制锚具二张拉位移提供钢丝初始预拉力，旋进施压螺杆至刚好接触测试钢丝；d.通过固定架上的调位螺母使测试钢丝和副钢丝刚好接触，即压力传感器的压力值不变，旋进施压螺杆至压力传感器达预设压力，提供钢丝间压力；e.作动器通过加载杆往复顶推测试钢丝绕副钢丝反复伸缩，钢丝间发生绕磨、产生弯曲微动疲劳；f.试验过程中，锚索计记录测试钢丝的预拉力及拉力变化值，压力传感器记录钢丝间压力值及其变化情况，作动器中的力和位移监测部件可以反馈加载点的位移及力变化情况，钢丝间切向力由作动器监测的力和位移以及测试钢丝与副钢丝初始接触点间的距离计算确定，超过预设加载时间或发生断裂时停止试验；g.改变支撑夹具的布置方向、锚具张拉位移量、施压螺杆的旋转量和作动器的位移量及频率，进行不同摩擦角、钢丝初始轴向拉力、钢丝间压力、钢丝相对微动量以及微动频率条件下钢丝间弯曲微动疲劳试验。
[0012]有益效果：本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：1. 本专利技术的技术方案中采用加载杆往复顶推测试钢丝提供反复拉力增量，测试钢丝绕副钢丝发生弯曲伸缩而不是直线伸缩，从而考虑了几何螺旋构造影响，实现了钢丝间弯曲微动疲劳，更符合实际服役受力特征。
[0013]2. 本专利技术的技术方案中丝间摩擦角通过支撑锚具的布置方向可精确设定且可实现所有丝间摩擦角0
ºꢀ
~ 90
º
的弯曲微动疲劳试验，同时实现了两个微动疲劳试验的同步试验和定量测量，可操作性强，具有广泛的应用范围。
[0014]3. 本专利技术的技术方案中切向力由作动器监测的力和位移以及测试钢丝与副钢丝初始接触点间的距离计算确定，方法简便无需切向力测试设备。
[0015]4. 装置各部分均由几种简单的零部件组成，结构简单且可拆卸，更换钢丝方便，具有良好的经济效益；通过更换锚具型号加持不同规格的钢丝。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的整体示意图；图2为支撑夹具示意图；图3为加载夹具示意图；图4为底座示意图。
具体实施方式
[0017]下面结合附图详细说明本专利技术的优选技术方案。
[0018]如图1至4所示，本专利技术的缆索钢丝间弯曲微动疲劳试验装置，主要由微动疲劳装置、加载装置、固定装置及测试系统构成；如图1所示，所述微动疲劳装本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种缆索钢丝间弯曲微动疲劳试验装置，其特征在于：包括微动疲劳装置、加载装置、固定装置及测试系统；所述固定装置包括底座（14）和固定架（15），底座（14）上具有设定摩擦角的固定螺栓（32），所述固定架（15）上具有可调节高度的调位螺母（16）；所述微动疲劳装置包括联合使用且结构相同的第一支撑夹具（1）和第二支撑夹具（2），以及被支撑的加载夹具（3），第一支撑夹具（1）和第二支撑夹具（2）安装于底座（14），通过固定螺栓（32）和固定螺帽（32）调节位置后定位，加载夹具（3）安装于固定架（15）上；所述加载装置包括可施加往复推力的加载杆（13），加载杆（13）安装于加载夹具（3）上，加载杆（13）顶部设有提供往复推力的作动器（12），加载杆（13）下压测试钢丝（4）；所述测试系统包括锚索计（8）、压力传感器（11）及作动器（12）中的力和位移监测部件，锚索计（8）用于检测测试钢丝（4），压力传感器（11）用于检测副钢丝（5）。2.根据权利要求1一种缆索钢丝间弯曲微动疲劳试验装置，其特征在于：所述第一支撑夹具（1）和第二支撑夹具（2）包括连续夹具基座（18），连续夹具基座（18）顶部具有条形的槽道一（19），副钢丝（5）置于槽道一（19）中，槽道一（19）中间位置具有缺口槽（20），测试钢丝（4）的一部分置于缺口槽（20）中，缺口槽（20）的槽向与槽道一（19）相互垂直，所述连续夹具基座（18）的一端的锚固板一（7），锚固板一（7）上具有锚具一（9），所述连续夹具基座（18）另一端为固定端板一（6），固定端板一（6）上具有定位副钢丝（5）的固定盖板一（21），所述连续夹具基座（18）底部的定位柱（23）。3.根据权利要求1一种缆索钢丝间弯曲微动疲劳试验装置，其特征在于：所述加载夹具（3）底面两侧各设有一个非连续夹具基座（25），非连续夹具基座（25）的下表面为条形的槽道二（24），测试钢丝（4）置于两个非连续夹具基座（25）的槽道二（24）中，槽道二（24）与槽道一（19）相对设置，其中一个非连续夹具基座（25）的外侧具有锚固板二（26），锚固板二（26）上具有锚具二（27），其中另一个非连续夹具基座（25）的外侧具有固定端板二（28），固定端板二（28）上具有定位测试钢丝（4）的固定盖板二（29），所述加载夹具（3）上还设有用于将测试钢丝（4）限位于缺口槽（20）中的压螺杆（10）。4.根据权利要求1一种缆索钢丝间弯曲微动疲劳试验装置，其特征在于：所述加载杆（13）上端与作动器（12）相连，下端作用在测试钢丝（4）上往复运动，间歇性下压使测试钢丝（4）发生弯曲微动疲劳。5.根据权利要求1一种缆索钢丝间弯曲微动疲劳试验装置，其特征在于：所述底座（14）上设置两个用于定位第一支撑夹具（1）和第二...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘中祥，郭彤，徐伟杰，刘杰，李川，任泓宇，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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