一种悬索桥吊索销接连接件销轴剪切试验试验方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种悬索桥吊索销接连接件销轴剪切试验试验方法及装置，包括：首先，根据被测试销轴构件的剪切性能设计试验模具金属板材的尺寸；其次，切削销轴构件，用以粘贴应变片并固定其旋转；再次，试验过程中采用分级加载，对实测应变数值进行验证，若误差较大及时调整试验装置；最终，试验销轴构件出现明显屈服，直接加载至断裂，数据处理输出剪应力

【技术实现步骤摘要】
一种悬索桥吊索销接连接件销轴剪切试验试验方法及装置


[0001]本专利技术涉及金属材料力学性能试验及检测
，具体涉及一种吊索销接构件的剪切应变试验模具及试验方法及装置。

技术介绍

[0002]悬索桥是以主缆作为主要受拉承重构件的桥梁类型，其上部结构主要由加劲梁、主缆索、桥塔、吊索及锚碇组成。在悬索桥中，主缆与吊索销接式是常用的连接方式之一，其由锚头、销接连接件、单耳板、叉形耳板和销轴等组成。传力途径为吊索
→
销接连接件
→
耳板
→
主缆，连接件与耳板间通过销轴连接。吊索作为悬索桥的重要承担荷载及可变荷载的重要构件，其销轴构件是关键的传力构件，在正常使用工况下销轴构件以承受剪切力为主，为防止其在交变荷载作用下销轴发生剪切破坏，需测量销轴构件的剪切性能。
[0003]现有针对吊索连接系统中销轴的剪切性能试验装置过于笨重，难以保证试验过程中销轴构件只发生剪切破坏，并且试验过程销轴易发生转动，固定板之间易发生错动，试验的可靠性低。目前缺乏一种直观有效测量吊索销轴构件剪切应变的方法，难以直观简易的评估销轴剪切性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供本专利技术提出了一种悬索桥吊索销接连接件销轴剪切试验方法及装置，该方法能够保证销轴构件只发生单一的剪切破坏，以更为有效直观的方式测量销轴的剪切应变，评估销轴构件的剪切性能。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]一种悬索桥吊索销接连接件销轴剪切试验试验方法，步骤1：通过试验所测的销轴式连接构件的尺寸对金属定板的宽度、厚度验算设计，推算出金属板开口处截面的抗拉强度大于销轴抗剪强度；步骤2：对所测试的销轴进行3次切削处理，分别切削出用于粘贴应变片的两个平面，及用于固定销轴转动的一个凹槽；步骤3：安装试验构件并连接采集仪，液压伺服测试系统与动态信号采集系统同时开启，加载方式为分级加载，计算出销轴弹性阶段的应变数值变化理论曲线，再每次加载过程中进行验证，以确保完成销轴发生纯剪切破坏的目的；步骤4：当加载过程中液压伺服测试系统输出的荷载
‑
位移曲线出现明显屈服阶段，则停止分级加载方案，持续加载直至销轴发生剪切破坏，输出荷载
‑
位移曲线与应变
‑
时间曲线，经过数据分析，得到最终的剪切应变
‑
剪切应力曲线。
[0007]作为本专利技术的进一步优选，步骤1中所述根据所测试的销轴构件的尺寸，计算出销轴所需剪切破坏的剪切应力τ
P
，推导出此时需要的荷载F，根据预设的固定板截面尺寸，求出此固定板开孔处的截面应力σ，若截面应力大于容许应力，即，σ＞[σ]，则重新设计固定板截面尺寸。
[0008]作为本专利技术的进一步优选，步骤2中所述根对销轴构件进行三次切割，首先，对称式对销轴两端圆截面切削出两个贯通式的凹槽；其次靠近销轴的一端垂直于前两个切割
面，切削出一个贯通的凹槽；最终，在预设剪切面粘贴应变片。
[0009]作为本专利技术的进一步优选，步骤3中所述计算出销轴剪切应变与荷载的理论公式，计算出弹性阶段荷载与应变的关系式，得到预设分级加载应变终值，将理论值ε
p
与实测值ε
m
进行对比，其误差小于
±
5％时，表明销轴构件发生纯剪切变形，复核试验目的。
[0010]作为本专利技术的进一步优选，步骤4中所述计算出销轴发生销轴产生塑性变形的所需的屈服荷载F
y
，当分级荷载加载至预设的屈服荷载附近时，注意观察液压伺服系统输出的荷载
‑
位移曲线，当荷载
‑
位移曲线出现明显的屈服段时，取消分级加载方案，一直加载至销轴发生剪切破坏，试验数据分析处理，得到剪切应变
‑
剪切应力曲线。
[0011]作为本专利技术的进一步优选，计算出销轴剪切应变与荷载的理论公式，由于本试验装置为双剪切破坏装置，剪切面荷载为系统输出荷载的一半，即理论应变值为ε
p
：
[0012][0013]式中，A
s
为销轴的截面积；G为销轴的剪切模量，在分级加载过程中验证剪切应变的理论值ε
p
与实测值ε
m
，其相对误差在
±
5％内，认为此时销轴构件发生纯剪切破坏。
[0014]一种悬索桥吊索销接连接件销轴剪切试验试验装置，包括上部构件、下部构件、固定螺钉、夹持螺钉和固定旋转金属片，上部构件包括一个开圆孔的上金属固定板；下部构件包括互相焊接而成的三片金属板，三片金属板均开设有对应的圆孔，三片金属板分别为右金属夹持板、左金属夹持板和下金属固定板；固定旋转金属片通过固定螺钉安装在左金属夹持板和右金属夹持板上，且上金属固定板、左金属夹持板和右金属夹持板上均设有对应的矩形开孔，用夹持螺钉固定，施加夹持力。
[0015]作为本专利技术的进一步优选，还包括液压伺服测试系统，上金属固定板和下金属固定板用于固定在液压伺服测试系统上。
[0016]本专利技术具有如下有益效果：
[0017]本专利技术方法通过设计改进型剪切试验装置进行吊索销轴式连接构件的剪切试验并改进试验方法和装置，与传统剪切试验方法相比，该方法能够直观的测量销轴构件剪切应变，改进的试验装置可以保证销轴构件在试验过程中只发生单一的剪切破坏，并且该试验方法可以在试验过程中对试验结果进行检验，以确保销轴只发生剪切破坏。
附图说明
[0018]图1是一种吊索销轴式连接构件的剪切应变试验模具及试验方法的方法流程图；
[0019]图2是四组金属板及转动固定片组合而成的剪切试验装置俯视图；
[0020]图3是四组金属板及转动固定片组合而成的剪切试验装置侧视图；
[0021]图4是吊索销轴连接构件在三次切削后的俯视图；
[0022]图5是吊索销轴连接构件在三次切削后的侧视图。
[0023]其中有：1上金属固定板、2右金属夹持板、3左金属夹持板、4下金属固定板、5圆孔、6固定旋转金属片、7固定螺钉、8夹持螺钉、9矩形开孔。
具体实施方式
[0024]下面结合附图和具体较佳实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0025]本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本专利技术的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本专利技术的保护范围。
[0026]如图1
‑
5所示，一种悬索桥吊索销接连接件销轴剪切试验试验方法，包括：
[0027]步骤1：通过试验所测的销轴式连接构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种悬索桥吊索销接连接件销轴剪切试验试验方法，其特征在于：步骤1：通过试验所测的销轴式连接构件的尺寸对金属定板的宽度、厚度验算设计，推算出金属板开口处截面的抗拉强度大于销轴抗剪强度；步骤2：对所测试的销轴进行3次切削处理，分别切削出用于粘贴应变片的两个平面，及用于固定销轴转动的一个凹槽；步骤3：安装试验构件并连接采集仪，液压伺服测试系统与动态信号采集系统同时开启，加载方式为分级加载，计算出销轴弹性阶段的应变数值变化理论曲线，再每次加载过程中进行验证，以确保完成销轴发生纯剪切破坏的目的；步骤4：当加载过程中液压伺服测试系统输出的荷载
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位移曲线出现明显屈服阶段，则停止分级加载方案，持续加载直至销轴发生剪切破坏，输出荷载
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位移曲线与应变
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时间曲线，经过数据分析，得到最终的剪切应变
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剪切应力曲线。2.根据权利要求1所述的一种悬索桥吊索销接连接件销轴剪切试验试验方法，其特征在于：步骤1中所述根据所测试的销轴构件的尺寸，计算出销轴所需剪切破坏的剪切应力τ
P
，推导出此时需要的荷载F，根据预设的固定板截面尺寸，求出此固定板开孔处的截面应力σ，若截面应力大于容许应力，即，σ＞[σ]，则重新设计固定板截面尺寸。3.根据权利要求1所述的一种悬索桥吊索销接连接件销轴剪切试验试验方法，其特征在于：步骤2中所述对销轴构件进行三次切割，首先，对称式对销轴两端圆截面切削出两个贯通式的凹槽；其次靠近销轴的一端垂直于前两个切割面，切削出一个贯通的凹槽；最终，在预设剪切面粘贴应变片。4.根据权利要求1所述的一种悬索桥吊索销接连接件销轴剪切试验试验方法，其特征在于：步骤3中所述计算出销轴剪切应变与荷载的理论公式，计算出弹性阶段荷载与应变的关系式，得到预设分级加载应变终值，将理论值ε
p
与实测值ε
m
进行对比，其误差小于
±
5％时，表明销轴构件发生纯剪切变形，达到复核试验目的...

【专利技术属性】
技术研发人员：周小燚，钱盛域，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：