CN203758854U - 一种组装式抗剪疲劳测试仪 - Google Patents

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李晓军
张卫国
王晓华
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Abstract

本实用新型公开了一种组装式抗剪疲劳测试仪，包括用于水平套装被测试件的五个试件套筒配件、用于施加在试件套筒配件上进而对被测试件施加循环荷载，通过信息采集***，采集试验过程中的压力值和循环加载次数，进而确定试件疲劳强度，被测试件为呈水平向布设的圆柱状试件，五个试件套筒配件均为拱形，测试套筒配件上均开设有与被测试件相配合且偏心布设的半圆孔，测试套筒配件中任意两个的下端面连接有安装在施压机构上的水平限位板，测试套筒配件中两个为一组、同一组的套筒配件结构和尺寸均相等。本实用新型结构简单、设计合理且测试结果稳定可靠，能解决现有材料疲劳强度测试方法存在的操作不便、测试结果不可靠等问题。

Description

一种组装式抗剪疲劳测试仪
技术领域
本实用新型属于道路工程材料疲劳强度剪切测试技术领域，尤其是涉及一种组装式抗剪疲劳测试仪。
背景技术
道路工程材料疲劳强度测定是描述道路工程材料力学特性的重要参数之一，在道路工程中，道路工程材料的疲劳强度测定是防止道路早期破坏的重要设计参数。但目前，尚无统一的工程材料疲劳强度测试方法及其相应的测试装置，且受试验机的限制，试件一般只能采用立方体，因而现如今在实验室对道路工程材料疲劳强度进行测试时，均不同程度地存在测试标准不统一、操作不便、技术复杂、仪器制造工艺繁杂、测试结果不可靠等多种缺陷和不足。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种组装式抗剪疲劳测试仪。该组装式疲劳强度测试仪结构简单、设计合理、使用操作简便灵活、自动化程度高、且测试结果稳定可靠，具有较强的实用性，能有效解决现有道路工程材料疲劳强度测试方法存在的测试标准不统一、操作不便、仪器制造工艺繁杂、测试结果不可靠等实际问题。
为解决上述现有技术上的不足，本实用新型采用的技术方案是：一种组装式抗剪疲劳测试仪，其特征在于：包括五个用于水平套装被测试件的试件套筒配件，以及用于施加在试件套筒配件上进而对被测试件施加循环荷载的施压机构，所述循环加载的施压机构为配有可编程逻辑控制器(PLC)的加载控制箱和气动加载装置，所述施压机构上带有测力装置、频率测试功能以及电子显示屏，所述被测试件为呈水平向布设的圆柱状试件，所述试件套筒配件均为拱形，所述五个测试套筒配件上均开设有与被测试件相配合且偏心布设的半圆孔，分为三组，一组和二组为两个测试套筒配件，三组为一个测试套筒配件，一组和二组中的测试套筒配件的下端面连接有安装在施压机构上的水平限位板，所述同组测试套筒配件的结构和尺寸均相等。
上述的一种组装式抗剪疲劳测试仪，其特征在于：所述施压机构包括气动上压头和与所述上压头呈同轴布设的下压头，所述下压头为固定设置且气动上压头为所述施压机构的施压元件，所述水平限位板安装在下压头上。
上述的一种组装式抗剪疲劳测试仪，其特征在于：所述施压机构为受PLC控制的空气压力机，所述PLC装置具有显示压力大小和加载频率以及加载次数统计的功能。
上述的一种组装式抗剪疲劳测试仪，其特征在于：所述测试套筒配件上靠近半圆孔的一端面均设置有至少两个螺纹孔，所述测试套筒配件上远离半圆孔的一端面设置有至少两个螺纹孔，所述水平限位板上设置有至少四个且与所述螺纹孔相对应的安装孔。
上述的一种组装式抗剪疲劳测试仪，其特征在于：所述试件套筒配件三组位于试件套筒配件一组和试件套筒配件二组之间，所述试件套筒配件一组和试件套筒配件二组与水平限位板相连接，所述试件套筒配件三组的上端面伸出试件套筒配件一组和试件套筒配件二组，所述试件套筒配件三组的下端面与水平限位板之间具有间隙。
上述的一种组装式抗剪疲劳测试仪，其特征在于：所述试件套筒配件一组和试件套筒配件二组上的螺纹孔，通过销轴与水平限位板左侧部和右侧部的安装孔相连接。
上述的一种组装式抗剪疲劳测试仪，其特征在于：所述试件套筒配件上的螺纹孔通过销轴与水平限位板两侧的安装孔相连接。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型结构简单、安装方便且投入成本低。
2、本实用新型的制造工艺简单快捷，便于投入大批量生产，且适用于多种规格试件，测试数据可靠且实验结果稳定。
3、本实用新型使用操作简便且实用价值高，无污染，对周围环境影响小；并且试验数据由测力装置直接读出，简便、准确。
4、本实用新型能够随时安装拆卸，可直接快速在施工现成使用，方便快捷，测试结果精确。
5、自动化程度高，使用效果好，本实用新型采用的加载方式为通过两组固定试件套筒对装于试件套筒内的试件进行水平限位固定，并通过接有PLC控制装置的施压机构对试件中部施加循环加载，通过信息采集***采集循环加载力的大小以及循环加载次数，从而确定疲劳强度。
综上所述，本实用新型结构简单、设计合理、自动化程度高、制造耗材量小、使用操作简便且测试结果稳定可靠，能有效解决现有道路工程材料疲劳强度测试方法存在的测试标准不统一、操作不便、仪器制造工艺繁杂、耗材量大、测试结果不可靠等实际问题。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型实施方式的整体结构示意图。
图2为本实用新型实施方式中试件套筒配件一组、试件套筒配件二组和试件套筒配件三组的组合关系示意图。
图3为本实用新型试件套筒配件一组(试件套筒配件二组、试件套筒配件三组)的结构示意图。
图4为本实用新型水平限位板的结构示意图。
附图标记说明：
1-被测试件； 2-试件套筒配件； 2-1套筒配件一组；
2-2套筒配件二组； 2-3套筒配件三组； 3-水平限位板
4-施压机构； 4-1气动上压头； 4-2下压头；
4-3支架 5-支架底板； 6-PLC加载控制箱；
7-螺纹孔； 8-半圆孔； 9-安装孔。
具体实施方式
如图1所示的一种组装式抗剪疲劳测试仪，包括用于水平套装被测试件(1)的试件套筒配件一组(2-1)、试件套筒配件二组(2-2)和试件套筒配件三组(2-3)，以及用于施加在试件套筒配件上进而对被测试件施加循环荷载的施压机构(4)，所述循环加载的施压机构为配有可编程逻辑控制器(PLC)的加载控制箱(6)和气动加载装置，所述施压机构上带有测力装置、频率测试功能以及电子显示屏，所述被测试件(1)为呈水平向布设的圆柱状试件，所述试件套筒配件均为拱形，所述测试套筒配件上均开设有与被测试件(1)相配合且偏心布设的螺纹孔(7)，所述测试套筒配件一组(2-1)和测试套筒配件二组(2-2)中任意一组的下端面连接有安装在施压机构(4)上的水平限位板(3)，所述同组中的测试套筒配件的结构和尺寸均相等。
如图1所示，所述气动加载装置(4)包括气动上压头(4-1)和与所述上压头(4-1)呈同轴布设的下压头(4-2)，所述下压头(4-2)为固定设置且上压头(4-1)为所述气动加载装置(4)的施压元件，所述水平限位板(3)安装在下压头(4-2)上。所述气动加载装置(4)为配有可编程逻辑控制器(PLC)的加载控制箱和气动加载装置，所述下压头(4-2)加载装置的底座，所述测力装置为PLC加载控制箱自带的测试设备。所述气动加载装置(4)也可以为其他循环加载压力机。
结合图2、图3和图4，本实施例中，所述测试套筒配件一组(2-1)和测试套筒配件二组2-2的下端面均设置有至少两个螺纹孔(7)，所述测试套筒配件、水平限位板(3)上设置有至少四个且与所述螺纹孔(7)相对应的安装孔(9)。
如图2所示，所述试件套筒配件三组(2-3)位于试件套筒配件一组(2-1)和试件套筒配件二组(2-2)之间，所述试件套筒配件一组(2-1)和试件套筒配件二组(2-2)与水平限位板(3)相连接，所述试件套筒配件三组(2-3)的上端面伸出试件套筒配件一组(2-1)和试件套筒配件二组(2-2)，所述试件套筒配件三组(2-3)的下端面与水平限位板3之间具有间隙。所述试件套筒配件一组(2-1)和试件套筒配件二组(2-2)上的螺纹孔(7)通过销轴与水平限位板(3)左侧部和右侧部的安装孔(9)相连接。
本实施例中，该疲劳测试仪适用于双向剪切测试，在实际使用过程中，所述被测试件(1)的直径为101.5mm±1mm且其长度为70mm±5mm、80mm±5mm或150mm±10mm；所述试件套筒配件一组(2-1)和试件套筒配件二组(2-2)之间的间距与试件套筒配件三组(2-3)的宽度相同。实际测试时，所述被测试件(1)为水泥混凝土、沥青混凝土、改良土或重塑土试样。所述试件套筒配件一组(2-1)的左侧和试件套筒配件二组(2-2)的右侧水平方向都不需要对待测试件(1)进行限位装置，因此本实用新型适用于多种长度规格的试件。
本实施例的加载方式是：通过试件套筒配件一组(2-1)和试件套筒配件二组(2-2)对被测试件(1)的中部进行水平限位固定，并通过施压机构(4)对被测试件(1)施加循环加载，根据疲劳强度的经验值对试件中端施加垂直循环加载力，当试件发生疲劳剪切断裂时，采集循环加载力的大小以及循环加载次数，从而确定被测试件(1)疲劳强度。
本实用新型的工作原理如下：根据相关弹性力学知识和有限元计算结果，在圆柱状被测试件(1)中部被试件套筒配件三组(2-3)施加荷载且对试件两端垂向固定时，对试件中段施加循环荷载力，当试件发生断裂时，采集循环加载力以及加载次数，根据试件发生断裂时所受的荷载力与加载次数之间存在一定的对应关系，能简便推算出疲劳强度，并能相应推断出试件破坏时的抗剪能力，实验结果非常稳定。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种组装式抗剪疲劳测试仪，其特征在于：包括用于水平套装被测试件(1)的试件套筒配件(2)，以及用于施加在试件套筒配件(2)上进而对被测试件(1)施加循环荷载的施压机构(4)，所述被测试件(1)为呈水平向布设的圆柱状试件，所述试件套筒配件(2)均为拱形，所述测试套筒配件(2)上均开设有与被测试件(1)相配合且偏心布设的半圆孔(8)，所述五个测试套筒配件(2)中分为三组，同组的试套筒配件(2)中均开设有与被测试件相配合且偏心布设的半圆孔，一组和二组下端面连接有安装在施压机构(4)上的水平限位板(3)，所述三组测试套筒配件(2)中同组的试套筒配件(2)结构和尺寸均相等。
2.根据权利要求1所述的一种组装式抗剪疲劳测试仪，其特征在于：所述施压机构(4)包括气动上压头(4-1)和与所述气动上压头(4-1)呈同轴布设的下压头(4-2)，所述下压头(4-2)固定设置且气动上压头(4-1)为所述施压机构(4)的施压元件，所述水平限位板(3)安装在下压头(4-2)上。
3.根据权利要求1所述的一种组装式抗剪疲劳测试仪，其特征在于：所述循环加载的施压机构(4)为配有可编程逻辑控制器(PLC)的加载控制箱和气动加载装置，所述施压机构上有显示压力大小和加载频率以及加载次数统计的功能，所述施压机构的施压元件位于拱形试件套筒三的正上方。
4.根据权利要求2所述的一种组装式抗剪疲劳测试仪，其特征在于：所述施压机构包括PLC气动加载装置(4)、气动上压头(4-1)和与所述气动上压头(4-1)呈同轴布设的下压头(4-2)，所述下压头(4-2)固定不动且气动上压头(4-1)为所述施压机构的施压元件。
5.根据权利要求1所述的一种组装式抗剪疲劳测试仪，其特征在于：所述施压机构为PLC气动加载装置(4)或可循环加载的压力机，且当所述施压机构为PLC气动加载装置(4)时，下压头(4-2)为测试仪的底座。
6.根据权利要求1或2所述的一种组装式抗剪疲劳测试仪，其特征在于：所述测试套筒配件(2)上靠近半圆孔(8)的一端面均设置有至少两个螺纹孔(7)，所述测试套筒配件(2)，所述水平限位板(3)上设置有至少五个且与所述螺纹孔(7)相对应的安装孔(9)。
7.根据权利要求6所述的一种组装式抗剪疲劳测试仪，其特征在于：所述试件套筒配件一组(2-1)和试件套筒配件二组(2-2)上的螺纹孔(7)通过销轴与水平限位板(3)左侧部和右侧部的安装孔(9)相连接。
8.根据权利要求7所述的一种组装式抗剪疲劳测试仪，其特征在于：所述试件套筒配件一组(2-1)位于试件套筒配件二组(2-2)和试件套筒配件三组(2-3)之间，所述试件套筒配件一组(2-1)和试件套筒配件二组(2-2)与水平限位板(3)相连接，所述试件套筒配件三组(2-3)的上端面伸出试件套筒配件一组(2-1)和试件套筒配件二组(2-2)，所述试件套筒配件三组(2-3)的下端面与水平限位板(3)之间具有间隙。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104359770A (zh) * 2014-10-08 2015-02-18 绍兴文理学院 用于圆形结构面试样的岩石结构面直剪仪平面剪切头配套装置及直剪试验方法
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CN107941632B (zh) * 2017-12-18 2024-04-12 西安建筑科技大学 一种原竹顺纹方向抗剪试验装置

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