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一种模拟板件试验时简支边界条件的装置.pdf

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一种 模拟 试验 时简支 边界条件 装置
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摘要
申请专利号:

CN201710014497.6

申请日:

2017.01.09

公开号:

CN106706419A

公开日:

2017.05.24

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法?#19978;?#24773;: 实质审查的生效IPC(主分类):G01N 3/04申请日:20170109|||公开
IPC分类号: G01N3/04 主分类号: G01N3/04
申请人: 中国铁道科学研究院铁道建筑研究所; 中国铁道科学研究院
发明人: 曾志斌; ?#20998;?#24378;; 方兴; 郭辉
地址: 100080 ?#26412;?#24066;海淀区大柳树路2号二区303幢
优?#28909;ǎ?/td>
专利代理机构: ?#26412;?#21531;泊知识产权代理有限公司 11496 代理人: 王程远;胡玉章
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法律状态
申请(专利)号:

CN201710014497.6

授权公告号:

|||

法律状态公告日:

2017.06.16|||2017.05.24

法律状态类型:

实质审查的生效|||公开

摘要

本发明涉及一种模拟板件试验时简支边界条件的装置,两侧固定装置上下分别固定有上夹具和下夹具;所述上夹具包括上立板和上平板,且所述上立板和上平板焊接成直角形,直角形内焊接有若干个平行设置的上加劲板,所述上加劲板分别与上立板、上平板焊接连接;上平板的下表面焊接有上圆钢棒;所述下夹具包括下立板和下平板,且所述下立板和下平板焊接成直角形,直角形内焊接有若干个平行设置的下加劲板,所述下加劲板分别与下立板、下平板焊接连接;下平板的上平面焊接有下圆钢棒;板件放置于上平板和下平板之间且?#24230;?#19978;圆钢棒和下圆钢棒之间。本发明所述装置使用范围广?#28023;?#19981;仅适用于不同板厚的试件试验,而且适用于曲板试件的试验。

权利要求书

1.一种模拟板件试验时简支边界条件的装置,其特征在于,包括:
两侧固定装置(1),其包括两个支架钢板,两个支架钢板互相平行且竖立放置,沿每个
支架钢板的上下两侧分别固定有上夹具(2)和下夹具(3);
所述上夹具(2)包括上立板(21)和上平板(22),且所述上立板(21)和上平板(22)焊接
成直角形,直角形内焊接有若干个平行设置的上加劲板(23),所述上加劲板(23)分别与上
立板(21)、上平板(22)焊接连接;上平板(22)的下表面焊接有上圆钢棒(24);
所述下夹具(3)包括下立板(31)和下平板(32),且所述下立板(31)和下平板(32)焊接
成直角形,直角形内焊接有若干个平行设置的下加劲板(33),所述下加劲板(33)分别与下
立板(31)、下平板(32)焊接连接;下平板(32)的上平面焊接有下圆钢棒(34);
板件(4)放置于上平板(22)和下平板(32)之间且?#24230;?#19978;圆钢棒(24)和下圆钢棒(34)之
间。
2.根据权利要求1所述的模拟板件试验时简支边界条件的装置,其特征在于,所述两侧
固定装置(1)为整体钢框架或预埋有连接钢板的钢筋混凝?#20004;?#26500;。
3.根据权利要求1所述的模拟板件试验时简支边界条件的装置,其特征在于,所述板件
(4)为钢、铝、复合材料制成的平板或曲板,或是钢、铝、复合材料制成的带加劲肋的平板或
曲板。
4.根据权利要求1所述的模拟板件试验时简支边界条件的装置,其特征在于,上平板
(22)和下平板(32)的对应位置分别设有高强度螺栓孔、定位孔,且上平板(22)和下平板
(32)的高强度螺栓孔、定位孔、圆钢棒上下对齐。
5.根据权利要求4所述的模拟板件试验时简支边界条件的装置,其特征在于,上平板
(22)和下平板(32)的定位孔与高强度螺栓孔不在一条直线上,定位孔的位置靠近板件(4)
的中轴线。
6.根据权利要求1所述的模拟板件试验时简支边界条件的装置,其特征在于,上立板
(21)和下立板(31)均通过高强度螺栓固定在两侧固定装置,其中,上立板(21)上设有椭圆
形高强度螺栓孔(25),以调整上夹具(2)的位置适应于不同板厚试件。
7.根据权利要求1所述的模拟板件试验时简支边界条件的装置,其特征在于,
上平板(22)、下平板(32)、上圆钢棒(24)、下圆钢棒(34)均为水平?#27169;?#36866;应于直板试件;
上平板(22)、下平板(32)、上圆钢棒(24)、下圆钢棒(34)呈弧形适应于不同曲率的曲板
试件。
8.根据权利要求1所述的模拟板件试验时简支边界条件的装置,其特征在于,所述板件
(4)与上立板(21)、上平板(22)间的高强度螺栓之间设有水平限位装置,且所述板件(4)的
板沿与所述水平限位装置紧贴。

说明书

一种模拟板件试验时简支边界条件的装置

技术领域

本发明涉及一种模拟板件试验时简支边界条件的装置。

背景技术

板式结构是工程结构常用的结构形式,既能承受面外荷载,也能承受面内荷载。当
板承受面外荷载或面内拉伸荷载时,当荷载达到一定程度,表面?#23435;?#24212;力超过材料的极限
拉伸强度,板会发生拉伸破坏;当板承受面内压荷载时,一种情况是板的宽厚比较小,当荷
载加至表面?#23435;?#24212;力达到材料的极限压缩强度,板会发生压缩破坏;另一种情况是板的宽
厚比较大,当荷载加至一定程度,表面?#23435;?#24212;力还没有达到材料的极限压缩强度时,板会突
然发生较大变形而失去承载能力,这种现象称为屈曲或失稳。

在研究或实?#24335;?#26500;设计中,经常通过试验来验证板式结构的极限强度或稳定系
数。在进行板件试验时,边界条件的模拟至关重要,典型边界条件主要有简支、固定和自由
三种。若试件为实际板式结构中的一部分,两侧为非自由边时,则一般将其边界条件假定为
简支。目前国内外在进行板件的静载或稳定性试验时,一般将试件下端设置为铰接,在上端
进行加载,对板件两侧边界条件的处理有三种方式,第一种是直接使其自由,不施加任何约
束,这种处理方?#25509;?#23454;?#24335;?#26500;相差较大,试验过程中板件的自由边会首先失稳,从而不能达
到试验目?#27169;坏?#20108;种是采用多点?#38469;?#21363;在板件两侧边每隔一定距离采用丝杠压紧板件,这
种处理方式也与实?#24335;?#26500;不符,而且不同丝杠的预压力难以控制?#19978;?#21516;,也不适用与曲板
结构?#22351;?#19977;种是采用带?#24230;?#30340;夹具将试件两侧边夹住,这种处理方式尽管与实?#24335;?#26500;相符,
但是结构复杂,板件的定位较难,而且不适用于曲板结构。

发明内容

为解决上述问题,本发明的目的在于提供一种模拟板件试验时简支边界条件的装
置,通过模拟两侧简支边界条件,实?#33267;?#27169;拟板件四边?#38469;?#23454;?#33267;?#19981;同板厚试验通用,直
板、曲板试件通用,试验?#24418;?#23450;、?#26082;?#27169;拟简支边界的目标。

本发明的目的是通过以下技术方案实现?#27169;?br />

一种模拟板件试验时简支边界条件的装置,包括:

两侧固定装置,其包括两个支架钢板,两个支架钢板互相平行且竖立放置,沿每个
支架钢板的上下两侧分别固定有上夹具和下夹具;

所述上夹具包括上立板和上平板,且所述上立板和上平板焊接成直角形,直角形
内焊接有若干个平行设置的上加劲板,所述上加劲板分别与上立板、上平板焊接连接;上平
板的下表面焊接有上圆钢棒;

所述下夹具包括下立板和下平板,且所述下立板和下平板焊接成直角形,直角形
内焊接有若干个平行设置的下加劲板,所述下加劲板分别与下立板、下平板焊接连接;下平
板的上平面焊接有下圆钢棒;

板件放置于上平板和下平板之间且?#24230;?#19978;圆钢棒和下圆钢棒之间。

进一步?#27169;?#25152;述两侧固定装置为整体钢框架或预埋有连接钢板的钢筋混凝?#20004;?br />构。

进一步?#27169;?#25152;述板件为钢、铝、复合材料制成的平板或曲板,或是钢、铝、复合材料
制成的带加劲肋的平板或曲板。

进一步?#27169;?#19978;平板和下平板的对应位置分别设有高强度螺栓孔、定位孔,且上平板
和下平板的高强度螺栓孔、定位孔、圆钢棒上下对齐。

进一步?#27169;?#19978;平板和下平板的定位孔与高强度螺栓孔不在一条直线上,定位孔的
位置靠近板件的中轴线,以释放板件的横向变形。

进一步?#27169;?#19978;立板和下立板均通过高强度螺栓固定在两侧固定装置,其中,上立板
上设有椭圆形高强度螺栓孔,以调整上夹具的位置适应于不同板厚试件。

进一步?#27169;?#19978;平板、下平板、上圆钢棒、下圆钢棒均为水平?#27169;?#36866;应于直板试件;

上平板、下平板、上圆钢棒、下圆钢棒呈弧形适应于不同曲率的曲板试件。

进一步?#27169;?#25152;述板件与上立板、上平板间的高强度螺栓之间设有水平限位装置,且
所述板件的板沿与所述水平限位装置紧贴。水平限位装置释放板件边沿?#38469;?#20351;其可以自
由变形。

本发明的有益效果为:

(1)所述装置通过上下两根圆钢棒夹紧试件,圆钢棒与试验板件之间为线接触,而
不是点接触或局部面接触,板件两侧垂直于板面的位移受到?#38469;?#32780;转动和垂直于加载方
向的位移没有受到?#38469;?#20174;而真?#26723;?#27169;拟了板件试验时两侧的简支边界条件。

(2)所述装置采用在定位孔插入定位销的方法,能保证试件的安装位置?#26082;貳?br />

(3)所述装置通过在上立板上设置椭圆形高强度螺栓孔,从而可调整上夹具的位
置,能够适用于不同板厚的板件。

(4)所述装置通过将上平板、下平板、上圆钢棒、下圆钢棒设计成圆弧形,能够适用
于曲板结构的静载和稳定性试验。

(5)所述装置与两侧固定装置之间、所述装置上夹具与下夹具之间采用高强度螺
栓连接,具有足够的强度和刚度,保证了试验工装不会发生变形,影响试验数据的?#26082;?#24615;。

(6)所述装置的夹具采用立板、平板和加劲板组成,具有足够的强度和刚度,以抵
抗试件两侧垂直于板面的位移。

(7)本发明所述装置构造简单,设计与制作可行性强,并且性能可靠。

(8)本发明所述装置刚性好,传力可靠,各部件之间通过螺栓或焊接连接、固定,结
构紧凑,操作方便。

(9)本发明所述装置通过设置水平限位装置释放了板件边沿?#38469;?#20351;其可以自由
变形,与实?#26159;?#20917;相比具有较好的拟合性。

(10)本发明所述装置使用范围广?#28023;?#19981;仅适用于不同板厚的试件试验,而且适用
于曲板试件的试验,弥补了以往曲板试验的空?#20445;?#25171;破了以往用直板代替曲板试验的?#32622;媯?br />从而提高了曲板试验结果的可靠性。

附图说明

图1a为模拟直板试验时简支边界条件的装置纵立面图;

图1b为模拟直板试验时简支边界条件的装置横截面图;

图1c为图1a中C-C剖面结构图;

图2a为模拟曲板试验时简支边界条件的装置纵立面图;

图2b为图2a中B-B剖面结构图;

图2c为图2a中C-C剖面结构图;

图2d为图2a中D-D剖面结构图;

图2e为图2a中E-E剖面结构图;

其中,1-两侧固定装置、2-上夹具、21-上立板、22-上平板、23-上加劲板、24-上圆
钢棒、25-上立板椭圆形高强度螺栓孔、26-上平板圆形高强度螺栓孔、27-上平板定位孔、
28-下夹具、31-下立板、32-下平板、33-下加劲板、34-下圆钢棒、35-下立板圆形高强度螺栓
孔、36-下平板圆形高强度螺栓孔、37-下平板定位孔、4-板件、5-高强度螺栓。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对
本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不
用于限定本发明。

一种模拟板件试验时简支边界条件的装置,如图2b所示,包括:

两侧固定装置1,其可为整体钢框架或预埋有连接钢板的钢筋混凝?#20004;?#26500;,包括两
个支架钢板,两个支架钢板互相平行且竖立放置,沿每个支架钢板的上下两侧分别固定有
上夹具2和下夹具3;

所述上夹具2包括上立板21和上平板22,且所述上立板21和上平板22焊接成直角
形,直角形内焊接有若干个平行设置的上加劲板23,所述上加劲板23分别与上立板21、上平
板22焊接连接;上平板22的下表面焊接有上圆钢棒24;

所述下夹具3包括下立板31和下平板32,且所述下立板31和下平板32焊接成直角
形,直角形内焊接有若干个平行设置的下加劲板33,所述下加劲板33分别与下立板31、下平
板32焊接连接;下平板32的上平面焊接有下圆钢棒34;

板件4放置于上平板22和下平板32之间且?#24230;?#19978;圆钢棒24和下圆钢棒34之间。

所述板件4为钢、铝、复合材料制成的平板或曲板,或是钢、铝、复合材料制成的带
加劲肋的平板或曲板。

上平板22和下平板32的对应位置分别设有圆形高强度螺栓孔、定位孔,且上平板
22和下平板32的圆形高强度螺栓孔、定位孔、圆钢棒上下对齐。

上平板22和下平板32的定位孔与高强度螺栓孔不在一条直线上,定位孔的位置靠
近板件4的中轴线。

上立板21和下立板31均通过高强度螺栓固定在两侧固定装置,其中,上立板21上
设有椭圆形高强度螺栓孔25,以调整上夹具2的位置适应于不同板厚试件。

上平板22、下平板32、上圆钢棒24、下圆钢棒34均为水平?#27169;?#36866;应于直板试件;或上
平板22、下平板32、上圆钢棒24、下圆钢棒34也可制成弧形?#27169;?#20197;适应于不同曲率的曲板试
件。

所述板件4与上立板21、上平板22间的高强度螺栓之间设有水平限位装置,且所述
板件4的板沿与所述水平限位装置紧贴。

试验时所述装置的安装步骤为:

(1)将下夹具通过高强度螺栓拧紧固定于两侧固定装置上;

(2)将板件置于下夹具上面;

(3)将上夹具通过高强度螺栓临时固定于两侧固定装置上;

(4)在上平板和下平板对应定位孔插入定位销,将板件左右位置固定就位;

(5)在上平板、下平板对应高强度螺栓孔插入高强度螺栓,并拧紧,使得上钢棒和
下钢棒夹紧板件;

(6)拧紧上立板与两侧固定装置之间的高强度螺栓;

(7)取掉定位销,试件安装完毕,可以进行加载试验。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技
术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修
改、等同替?#24359;?#25913;进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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