一种适用于收缩/扩张变形的指扣型加载装置-9479威尼斯

专利名称：一种适用于收缩/扩张变形的指扣型加载装置

专利类型：发明专利

专利申请号：cn202210415666.8

专利申请（专利权）人：中国科学院武汉岩土力学研究所,中煤科工清洁能源股份有限公司,上海海博瑞施机电设备有限公司
权利人地址：湖北省武汉市武昌区水果湖小洪山2号

专利发明（设计）人：谭贤君,张朝轩,陈卫忠,田洪铭,谷云龙,王晓妹,施峥嵘

专利摘要：本发明公开了一种适用于收缩/扩张变形的指扣型加载装置，包括加载垫块，加载垫块的两侧为齿状插装部，相邻的加载块之间通过齿状插装部相互插装在一起。对于常规的环向加载力学试验，可以通过设置多个指扣型加载装置，加载油缸顶推时，相邻加载垫块通过指缝相互穿插嵌入或相互脱离分开，避免收缩或扩张变形时相互碰撞，从而实现环向收缩或扩张变形加载。

主权利要求：
1.一种适用于收缩/扩张变形的指扣型加载装置，其特征在于，包括加载油缸、导向杆、球铰、连接板和加载垫块，所述的加载油缸的活塞杆端部安装连接板，连接板与加载垫块之间通过圆柱形球铰相连，用于传递油缸推力，同时当被加载物体出现非均匀变形或切向变形时，便于加载垫块自适应调整，确保加载垫块的曲面轮廓与被加载物体紧密接触，加载垫块摆动范围在±6°之间；加载油缸固定在反力架上；加载垫块两侧为齿状的插装部，加载垫块两侧的齿状插装部不对称，一侧为加载垫块向外凸起形成的插装部，另一侧为加载垫块向内凹陷形成的插装部，相邻加载垫块之间通过齿状的插装部相互插装在一起，形成一个整体；
加载垫块的加载面为向驱动装置所在侧内凹的曲面，曲面的曲率等于被加载物体的初始曲率和预计极限压缩变形后的曲率的平均值；
导向杆对称固定在加载油缸的两侧，确保油缸活塞杆只能伸缩不能旋转，实现对油缸活塞杆的导向；
在连接板上设置限位装置，限位装置对称设置在连接板上，用于限制指扣型加载垫块最大摆动角度。
2.如权利要求1所述的适用于收缩/扩张变形的指扣型加载装置，其特征在于，还包括位移传感器，所述的位移传感器用于监测加载油缸的加载行程。
3.如权利要求1所述的适用于收缩/扩张变形的指扣型加载装置，其特征在于，还包括压力传感器，压力传感器设置在球铰与加载油缸的活塞杆之间。
4.如权利要求1所述的适用于收缩/扩张变形的指扣型加载装置，其特征在于，相邻加载块的连接处涂抹有润滑剂。 说明书 : 一种适用于收缩/扩张变形的指扣型加载装置技术领域[0001] 本发明属于工程力学试验装置领域，具体涉及一种适用于收缩/扩张变形的指扣型加载装置。背景技术[0002] 在工程力学试验装置领域，一般力学试验装置一般可满足材料抗压、抗拉、剪切强度等基本力学性能的测定，但对于具有大尺度变形能力的缓冲吸能材料，如聚氨酯、泡沫铝、泡沫混凝土等，用其来保护隧道、桥墩等具有曲面特征的构筑物时，外力作用下缓冲吸能材料会产生大尺度的径向收缩变形，此类工况缺少合适的加载设备进行相似物理模型试验研究，现有力学加载装置存在如下问题：[0003] (1)常规力学试验机采用的刚性加载平板无法与曲面外形特征的缓冲吸能结构或材料相适应，也无法在加载过程中与被测结构协同收缩或扩张变形；[0004] (2)部分试验装置利用防渗透的塑料膜包裹待测试样，然后放置在密闭油缸中，通过施加油压实现一定程度环向加载。此类装置难以实现局部偏压加载，而且当待测试样尺寸过大时，需要更大体积油缸才能满足要求。[0005] (3)部分试验装置通过向可膨胀变形的橡胶套内部充填液压油，进而利用橡胶套的膨胀变形实现一定程度的环向收缩加载，但橡胶套变形量有限，且油压过大时，橡胶套易发生破裂。发明内容[0006] 针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种适用于收缩/扩张变形的指扣型加载装置，以至少解决上述技术问题；[0007] 为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：[0008] 本发明的实施例提供了一种适用于收缩/扩张变形的指扣型加载装置，包括加载垫块，所述的加载垫块的两侧为齿状插装部，相邻的加载块之间通过齿状插装部相互插装在一起。[0009] 作为进一步的技术方案，所述的加载垫块的加载面为曲面，曲面的内凹或外凸的曲率等于被加载物体的初始曲率和预计极限压缩或者扩张变形后的曲率的平均值。[0010] 作为进一步的技术方案，所述的加载垫块中与加载面相对的面通过圆柱形球铰与加载油缸端部的连接板相连。[0011] 作为进一步的技术方案，在所述加载油缸的两侧设有对加载油缸的加载方向进行导向的导向杆。[0012] 作为进一步的技术方案，所述的油缸固定在反力架上。[0013] 作为进一步的技术方案，还包括连接板，所述连接板连接油缸活塞杆和加载垫块，同时对加载垫块的摇摆活动范围起到限定作用。[0014] 作为进一步的技术方案，还包括位移传感器，所述的位移传感器用于监测加载油缸的加载行程。[0015] 作为进一步的技术方案，还包括压力传感器，压力传感器设置在球铰与加载油缸的活塞杆之间。[0016] 作为进一步的技术方案，相邻加载块的连接处涂抹有润滑剂。[0017] 作为进一步的技术方案，加载垫块两侧的齿状插装部不对称。[0018] 本发明的有益效果如下；[0019] (1)对于常规的环向加载力学试验，可以通过设置多个指扣型加载装置，加载油缸顶推时，相邻加载垫块通过指缝相互穿插嵌入或相互脱离分开，避免收缩或扩张变形时相互碰撞，从而实现环向收缩或扩张变形加载。[0020] (3)本发明中的加载垫块与加载油缸之间铰接，试验过程中当被加载物体发生局部变形时，铰接件可以实现加载垫块的加载面始终与被加载物体保持紧密接触，即加载垫块可适应被测物体的非均匀变形，加载垫块的摆动范围在±6°之间。[0021] (3)装置设置有压力传感器与位移传感器，可实现加载过程的精准控制与实时监测。[0022] (4)装置适应性强，通过调整加载垫块的内凹或外凸的曲率以及指缝的长度，以满足不同曲面特征的结构或材料的试验收缩/扩张变形加载的需求。附图说明[0023] 构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。[0024] 图1是本发明公开的适用于收缩变形的指扣型加载装置结构示意图；[0025] 图2是图1中公开的相邻两个加载垫块插装状态的结构示意图；[0026] 图3是本发明公开的适用于扩张变形的指扣型加载装置结构示意图；[0027] 图4是图3中公开的相邻两个加载垫块插装状态的结构示意图；[0028] 图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。[0029] 1加载油缸，2导向杆，3导向杆，4球铰，5连接板，6加载垫块，6‑1插装部，7反力架。具体实施方式[0030] 应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。[0031] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；[0032] 正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种适用于收缩/扩张变形的指扣型加载装置。[0033] 实施例1[0034] 本发明的一种典型的实施方式中，如图1、图2所示，本实施例公开了一种适用于收缩变形的指扣型加载装置，包括加载油缸1、导向杆2、导向杆3、球铰4、连接板5、指扣型加载垫块6等，加载油缸1的活塞杆端部安装连接板5，连接板5与指扣型加载垫块6之间通过圆柱形球铰4相连，用于传递油缸推力，同时当被加载物体出现非均匀变形或切向变形时，便于加载垫块自适应调整，确保加载垫块的曲面轮廓与被加载物体紧密接触，加载垫块摆动范围在±6°之间；加载油缸1固定在反力架7上；本实施例中加载垫块6的结构如图2所示，加载垫块6两侧为齿状的插装部，加载垫块两侧的齿状插装部不对称，如图2所示，一侧为加载垫块6向外凸起形成的插装部，另一侧为加载垫块6向内凹陷形成的插装部，相邻加载垫块6之间通过齿状的插装部6‑1相互插装在一起，形成一个整体，本实施例中设置齿状的插装部的目的在于便于相邻加载垫块被顶推时，相互嵌入，从而实现环向收缩加载，且相邻加载垫块通过指缝相互穿插、嵌入，避免收缩加载时相互碰撞。[0035] 进一步的，本实施例中加载垫块6的加载面为向驱动装置所在侧内凹的曲面，曲面的曲率等于被加载物体的初始曲率和预计极限压缩变形后的曲率的平均值，以降低加载误差；本实例中的加载油缸1设置在指扣型加载垫块6的外凸面侧，如图1所示，因此，当多个油缸同时施加力时，多个指扣型加载垫块6围成的圈向内一起收缩。[0036] 进一步的，本实施例中还设置了导向杆2和导向杆3，导向杆2和导向杆3对称固定在加载油缸1的两侧，确保油缸活塞杆只能伸缩不能旋转，实现对油缸活塞杆的导向。[0037] 进一步的，还可以在连接板5上设置限位装置，限位装置对称设置在连接板5上，用于限制指扣型加载垫块最大摆动角度，保证机构安全；垫块在加载过程中，有时会出现前后(按照图1所示的方位为例)摆动，通过设置限位装置可以对该方向的最大摆动角度进行限制；进一步的，限位装置可以是现有的限位销、限位螺栓等，具体根据实际情况进行选择即可。[0038] 进一步的，本实施例中油缸本体设有位移传感器，用于监测油缸活塞杆位移，间接获取被加载物体的收缩变形。[0039] 进一步的，本实施例中的压力传感器，设置在球铰与活塞杆之间，用于监测油缸推力，同时间接校正油缸的油压。[0040] 进一步，在相邻加载块的连接处涂抹有润滑剂，保证垫块运动的顺畅。[0041] 本装置可以通过设置多个指扣型加载装置以实现常规的环向加载力学试验，加载油缸顶推时，相邻加载垫块通过指缝相互穿插、嵌入，避免收缩加载时相互碰撞，从而实现环向收缩加载；进一步通过装置设有铰接旋转轴辅助调节指扣型垫块的加载方向，使其与被加载物体的变形相适应，加载垫块摆动范围在±6°之间，确保加载过程加载垫块与被加载物体密贴；装置设置有压力传感器与位移传感器，可实现加载过程的精准控制与实时监测；装置适应性强，可以通过调整垫块加载面的内凹曲率以及指缝的长度，以满足不同曲面特征的待测试样收缩变形加载的需求。[0042] 当然不难理解的，当试验时，加载力要求比较小时，上述的加载油缸还可以替换成加载气缸。[0043] 实施例2[0044] 本发明的一种典型的实施方式中，如图3所示，本实施例公开了一种适用于扩张变形的指扣型加载装置，其与实施例1的结构区别点在于，加载油缸1设置在指扣型加载垫块6的内凹面侧，加载垫块6的外凸面为加载面，当多个加载油缸1同时对指扣型加载垫块6施加一定的力时，多个指扣型加载垫块6一起向外扩张，齿状交叉部相互分开，即指扣型加载垫块6围成的直径会变大，形成用于扩张变形的指扣型加载装置。[0045] 本实施例中加载垫块6的加载面为向驱动装置所在侧的相反面外凸的曲面，曲面的曲率等于被加载物体的初始曲率和预计极限扩张变形后的曲率的平均值，以降低加载误差。[0046] 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、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

专利地区：湖北

专利申请日期：2022-04-20

专利公开日期：2024-07-09

专利公告号：cn114935491b