曲面金屬構(gòu)件材性試件試驗裝置及試驗方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種曲面金屬構(gòu)件材性試件試驗裝置及試驗方法，試驗裝置包括有一對結(jié)構(gòu)相同的高強鋼構(gòu)件，每個高強鋼構(gòu)件上部分別設置為扁平狀厚鋼板，下部分別設置為圓柱狀實心鋼條，圓柱狀實心鋼條中開有長方形扁平凹槽，圓柱狀實心鋼條中靠近下端位置沿徑向開有圓通孔，試驗方法配合材料試驗機，可實現(xiàn)對曲面金屬構(gòu)件材性試件力學性能的準確測量。
【專利說明】曲面金屬構(gòu)件材性試件試驗裝置及試驗方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及材料試驗裝置及方法領域，具體是一種曲面金屬構(gòu)件材性試件試驗裝置及試驗方法。

【背景技術】
[0002]眾所周知，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的總體性能與其基本材料的力學性能密不可分，因而，測量材料力學性能的材性試驗就成了結(jié)構(gòu)分析和設計中必不可少的關鍵環(huán)節(jié)。對于目前廣泛應用的金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)件，國內(nèi)外規(guī)范中都給出了相應的材性試驗方法，然而，幾乎所有的試驗方法都是針對平面金屬構(gòu)件的材性試驗，都是采用普通夾具夾住金屬構(gòu)件的兩端，利用摩擦力對金屬構(gòu)件施加拉力，從而測量其材料力學性能。需要指出的是，這種試驗方法僅僅適用于平面金屬構(gòu)件，對于圓管構(gòu)件和熱軋型鋼的轉(zhuǎn)角部位這類曲面金屬構(gòu)件并不適用，如果采用普通夾具夾住曲面金屬構(gòu)件的兩端，由于構(gòu)件曲率的存在，將使得夾具與構(gòu)件之間存在較大的空隙，對其相互之間的摩擦力造成較大的損害，不但不能保證施加拉力所必需的較大摩擦力，而且會使得外加荷載無法通過構(gòu)件的形心，從而對構(gòu)件產(chǎn)生不可忽略的偏心彎矩，使得材性試驗結(jié)果偏小，造成結(jié)構(gòu)分析和設計過于保守。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種曲面金屬構(gòu)件材性試件試驗裝置及試驗方法，以解決現(xiàn)有技術存在的問題。
[0004]為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案為:
曲面金屬構(gòu)件材性試件試驗裝置，其特征在于:包括有一對結(jié)構(gòu)相同的高強鋼構(gòu)件，每個高強鋼構(gòu)件分別設置為上細下粗的鈴鐺狀，每個高強鋼構(gòu)件上部分別設置為扁平狀厚鋼板，每個高強鋼構(gòu)件下部分別設置為圓柱狀實心鋼條，每個高強鋼構(gòu)件中，圓柱狀實心鋼條從底部沿自身軸線向圓柱狀實心鋼條中開有長方形扁平凹槽，且長方形扁平凹槽兩側(cè)貫通圓柱狀實心鋼條，圓柱狀實心鋼條中靠近下端位置沿圓柱狀實心鋼條徑向開有貫通圓柱狀實心鋼條的圓通孔，圓通孔與長方形扁平凹槽垂直并連通。
[0005]所述的曲面金屬構(gòu)件材性試件試驗裝置，其特征在于:每個高強鋼構(gòu)件中，上部的扁平狀厚鋼板和下部的圓柱狀實心鋼條采用整體鑄造的方式一體成型，連接處平滑過渡，保證扁平狀厚鋼板和下部的圓柱狀實心鋼條軸線相重合。
[0006]一種曲面金屬構(gòu)件材性試件試驗方法，其特征在于:包括以下步驟:
(丄)、首先，將一對試驗裝置分別安裝于材料試驗機的上方和下方，通過材料試驗機上的夾具夾住試驗裝置上部的扁平狀厚鋼板，將試驗裝置固定于材料試驗機上，并采用激光投線儀使得安裝于材料試驗機上方和下方的試驗裝置的軸線相重合；
0、開啟材料試驗機，固定安裝于材料試驗機上方的試驗裝置，緩慢升高安裝于材料試驗機下方的試驗裝置，使其與安裝于材料試驗機上方的試驗裝置逐漸靠攏，調(diào)整到合適距離后，暫停材料試驗機； (3).然后將兩端開有圓孔的曲面金屬構(gòu)件材性試件放置于材料試驗機上方和下方的試驗裝置的長方形扁平凹槽中，將兩根高強長螺栓分別穿過材料試驗機上方和下方的試驗裝置中圓柱狀實心鋼條靠近下端位置的圓通孔、曲面金屬構(gòu)件材性試件軸線上靠近端部的圓孔，將曲面金屬構(gòu)件材性試件固定于材料試驗機上方和下方的試驗裝置中；
“)、重新開啟材料試驗機，固定安裝于材料試驗機上方的試驗裝置，緩慢降低安裝于材料試驗機下方的試驗裝置，從而對曲面金屬構(gòu)件材性試件施加拉力，測量其材料力學性能。由于是通過曲面金屬構(gòu)件材性試件軸線上靠近兩端邊緣處的圓孔對其施加拉力，且安裝于材料試驗機上方和下方的試驗裝置的軸線相重合，所以能夠保證外加荷載通過構(gòu)件的形心，不產(chǎn)生任何的偏心彎矩，從而準確的測量曲面金屬構(gòu)件的材料力學性能。
[0007]本發(fā)明設計了一套特殊的試驗裝置，用于曲面金屬構(gòu)件的材性試驗，可以方便的對曲面金屬構(gòu)件施加拉力，而且能夠保證外加荷載通過構(gòu)件的形心，不產(chǎn)生任何的偏心彎矩，從而準確的測量曲面金屬構(gòu)件的材料力學性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明試驗裝置結(jié)構(gòu)立體視圖。
[0009]圖2為曲面金屬構(gòu)件材性試件結(jié)構(gòu)立體視圖。
[0010]圖3為本發(fā)明試驗方法示意圖。

【具體實施方式】
[0011]參見圖1所示，曲面金屬構(gòu)件材性試件試驗裝置，包括有一對結(jié)構(gòu)相同的高強鋼構(gòu)件1，每個高強鋼構(gòu)件1分別設置為上細下粗的鈴鐺狀，每個高強鋼構(gòu)件1上部分別設置為扁平狀厚鋼板2，每個高強鋼構(gòu)件1下部分別設置為圓柱狀實心鋼條3，每個高強鋼構(gòu)件1中，圓柱狀實心鋼條3從底部沿自身軸線向圓柱狀實心鋼條中開有長方形扁平凹槽4，且長方形扁平凹槽4兩側(cè)貫通圓柱狀實心鋼條3，圓柱狀實心鋼條3中靠近下端位置沿圓柱狀實心鋼條3徑向開有貫通圓柱狀實心鋼條3的圓通孔5，圓通孔5與長方形扁平凹槽4垂直并連通。
[0012]每個高強鋼構(gòu)件1中，上部的扁平狀厚鋼板2和下部的圓柱狀實心鋼條3采用整體鑄造的方式一體成型，連接處平滑過渡，保證扁平狀厚鋼板2和下部的圓柱狀實心鋼條3軸線相重合。
[0013]如圖2、圖3所示。一種曲面金屬構(gòu)件材性試件試驗方法，包括以下步驟:
(丄)、首先，將一對試驗裝置分別安裝于材料試驗機的上方和下方，通過材料試驗機上的夾具夾住試驗裝置上部的扁平狀厚鋼板，將試驗裝置固定于材料試驗機上，并采用激光投線儀使得安裝于材料試驗機上方和下方的試驗裝置的軸線相重合；
0、開啟材料試驗機，固定安裝于材料試驗機上方的試驗裝置，緩慢升高安裝于材料試驗機下方的試驗裝置，使其與安裝于材料試驗機上方的試驗裝置逐漸靠攏，調(diào)整到合適距離后，暫停材料試驗機；
(3).然后將兩端開有圓孔的曲面金屬構(gòu)件材性試件放置于材料試驗機上方和下方的試驗裝置的長方形扁平凹槽中，將兩根高強長螺栓分別穿過材料試驗機上方和下方的試驗裝置中圓柱狀實心鋼條靠近下端位置的圓通孔、曲面金屬構(gòu)件材性試件軸線上靠近端部的圓孔，將曲面金屬構(gòu)件材性試件固定于材料試驗機上方和下方的試驗裝置中；
“)、重新開啟材料試驗機，固定安裝于材料試驗機上方的試驗裝置，緩慢降低安裝于材料試驗機下方的試驗裝置，從而對曲面金屬構(gòu)件材性試件施加拉力，測量其材料力學性能。由于是通過曲面金屬構(gòu)件材性試件軸線上靠近兩端邊緣處的圓孔對其施加拉力，且安裝于材料試驗機上方和下方的試驗裝置的軸線相重合，所以能夠保證外加荷載通過構(gòu)件的形心，不產(chǎn)生任何的偏心彎矩，從而準確的測量曲面金屬構(gòu)件的材料力學性能。
[0014]本發(fā)明中，曲面金屬構(gòu)件材性試件軸線上靠近兩端邊緣處的圓孔尺寸要適中，不能太大也不能太小，太大會削弱圓孔所在的截面，使得材性試件的破壞發(fā)生在圓孔附近，從而無法準確測量曲面金屬構(gòu)件的材料力學性能，因此要求圓孔兩邊截面的寬度必須大于材性試件中部截面的寬度；太小則要求穿過圓孔的高強長螺栓足夠細，可能導致其最終破壞，同樣無法準確測量曲面金屬構(gòu)件的材料力學性能。
[0015]本發(fā)明中，試驗裝置下部圓柱狀實心鋼條軸線方向的長方形扁平凹槽尺寸要適中，不能太大也不能太小，太大會削弱圓柱狀實心鋼條的整體承載力，可能導致其最終破壞，從而無法準確測量曲面金屬構(gòu)件的材料力學性能；太小則無法容納曲率較大的曲面金屬構(gòu)件材性試件，影響了特殊試驗裝置的適用范圍。
[0016]本發(fā)明中，試驗裝置下部圓柱狀實心鋼條下端和長方形扁平凹槽相垂直的徑向圓通孔尺寸要適中，不能太大也不能太小，太大會削弱圓通孔所在的截面，可能導致其最終破壞，從而無法準確測量曲面金屬構(gòu)件的材料力學性能，并使得與之配套的高強長螺栓直徑大于曲面金屬構(gòu)件材性試件軸線上靠近兩端邊緣處的圓孔直徑，從而無法將曲面金屬構(gòu)件材性試件固定于試驗裝置中；太小則要求穿過圓孔的高強長螺栓足夠細，可能導致其最終破壞，同樣無法準確測量曲面金屬構(gòu)件的材料力學性能。因此，要求特殊試驗裝置下部圓柱狀實心鋼條下端和長方形扁平凹槽相垂直的徑向圓通孔直徑與曲面金屬構(gòu)件材性試件軸線上靠近兩端邊緣處的圓孔直徑保持一致，兩者都略大于高強長螺栓的直徑。
【權利要求】
1.曲面金屬構(gòu)件材性試件試驗裝置，其特征在于:包括有一對結(jié)構(gòu)相同的高強鋼構(gòu)件，每個高強鋼構(gòu)件分別設置為上細下粗的鈴鐺狀，每個高強鋼構(gòu)件上部分別設置為扁平狀厚鋼板，每個高強鋼構(gòu)件下部分別設置為圓柱狀實心鋼條，每個高強鋼構(gòu)件中，圓柱狀實心鋼條從底部沿自身軸線向圓柱狀實心鋼條中開有長方形扁平凹槽，且長方形扁平凹槽兩側(cè)貫通圓柱狀實心鋼條，圓柱狀實心鋼條中靠近下端位置沿圓柱狀實心鋼條徑向開有貫通圓柱狀實心鋼條的圓通孔，圓通孔與長方形扁平凹槽垂直并連通。
2.根據(jù)權利要求1所述的曲面金屬構(gòu)件材性試件試驗裝置，其特征在于:每個高強鋼構(gòu)件中，上部的扁平狀厚鋼板和下部的圓柱狀實心鋼條采用整體鑄造的方式一體成型，連接處平滑過渡，保證扁平狀厚鋼板和下部的圓柱狀實心鋼條軸線相重合。
3.一種基于權利要求1所述試驗裝置的曲面金屬構(gòu)件材性試件試驗方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)、首先，將一對試驗裝置分別安裝于材料試驗機的上方和下方，通過材料試驗機上的夾具夾住試驗裝置上部的扁平狀厚鋼板，將試驗裝置固定于材料試驗機上，并采用激光投線儀使得安裝于材料試驗機上方和下方的試驗裝置的軸線相重合； (2)、開啟材料試驗機，固定安裝于材料試驗機上方的試驗裝置，緩慢升高安裝于材料試驗機下方的試驗裝置，使其與安裝于材料試驗機上方的試驗裝置逐漸靠攏，調(diào)整到合適距離后，暫停材料試驗機； (3)、然后將兩端開有圓孔的曲面金屬構(gòu)件材性試件放置于材料試驗機上方和下方的試驗裝置的長方形扁平凹槽中，將兩根高強長螺栓分別穿過材料試驗機上方和下方的試驗裝置中圓柱狀實心鋼條靠近下端位置的圓通孔、曲面金屬構(gòu)件材性試件軸線上靠近端部的圓孔，將曲面金屬構(gòu)件材性試件固定于材料試驗機上方和下方的試驗裝置中； (4)、重新開啟材料試驗機，固定安裝于材料試驗機上方的試驗裝置，緩慢降低安裝于材料試驗機下方的試驗裝置，從而對曲面金屬構(gòu)件材性試件施加拉力，測量其材料力學性能；由于是通過曲面金屬構(gòu)件材性試件軸線上靠近兩端邊緣處的圓孔對其施加拉力，且安裝于材料試驗機上方和下方的試驗裝置的軸線相重合，所以能夠保證外加荷載通過構(gòu)件的形心，不產(chǎn)生任何的偏心彎矩，從而準確的測量曲面金屬構(gòu)件的材料力學性能。
【文檔編號】G01N3/08GK104359762SQ201410619635
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月5日 優(yōu)先權日:2014年11月5日
【發(fā)明者】馮然, 完海鷹 申請人:合肥工業(yè)大學