[发明专利]试件受扭试验系统

说明书

技术领域

本发明属于试验装置领域，涉及一种进行混凝土、钢、木及其组合构件受扭试验教学演示及科学研究的系统。 

背景技术

用于教学和研究的试验系统一般至少包括二个部分，即(1)试验加载系统；(2)数据采集和处理系统。此外还可能包括演示系统和相应的试验方案。与受压/拉/弯/剪作用下试件平面受力不同，试件受扭属于空间受力，研发试验装置和进行试验难度大大增加。现有的装置一般固定试件一端于体积较大的混凝土板中，在另一端施加扭矩，如图14所示。这类试验装置有如下不足：(1)随试验进行，固定端发生转动，出现裂缝，刚度降低，导致扭转约束情况不明，严重时端部可能先于试件中部破坏，造成试验失败。(2)端部受力和变形复杂且难以量测，造成后续的数值模拟也较困难。(3)对于混凝土构件，需考虑合适的端部配筋以尽可能实现固定端的较大扭转约束。而对于钢或木构件如何约束，难度较大。(4)因需另外制作体积较大的混凝土板，增加了试验费用。(5)一般不能进行反复扭距加载的试验。 

发明内容

为了克服现有试验装置存在的上述不足，本发明提供一种试件受扭试验系统，针对矩形的混凝土、钢、木及其组合构件，可承受单调扭距或反复扭距。 

为达到上述目的，本发明的解决方案是： 

一种试件受扭试验系统，其包括试验加载系统、数据采集和处理系统，试验加载系统包括：支撑装置、加载装置，试件置于支撑装置上方，且在试件两端设置加载装置对其加压进行试件单调扭距或反复扭距试验。 

进一步，所述支撑装置包括底座、支座，支座为固定于底座上的支撑试件。 

所述支座为弧形支座，其包括相互配合的上、下两部分，相接触的两部分的下部分接触面为内凹结构，上部分接触面为外凸结构，下部分的接触面还开有放置滚珠的浅槽。 

所述弧形支座上部分的板结构宽度大于其下部分的立方体结构。 

所述弧形支座下部分通过夹具固定于底座上，其上部分通过连接件将试件连接固定于加 载装置与支座上部分之间。 

所述弧形支座为两个，分别位于试件两端进行固定。 

所述加载装置包括千斤顶、千斤顶上顶梁、千斤顶下垫板、工字拉梁、悬挑支撑板，工字拉梁通过连接件将试件固定于拉梁与支撑装置之间，拉梁两端分别通过连接件下吊千斤顶及千斤顶下垫板，千斤顶上顶梁通过连接件与悬挑支撑板相连，悬挑支撑板通过连接件连接固定于底座上。 

所述加载装置为两个，对称设置于试件两端进行加载。 

所述连接件为螺杆，所述的工字拉梁两端分别设有通孔，穿过通孔的水平螺杆两端连接竖向螺杆下吊千斤顶及千斤顶下垫板。 

该试验加载系统还包括测角仪，其置于试件上测试试件扭转角。 

本发明将试件端部放置在摩擦作用很小的弧型支座上，在试件两端对称、同步、逐渐加载，实现构件受力自平衡。 

采用2个或4个千斤顶在两端加载，可分别实现单调扭矩和反复扭矩。 

所加荷载和试件反应(应变、转角等)通过数据采集和处理系统自动采集存储，用于试验分析。 

实现上述方法的系统，包括：试验加载系统，数据采集和处理系统。 

试验加载系统设有刚度较大的钢梁以形成底部台座，钢梁两端侧面共固定4个悬挑钢板，辅以转换装置以实现4个千斤顶拉/压转换。钢梁2端各设置1个弧型支座，其下部分固定于钢梁上，上部分与试件固定相连，上下部分相对面设置浅凹槽，中间填以钢球，这样上下半部之间借助钢球滚动可实现摩擦作用很小的转动。试件放置于弧型支座上部分并与千斤顶装置相连，通过试件两端千斤顶拉压组合作用，可以实现试件单调受扭或反复受扭。 

数据采集和处理系统包括常规的工控机、通讯卡、显示屏、数据采集器和数据处理软件。 

上述系统可应用于试件受扭试验。其中，荷载类型包括单调扭矩、反复扭矩；试件可为矩形的混凝土、钢、木及其组合构件。 

由于采用上述方案，本发明的有益效果是：(1)试件的受力具有“两端约束和受力对称明确”的特点，避免了设置固定端给试验带来的困难。(2)不必制作体积较大的混凝土板构件，无需额外增加试验费用。(3)装置若进一步扩展，易于实现多种试件类型在多种荷载作用下的复合受力试验。 

附图说明

图1为试件与加载系统三维示意图。 

图2为图1中a部分的局部放大图。 

图3为图1中b部分的局部放大图。