[发明专利]侧向冲击过程中试件轴向力的加载装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种侧向冲击过程中试件轴向力的加载装置，属于土木工程防灾减灾研究领域中动态冲击试验研究范畴。

背景技术

通常对结构或构件的研究大多为准静态问题，即假定外荷载是缓慢地施加到固体和结构上去的，相应的固体和结构中的变形发展也很缓慢，从而不必考虑物质在变形过程中的加速度和惯性力。但是，在工程实际中也经常会遇到动态冲击问题，特别是当外荷载强度较大且作用时间又很短时，从而引起固体和结构的变形过程也非常快，这样在研究这类问题时就必须考虑物质的加速度与惯性力。

动态冲击问题在日常生活中随处可见，如：汽车、火车、船舶、飞机等交通工具在交通事故中发生碰撞引起结构的变形破坏；飞鸟对飞机的撞击、航天器在太空中受到陨石的撞击、核电站的安全壳受到坠落的飞行器的撞击；地震、洪水、台风、海啸等自然灾害对结构物（如水坝、高层建筑、高耸结构）产生的强动载荷；爆炸载荷产生的冲击波对于房屋、桥梁、地下结构以及飞机、舰艇等的破坏；各种储能结构由于局部破裂诱发能量释放产生的强动载荷；在爆炸成形、电磁成形等各种动力金属成形过程中，工件受到强动载荷而发生迅速的塑性变形；锻造和高速冲压等过程中也有类似的问题。尤其是随着社会的快速发展，我国的土木工程基础设施建设日新月异，随之带来的土木工程建设、运营、管养中的各类工程安全问题也日益凸显，强震、强风、雪灾、火灾、爆炸、冲击等灾害和恶劣环境也使土木工程的安全性、耐久性与灾害防护经受着巨大考验。面对当前我国土木工程安全与灾害防御问题的严重形势，如何从科学规律上认识土木工程灾害产生的原因，搞清楚保障土木工程安全的客观条件和控制因素，预先或及时发现土木工程中的各类安全隐患，进而适时采取有效防护对策，是一项既面对现在又面向未来的、重要的学术和工程问题。

目前对动态冲击问题的研究手段主要是试验、理论和数值模拟。其中试验研究的课题基本上以单向侧向冲击或单向轴向冲击为主，然而在工程实际中经受侧向冲击的构件大都同时承受轴向压力作用，这就要求在试验研究阶段必须对有轴向力作用构件的抗侧向冲击性能开展研究。由于构件受侧向冲击作用时，构件在短时内会发生轴线方向的收缩变形，如果采用千斤顶等位移控制的加载装置进行轴向力的加载，会出现明显的卸载，这属于抗侧向冲击性能试验研究的技术难点，因此在侧向冲击过程中，轴向力的加载问题一直没能得到很好地解决，关于侧向冲击过程中的轴向力加载的研究还属于技术空白。

发明内容

本发明为解决构件即受力试件在侧向动力冲击过程中轴向力的加载问题，实现侧向冲击过程中轴向力少卸载或不卸载的预期目标，提供一种侧向冲击过程中试件轴向力的加载装置，为轴压作用下构件抗侧向冲击性能的研究提供试验方法，从而完成对构件抗侧向冲击性能的研究。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种侧向冲击过程中试件轴向力的加载装置，包括固定设置于试验台的两个反力座，两个反力座之间依次设有紧靠一个反力座且与试验台连接的固定支座、与试验台连接的传力支座、轴力加载装置以及一端与轴力加载装置连接且另一端与另一个反力座连接的千斤顶，所述的固定支座和传力支座分别开设轴线在同一水平线上的受力试件的插入通孔，所述的轴力加载装置由加载轴、固定于加载轴的施力钢片、连续套接于加载轴上的加载片以及端部钢片组成，所述的加载片为一对扣合的碟形钢片（或一组对合的碟簧），加载片的高度为一对扣合的碟形钢片的外底部的距离，加载轴上靠近千斤顶一端最外侧的加载片部分悬空套接于加载轴上。

使用时，首先将受力试件插入固定支座与传力支座的插入通孔，再将固定支座与传力支座分别固定于试验台，轴力加载装置通过施力钢片和端部钢片分别与受力试件和千斤顶连接，当驱动千斤顶使轴力加载装置的端部刚片与加载轴相接触，也即加载片的收缩变形（加载片的收缩变形量主要体现在加载片悬空的部分）完成时，加载力通过加载轴传至施力钢片，最后施加于受力试件。

进一步地，所述的加载轴为变截面，其直径从靠近传力支座的一端到靠近千斤顶的一端逐渐增大，采用变截面可较好地保证加载片中弹性势能的有效释放。

所述的加载片按照其高度逐渐减小的顺序，从靠近传力支座的一端到靠近千斤顶的一端依次安装在加载轴上。