[发明专利]模型混合加载装置

说明书

技术领域

本发明涉及实验力学技术领域，特别地，涉及一种用于光弹性应力冻结试验的模型混合加载装置。

背景技术

光弹性应力冻结法(stress-freezing method of photoelasticity)是光弹性法的一种，此法是将光弹性模型加热到冻结温度时，施加载荷，再缓慢冷却至室温后卸载。模型承受载荷时产生的双折射效应将保存下来，即使将模型切成薄片，其双折射效应也不会消失，这种特性称为应力冻结效应。此法是利用这种效应进行三维光弹性应力分析。

采用三维光弹性应力冻结法试验时，通常将冻结模型切成薄片或小条，应用正射和斜射的方法测取等差线条纹和等倾线，再用剪应力差法计算其正应力。根据三维光弹性应力冻结试验需要单独设计、加工模型的加载装置，即占用科研资金，又不利于提高试验效率。传统的离心加载装置适合转速在1000转/分至3000转/分区域附近，但在此区域做冻结试验后有时冻结的应力条纹稀疏，不利于条纹判读，从而影响试验的精确度。传统的解决办法是使用条纹倍增器，增加条纹级数，但该办法适用于光弹性模型中存在初始应力条纹很低的情况，对原材料和试验环境要求高，这导致试验的成本很高，严重影响了光弹性试验技术的发展与应用，为了降低试验成本，有必要研制一种新的加载装置。

发明内容

本发明目的在于提供一种结构简单、使用方便且能施加旋转离心载荷和多级拉伸载荷的模型混合加载装置，以解决传统的用于光弹性应力冻结试验的离心加载装置试验效率和试验精度较低的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种模型混合加载装置，包括：

温控装置，用于提供光弹性应力冻结试验的温度场；

第一加载装置，用于给模型提供旋转离心载荷；

第二加载装置，用于给模型提供拉伸载荷；

温控装置包括：箱体及用于对箱体内部进行温度调节的温度调节器；箱体上设有用于观察模型的受力状态的观察窗；

第一加载装置和第二加载装置设于箱体内以共用温控装置。

进一步地，第一加载装置包括：伸入箱体内的传动轴，传动轴经换向机构连接第一加载单元，换向机构用于将传动轴的输出动力转换成驱动第一加载单元在水平方向上旋转运动的动力，第一加载单元用于夹持至少一个模型；传动轴位于箱体外部的部位连接有驱动传动轴旋转的驱动机构。

进一步地，传动轴水平设置，传动轴经轴承与箱体的壁面配合；驱动机构包括：驱动电机、联轴器，驱动电机的输出轴经联轴器连接传动轴；驱动电机的输出轴、联轴器及传动轴同轴配合安装；换向机构为锥齿轮传动机构。

进一步地，第一加载单元经榫槽-榫头配合夹持模型，第一加载单元包括：与箱体的壁面固接的固定架、由换向机构驱动的竖直轴，竖直轴经止推轴承与固定架连接，竖直轴的上端设有圆盘状的第一夹持部，第一夹持部用于沿周向夹持至少一个模型。

进一步地，第二加载装置包括：设于箱体内的支撑框架，支撑框架上设有至少一个加载横梁，加载横梁上连接有多个第二加载单元，第二加载单元包括用于将模型连接至加载横梁上的第二夹持部和用于对模型施加拉伸载荷的施力部。

进一步地，支撑框架包括用于相对设置的两个横向支撑梁，横向支撑梁沿纵向设置有的纵向支撑梁，两个横向支撑梁沿相向的方向设置有凹槽部，加载横梁经凹槽部与横向支撑梁配合连接。

进一步地，第二夹持部的一端经紧固件与加载横梁固接，另一端经榫槽-榫头配合夹持模型。

进一步地，第二夹持部包括相配合的两个本体，两个本体相对设有凹部，两个本体经紧固件固定，凹部用于夹持模型上的榫头部以形成榫槽-榫头配合。

进一步地，施力部包括用于与模型上远离榫头部的端部固接的吊杆，吊杆的底端设置用于承载砝码的托盘。

进一步地，观察窗采用耐高温光学玻璃制成。

本发明具有以下有益效果：

本发明模型混合加载装置，通过在温控装置内设置用于给模型提供旋转离心载荷的第一加载装置和用于给模型提供拉伸载荷的第二加载装置，通过设于温控装置的箱体上的观察窗即可实现对模型的受力状态的观察。本发明模型混合加载装置结构简单，且能同时实现对模型施加旋转离心载荷和拉伸载荷，这两种不同载荷下的应力分布冻结在模型中，使得试验数据更加完整，有利于提高试验精度。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明