[发明专利]沥青混凝土电磁式多轴疲劳试验机

说明书

技术领域

本发明涉及一种用机械应力测试固体材料的强度特性的仪器，具体涉及一种沥青混凝土电磁式多轴疲劳试验机，属于结构试验领域。

背景技术

疲劳失效是工程结构件最主要的破坏形式之一，它危及安全并造成巨大的经济损失。沥青混凝土路面作为道路结构的面层完全裸露于自然环境中，承受着各种车辆的反复作用和外界自然环境的周期变化影响。因此，研究沥青混凝土路面结构的力学性能及疲劳特性，必须同时考虑行车荷载和环境温度变化共同的作用。

但是综合考察国内外沥青混凝土的研究现状，目前的沥青混凝土试验大多是进行单轴疲劳试验，综合考虑多轴和温度场作用的沥青混凝土疲劳试验还比较少见。基于以上情况，设计一种可模拟沥青混凝土实际受力状态多轴疲劳试验机已成为亟待解决的技术问题。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种多功能的沥青混凝土电磁式多轴疲劳试验机，采用电磁原理加载，没有机械摩擦，以提高试验效率、降低试验噪音和试验成本。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的沥青混凝土电磁式多轴疲劳试验机，包括机架上的沥青混凝土试件夹持机构和电磁加载机构，所述夹持机构可翻转地安装在机架上，包括用于夹持沥青混凝土试件的两端的第一试件夹和第二试件夹，其转轴垂直于沥青混凝土试件的轴向；所述电磁加载机构包括轴向加载装置、弯曲加载装置和扭转加载装置。

具体地，所述轴向加载装置包括第一永磁体、第二永磁体、第一电磁铁和第二电磁铁，所述第一永磁体与第一电磁铁，以及第二永磁体与第二电磁铁之间所产生的磁力方向位于沥青混凝土试件的轴向上。

具体地，所述第一永磁体和第二永磁体安装在沥青混凝土试件的两侧，所述第一电磁铁和第二电磁铁安装在机架两侧的移动架的两侧。

具体地，所述弯曲加载装置包括安装在移动架底部的第三电磁铁，以及安装在试件底部的第三永磁体，所述第三永磁体与第三电磁铁之间所产生的磁力方向与沥青混凝土试件的轴向正交。

具体地，所述第一永磁体、第二永磁体和第三永磁体安装于永磁体架上，所述永磁体架具有用于夹持沥青混凝土试件中部的活动夹。

具体地，所述弯曲加载装置包括主动摆杆、第四电磁铁、第四永磁体、第五电磁铁和第五永磁体，以及从动摆杆和和质量球；所述第一试件夹通过第一摆动轴与主动摆杆固定连接，所述第四永磁体和第五永磁体安装于主动摆杆末端的两侧，所述第四电磁铁和第五电磁铁安装于机架上，并与第四永磁体和第五永磁体位于同一直线上；所述第二试件夹通过第二摆动轴与从动摆杆固定连接，所述质量球安装于从动摆杆的末端。

具体地，所述机架包括底座和安装于试验机底座上方的固定台座、活动台座和移动架，所述活动台座与底座之间具有第一导轨，所述移动架与底座之间具有第二导轨，所述第一摆动轴安装于固定台座上，所述第二摆动轴安装于活动台座上。

具体地，所述固定台座背面主动摆杆的摆动轨迹上安装有第一红外触发器和第二红外触发器，所述第一红外触发器和第二红外触发器接入第四电磁铁和第五电磁铁的控制电路中。

具体地，所述机架外部包围有保温罩，所述保温罩上具有温控装置。

本发明同时提出上述沥青混凝土电磁式多轴疲劳试验机的试验方法：

1）第一电磁铁和第二电磁铁通过控制电流的大小和电流大小变化速度产生不同大小的磁力，分别对第一永磁铁和第二永磁铁形成脉冲式吸引力，由此使永磁铁架所夹住的沥青混凝土试件产生轴向循环加载的效果；

2）第三电磁铁通过控制电流大小以及电流大小变化速度产生不同大小的磁力，对第三永磁铁形成变幅、变频的吸引力，并通过横梁和滑动支座将变幅、变频的吸引力传递至由永磁铁架所夹住的沥青混凝土试件，由此使试件产生弯曲循环加载效果；

3）第四电磁铁对第四永磁铁产生排斥力，同时第五电磁铁对第五永磁铁产生吸引力，主动摆杆向右摆动，带动第一、二试件夹夹住的沥青混凝土试件转动，当主动摆杆转动至第二红外触发器位置时，第二红外触发器工作，改变第四、第五电磁铁中的电流方向，第五电磁铁对第五永磁铁产生排斥力，第四电磁铁对第四永磁铁产生吸引力，主动摆杆开始向左摆动，带动第一、二试件夹夹住的沥青混凝土试件反方向转动；与此同时被动摆杆末端的质量的球惯性力作用使沥青混凝土试件将产生扭转效应；同理，当主动摆杆转动至第一红外触发器位置时，运动方向又将改变，利用这种往复摆动的加载方式，进行沥青混凝土试件的扭转循环加载；