[发明专利]滚动荷载模拟试验装置及方法

说明书

本申请公开一种滚动荷载模拟试验装置及方法，涉及结构疲劳试验技术领域。滚动荷载模拟试验装置用于对水平面承载结构进行滚动荷载模拟试验，包括弓形加载台、竖向加载装置以及弹性件；弓形加载台的弧形底面用于与水平面承载结构滚动接触形成接触点；竖向加载装置连接于弓形加载台的水平顶面形成加载点；弹性件的一端用于连接于水平面承载结构，弹性件的另一端连接于弓形加载台的水平顶面形成固定点；沿水平方向，接触点位于加载点与固定点之间；竖向加载装置可沿竖直方向作往复直线运动，以配合弹性件的弹力共同驱动弓形加载台相对水平面承载结构滚动。滚动荷载模拟试验装置能够快速便捷地进行滚动荷载疲劳特性研究模拟试验，提高试验精度。

技术领域

本申请涉及结构疲劳试验技术领域，具体而言，涉及一种滚动荷载模拟试验装置及方法。

背景技术

轨道或路面在承受车轮反复滚动作用下的过程中，滚动荷载会造成轨道或路面的结构疲劳损伤，导致轨道结构或路面结构的正常使用受到影响。

对于在滚动荷载作用下的轨道或路面的疲劳特性研究，通常采用结构复杂的试验平台进行模拟试验，适用性窄，并且成本高，操作要求高，试验精度容易受影响。

发明内容

本申请提供了一种滚动荷载模拟试验装置及方法，能够快速便捷地进行滚动荷载疲劳特性研究模拟试验，提高试验精度。

第一方面，提供了一种滚动荷载模拟试验装置，用于对水平面承载结构进行滚动荷载模拟试验，滚动荷载模拟试验装置包括弓形加载台、竖向加载装置以及弹性件；弓形加载台的弧形底面用于与水平面承载结构滚动接触形成接触点；竖向加载装置连接于弓形加载台的水平顶面形成加载点；弹性件的一端用于连接于水平面承载结构，弹性件的另一端连接于弓形加载台的水平顶面形成固定点；沿水平方向，接触点位于加载点与固定点之间；竖向加载装置可沿竖直方向作往复直线运动，以配合弹性件的弹力共同驱动弓形加载台相对水平面承载结构滚动。

上述技术方案，滚动荷载模拟试验装置只需通过一个竖向加载装置的施力，与弹性件配合即可实现滚动荷载模拟试验，符合车轮滚动的实际作用情况，试验操作简单便捷；相比现有试验装置采用两个加载平台同时施力，滚动荷载模拟试验装置的安全性和精度都有大幅提高。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第一种可能的实现方式中，弓形加载台的横截面为劣弧弓。

上述技术方案，弓形加载台采用劣弧弓形状，能够减少材料，降低制造成本。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在本申请的第一方面的第二种可能的实现方式中，加载点到劣弧弓的弦的左端距离为L₁，固定点到劣弧弓的弦的右端距离为L₂；距离L₁与距离L₂均小于劣弧弓的弦长L₃的一半。

上述技术方案，通过将加载点和固定点分别设置在劣弧弓的两侧，使得竖向加载装置施加的力对接触点的力矩方向与弹性件对弓形加载台的弹性力对接触点的力矩方向相反，从而保证弓形加载装置能够进行反复的滚动。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在本申请的第一方面的第三种可能的实现方式中，弹性件为弹簧。

上述技术方案，通过弹簧的弹性力作用，配合竖向加载装置的施力，驱动弓形加载台相对水平面承载结构滚动。

结合第一方面的第三种可能的实现方式，在本申请的第一方面的第四种可能的实现方式中，弹性件的原长为L₀，原长L₀小于劣弧弓的高L₄。

上述技术方案，将劣弧弓的高设置成大于弹性件的原长，使得弹性件始终处于受拉状态，从而保证弹性件拉力的竖直分量与竖向加载装置的施力方向一致，使得弓形加载台受上述两个力的力矩作用发生滚动。