[实用新型]一种利用并联电阻预制疲劳裂纹的装置

说明书

本实用新型涉及一种利用并联电阻预制疲劳裂纹的装置，该装置包括计算机、疲劳试验机、并联电阻组件及直流电源，所述直流电源及疲劳试验机均通过信号传输线连接所述计算机，所述并联电阻组件的电压能够实时传递至计算机；所述并联电阻组件由多个并联设置的电阻片组成，所述电阻片按间隔平行粘贴在所述试件的人工预制裂纹或预期萌生裂纹的扩展路径上，且所述电阻片垂直于人工预制裂纹或裂纹预期萌生扩展方向，所述电阻片距离人工预制裂纹尖端或裂纹预期萌生位置的长度等于期望预制疲劳裂纹的长度。与现有技术相比，该装置省时高效，自动预制指定长度的疲劳裂纹，对实验环境的要求并不严苛，且对于大多数疲劳试验的钢构件尺寸均适用。

技术领域

本实用新型涉及钢结构疲劳性能测试技术领域，具体涉及一种利用并联电阻预制疲劳裂纹的装置。

背景技术

在钢结构的疲劳补强试验研究中，往往是比较经补强前后试件的疲劳寿命来评定补强的效果。为了保证评估的客观性，在试验中必须要确保两个试件(未补强试件和补强试件)具有相同的初始损伤程度。因此，通常采用人工预制裂纹，或直接施加疲劳荷载，在裂纹预期萌生位置起裂的方法来引入初始损伤。

人工预制裂纹一般采用线切割加工，然而端部无法模拟真实的裂纹尖端，所以需要一定的疲劳循环次数才能使疲劳裂纹从人工预制裂纹尖端处萌发。由于人为加工的不确定性，ASTM E647-15中建议在人为预制裂纹的基础上，再对试件进行疲劳预载，使其裂纹尖端再向前扩展一定距离(大于1mm)后，再开始正式的试验研究，以减小人为预制裂纹的影响。

现阶段制作该疲劳裂纹的方法主要有两种：一是利用长焦距显微镜对疲劳裂纹进行间歇的观察，但此种方法费力繁琐，且难以准确控制预制裂纹的长度；二是采用直流电位法，通过裂纹扩展前后，试件两端的电势差来确定裂纹扩展的长度，虽易于实现，但该方法在测量时，随着温度的变化，试样和导线之间会产生一个电压，称之为“电偶效应”，电位法测量裂纹两端时输出的电压信号为毫伏级，电偶效应产生的电压会对电位法测量结果有很大的影响，该方法对环境温度和材料尺寸均十分敏感，受用范围有限。因此有必要提出一种省时高效，不依赖于环境温度，对于大多数尺寸均适用的预制疲劳裂纹的装置及方法。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，而提供一种省时高效、不受环境温度影响、适用于大部分试件的预制疲劳裂纹的装置，可应用于钢构件疲劳试验研究中初始损伤的制作，保证所有试件具有相同的初始损伤程度，以提高试验的客观性和准确性。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种利用并联电阻预制疲劳裂纹的装置，该装置包括内置有控制软件的计算机、用于对试件进行疲劳加载的疲劳试验机、并联电阻组件及为所述并联电阻组件供应电流的直流电源，所述直流电源通过导线连接所述并联电阻组件，所述直流电源及疲劳试验机均通过信号传输线连接所述计算机，所述并联电阻组件的电压能够实时传递至计算机；所述并联电阻组件由多个并联设置的电阻片组成，所述电阻片按间隔平行粘贴在所述试件的人工预制裂纹或预期萌生裂纹的扩展路径上，且所述电阻片垂直于人工预制裂纹或裂纹预期萌生扩展方向，所述电阻片距离人工预制裂纹尖端或裂纹预期萌生位置的长度等于期望预制疲劳裂纹的长度。

在疲劳试验机对试件进行疲劳加载过程中，若并联电阻组件的电压增大，则表示预制疲劳裂纹已达到指定长度，计算机自动控制疲劳试验机停止加载。

进一步地，所述并联电阻组件的电阻片通过环氧树脂胶水粘贴在试件的指定位置。

进一步地，所述电阻片的尺寸均一致，宽度为0.5～0.8mm，长度为1.0～1.6mm。

进一步地，所述并联电阻组件由2-4个电阻片组成，其间距为1mm。

进一步地，所述直流电源为高稳定性直流电源，型号为德国EA生产的可编程高效直流电源PSI 9000 4U系列，输入电压范围是0～60V，最大功率为30kW。