[发明专利]一种自然环境-应力协同试验装置

说明书

本发明提供了一种自然环境‑应力协同试验装置，包括用于夹持试件的夹持座A和夹持座B，夹持座A和夹持座B水平布置在台座上，夹持座A和夹持座B设置在同一组导轨上，夹持座A能够被固定，夹持座B通过杠杆连接拉/压载荷加载系统。本发明能够实现试验样品静态拉应力加载，能够实现大变形量样品拉应力持续加载，能够实现试验样品恒幅疲劳载荷加载，能够实现试验样品静态压应力加载；能实现试验样品弯曲应力加载，能实现试验样品的拉‑弯、压‑弯多点复合程控加载。

技术领域

本发明属于环境试验设备技术领域，具体涉及一种自然环境-应力协同试验装置。

背景技术

工程实际中，承力构件在长期的使用过程中除遭遇诸如温度、湿度、雨雪、太阳辐射、风沙、尘埃、盐雾及工业污染等环境因素的单独或综合作用外，还会经受复杂载荷环境的协同作用，往往表现出与其构成材料在静态使用和单纯受载时不同的损伤模式和损伤机理。现阶段，使用条件下结构环境损伤模式与机理的特殊性和复杂性对传统环境试验方法提出了新的需求与挑战。然而，现有环境试验大多针对材料工艺、元器件试样，采用静态或动态自然暴露方式，或实验室加速试验研究环境对其性能和/或功能的影响，较少考虑环境-载荷的耦合作用，缺乏针对承力结构有效的环境-应力协同试验装置与技术，尤其是针对典型/极端环境条件下多点协同加载、拉伸-弯曲/压缩-弯曲复合交变加载等复杂载荷形式的模拟装置与技术，结构环境损伤测试和量化表征技术研究基础薄弱，环境适应性设计依据不足，难以在使用条件下充分考核、验证、评估承力结构的使用性能退化和影响。

现有技术中，文献 CN2018214240324公开了海洋气候环境-拉、压、弯载荷耦合试验设备，包括主机，设置于可控温控湿的地下密闭控制室内并用于驱动控制主机运行的液压站及其控制系统，设置于地面控制室并用于控制试验条件的软件控制系统，且主机、液压站及其控制系统和软件控制系统三分离布设。然而，采用该设备仍然只能单独实施环境-拉拉试验、环境-压压试验、环境-弯曲试验，无法实现环境-拉拉-弯曲试验或环境-压压-弯曲试验的协同加载，且该装置的成本高昂，高达数十万元/套。

此外，尽管文献CN2020201773968 公开了拉伸弯曲试验机，包括试验框、拉伸结构和弯曲挤压结构，试验框内腔底部安装拉伸结构，弯曲挤压结构安装在试验框顶部。但是，采用该试验机依然无法长期在户外环境下连续进行环境-拉拉-弯曲试验或环境-压压-弯曲试验的协同加载，且不能精确调节、控制、施加不同大小的弯曲载荷和拉/压载荷，更无法同时开展大批量的环境-拉/压-弯曲试验。

发明内容

本发明目的在于提供一种自然环境-应力协同试验装置，至少用于解决现有环境实验设备“无法长期在户外环境下连续进行环境-拉拉-弯曲试验或环境-压压-弯曲试验的协同加载，不能精确调节、控制、施加不同大小的弯曲载荷和拉/压载荷，无法同时开展大批量的环境-拉/压-弯曲试验”的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下所述技术方案。

一种自然环境-应力协同试验装置，包括用于夹持试件的夹持座A和夹持座B，夹持座A和夹持座B水平布置在台座上，其特征在于：夹持座A和夹持座B设置在同一组导轨上，夹持座A能够被固定，夹持座B通过杠杆连接拉/压载荷加载系统；拉/压载荷加载系统包括绕在同一高度的两个定滑轮上的不锈钢钢丝绳，不锈钢钢丝绳一端连接砝码、另一端连接立式拉杆，在立式拉杆上设置有滑块，滑块正面设置有支耳，支耳活动套设在立式拉杆上，滑块背面的滑槽配合在竖直线轨上，在位于支耳下方的立式拉杆上设置有环形限位板，套设在立式拉杆上的第三弹簧上端抵靠支耳，第三弹簧下端抵靠在环形限位板上，线轨固定在支座上，在支座上设置有驱动电机，驱动电机的输出端连接凸轮组件，凸轮组件连接滑块；驱动电机运行时带动凸轮组件转动，凸轮组件带动滑块上下反复移动，且在滑块下移至极限位置时，第三弹簧被压缩并带动立式拉杆下移至极限位置，在滑块上移至极限时第三弹簧复位。

为提高试验装置的稳定性，在位于环形限位板下方的立式拉杆上固定设置有导向板，滑块卡合在导向板上的卡槽中。