专利名称：一种机械式应力-腐蚀耦合疲劳试验装置的制作方法
技术领域：
一种机械式应力-腐蚀耦合疲劳试验装置技术领域[0001]本实用新型涉及水泥混凝土疲劳试验装置，特别涉及一种机械式应力-腐蚀耦合 疲劳试验装置，适应模拟水泥混凝土在交变机械应力与腐蚀介质耦合作用下的疲劳特性。
背景技术：
[0002]通常情况下，水泥混凝土结构是在一定荷载作用下运行的，其腐蚀破坏很少是受 单一腐蚀因素作用影响。尤其对土木建筑、公路交通、铁路桥梁等结构物来讲，除了承受结 构的自重作用以外，还要承受频繁的外荷载重复作用。很明显，水泥混凝土的腐蚀疲劳特性 与其材料组成、环境、外加荷载等因素密切相关。水泥混凝土在环境腐蚀介质作用下的损伤 积累速率不仅与环境、荷载谱的强度有关，而且与交变荷载作用的时间长短密切相关。大量 的工程调查研究表明交变应力的存在，促进了腐蚀进一步发展，严重地降低其耐久性能。 因此，水泥混凝土在交变应力与腐蚀溶液耦合作用下的疲劳及损伤特性越来越引起工程学 者们的重视，研制相关的试验测试设备显得尤为必要。[0003]目前，根据水泥混凝土的腐蚀疲劳试验装置的弯曲应力加载的特点，国内外通常 有以下几种(a)根据杠杆原理设计的加载装置；(b)拉杆加载系统；(c)悬挂重物加载； (d)下置千斤顶加载；(e)根据虎克定律利用弹簧加载。通常的水泥混凝土的疲劳试验或分 析，往往在空气中进行，采用的是一种荷载损伤积累与时间无关的试验，省去了时间对其损 伤程度的影响，这样可以在试验时适当地提高加载频率以缩短试验时间。但是，由于腐蚀疲 劳对时间的依赖性，分析和试验所用荷载谱不但要给出荷载谷值、峰值的大小，而且还必须 给出荷载由峰(谷)值到达谷(峰)值的时间增量，如果有荷载保持时间，必须把荷载及其 保持时间加入到荷载谱中，不能像处理常规疲劳荷载那样把持久荷载简单地忽略不计。[0004]水泥混凝土腐蚀疲劳试验是与时间、应力水平、荷载谱、腐蚀介质等因素密切相关 的一项试验，该试验研究周期长，无法长期使用精度很高的设备(如MTQ进行试验。现有 的腐蚀疲劳试验装置多采用人工控制，时间因素难以准确加入到荷载谱中，并无法对外界 腐蚀环境进行精确控制。因此，受测试条件、环境以及操作过程等因素的影响，致使常规的 测试装置和方法常表现出较差的准确性与稳定性，无法达到试验所需的精度要求，并耗费 大量的人力物力。发明内容[0005]本实用新型目的在于克服现有技术的上述缺点，提供一种操作简便、稳定性好、测 量准确、精确度高的机械式应力-腐蚀耦合疲劳试验装置，能够准确模拟腐蚀环境和交变 机械应力环境，并在荷载谱中精确融合时间因素，提升水泥混凝土的机械式应力-腐蚀耦 合疲劳研究水平。[0006]为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现。[0007]—种机械式应力-腐蚀耦合疲劳试验装置，其特征在于，包括计算机，底座，放置 在底座中心的具有上开口的用于放置试件的腐蚀介质箱，连通腐蚀介质箱的冷热水浴/循环器，以及放置在腐蚀介质箱内的温度传感器；所述底座两侧固定有支架，支架上固定有横 梁，横梁上固定有电机和减速机构，所述减速机构的输出为具有竖直运动的蜗杆或丝杠，其 输出下端固定有压头和压力传感器；所述计算机电连接压力传感器和温度传感器。[0008]本实用新型的特点在于[0009]所述电机电连接有变频器。[0010]所述冷热水浴/循环器为Julabo经济型冷热水浴/循环器F12-ED。[0011]本实用新型中，利用底座、支架、横梁、电机、减速机、压头建立了机械式应力加载 部分，利用腐蚀介质箱、冷热水浴/循环器建立了可控可测的腐蚀环境模拟部分，利用计 算机实时采集压头的压力参数和腐蚀介质环境温度等重要参数，能够准确模拟腐蚀环境 和交变机械应力环境，并在荷载谱中精确融合时间因素，能够提升水泥混凝土的机械式应 力-腐蚀耦合疲劳研究水平；而且本实用新型的机械式应力-腐蚀耦合疲劳试验装置结构 稳固、操作简便、测量准确、精确度高。


[0012]
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型做进一步详细说明。[0013]图1为本实用新型的一种机械式应力-腐蚀耦合疲劳试验装置的系统结构图；[0014]图2为减速机构的传动示意图；[0015]图3为图2的A视示意图；[0016]图4为图2的B视示意图；[0017]图5为图2的C视示意图；[0018]图中1、底座；2、支架；3、冷热水浴/循环器；4、横梁；5、计算机；6、电机；7、减速 机构；701、第二蜗杆；702、小轴承；703、竖轴；704、第一蜗轮；705、大轴承；706、第三蜗轮； 707、第三蜗杆；708、联轴器；709、第二蜗轮；8、压力传感器；9、压头；10、腐蚀介质箱；11、 反力支架；12、试件；13、温度传感器。
具体实施方式
[0019]参照图1，为本实用新型的一种机械式应力-腐蚀耦合疲劳试验装置，主要包括计 算机5、机械式应力加载部分以及腐蚀环境模拟部分。[0020]机械式应力加载部分包括底座1，固定在底座1两侧的支架2，支架2上固定有横 梁4，横梁4上固定有电机6和减速机构7。减速机构7的输出为具有竖直运动的蜗杆(也可 采用丝杠)，其输出下端固定有压头9和压力传感器8，压头9用于抵压水泥混凝土试件12。 电机6驱动减速机构7，减速机构7带动压头9竖直运动。电机6电连接变频器，通过变频 器可以方便控制电机6的正反向和转速，进而控制压头9竖直运动，改变压头9的压力。本 实施例中，三个试件12竖直叠置在腐蚀介质箱10内，试件12的上下面分别设置有反力支 架11。[0021]腐蚀环境模拟部分包括放置在底座1中心的具有上开口的用于放置(水泥混凝土) 试件12的腐蚀介质箱10，以及连通腐蚀介质箱10的冷热水浴/循环器3(具体采用Julabo 经济型冷热水浴/循环器F12-ED)，温度传感器13放置在腐蚀介质箱10内。通过Julabo 经济型冷热水浴/循环器F12-ED可以改变腐蚀介质的流量、流速和温度，方便的模拟腐蚀环境。[0022]计算机通过采集卡电连接压力传感器、温度传感器，实时采集交变机械应力参数 和腐蚀介质的温度参数；同时，本实施例还利用计算机控制变频器和Julabo经济型冷热水 浴/循环器F12-ED，根据试验要求设置应力水平，加卸载曲线、加卸载频率、加卸载次数、腐 蚀介质的流量、流速和温度，可进行过载报警事件以及试验数据查询，外接打印机可立即打 印各试验数据；可在软件界面上对试件受力状态以及腐蚀介质的流量、流速和环境温度进 行实时监测。[0023]参照图2，本实施例的减速机构中，其驱动输入的电机轴采用蜗杆轴，其与第一蜗 轮704相互啮合传动，啮合形式如图3所示，当电机开动时，在电机轴与第一蜗轮704啮合 传动下带动竖轴703转动，竖轴703上下两端用小轴承702支承，同时第二蜗轮(9)随竖轴 703的转动而转动，第二蜗轮709与第二蜗杆701啮合传动，传动形式如图4所示，第二蜗 杆701与其右端的第三蜗轮706的固定轴之间采用联轴器708连接，第二蜗杆701的左端 和第三蜗轮706的固定轴的右端通过一对大轴承705支承，由此，第一蜗杆701转动，第三 蜗轮706随即转动，第三蜗轮706与第三蜗杆707之间啮合传动，如图5所示，从而带动第 三蜗杆707移动。第三蜗杆707下端连接压力传感器8，压力传感器8下端连接压头9。[0024]尽管以上结合附图对本实用新型的实施方案进行了描述，但本实用新型并不局限 于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不 是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本实用新型权利要求 所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本实用新型保护之列。
权利要求1.一种机械式应力-腐蚀耦合疲劳试验装置，其特征在于，包括计算机，底座，放置在 底座中心的具有上开口的用于放置试件的腐蚀介质箱，连通腐蚀介质箱的冷热水浴/循环 器，以及放置在腐蚀介质箱内的温度传感器；所述底座两侧固定有支架，支架上固定有横 梁，横梁上固定有电机和减速机构，所述减速机构的输出为具有竖直运动的蜗杆或丝杠，其 输出下端固定有压头和压力传感器；所述计算机电连接压力传感器和温度传感器。
2.根据权利要求1所述的机械式应力-腐蚀耦合疲劳试验装置，其特征在于，所述电机 电连接有变频器。
3.根据权利要求1所述的机械式应力-腐蚀耦合疲劳试验装置，其特征在于，所述冷热 水浴/循环器为Julabo经济型冷热水浴/循环器F12-ED。
专利摘要本实用新型涉及水泥混凝土疲劳试验装置，公开了一种机械式应力-腐蚀耦合疲劳试验装置，适应模拟水泥混凝土在交变机械应力与腐蚀介质耦合作用下的疲劳特性。它包括计算机，底座，放置在底座中心的具有上开口的用于放置试件的腐蚀介质箱，连通腐蚀介质箱的冷热水浴/循环器，以及放置在腐蚀介质箱内的温度传感器；所述底座两侧固定有支架，支架上固定有横梁，横梁上固定有电机和减速机构，所述减速机构的输出为具有竖直运动的蜗杆或丝杠，其输出下端固定有压头和压力传感器；所述计算机电连接压力传感器和温度传感器。
文档编号G01N3/32GK201819856SQ201020564079
公开日2011年5月4日 申请日期2010年10月18日 优先权日2010年10月18日
发明者关博文, 李祖仲, 熊锐, 盛燕萍, 陈拴发 申请人:长安大学