专利名称：压力试验机变形阻尼器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种阻尼器，特别是涉及一种压力试验机变形阻尼器。二 .背景技术随着水泥基复合材料结构设计理论的发展，对水泥基复合材料的 韧性提出了更高的需求，韧度指标设计或者混凝土断裂设计必将成为结构设计的指标之 一。上世纪60年代初断裂力学被用于研究水泥基复合材料力学行为，尤其是1970年以来 逐渐形成的水泥基复合材料非线性断裂理论中，断裂能Gf成为描述水泥基复合材料断裂性 能的主要概念，具有重要的学术意义和应用价值。随着水泥基复合材料非线性断裂理论的 不断发展和成熟，该理论已被越来越多地引入到水泥基复合材料结构的计算、分析和设计 中，使水泥基复合材料结构分析和设计更加合理、经济和安全。但是水泥基复合材料非线性 断裂理论的应用必须以水泥基复合材料断裂能参数已知作为前提条件，这就意味着需完整 准确测得试件的荷载-挠度(P-S)全曲线。弯曲韧性是衡量水泥基复合材料韧性的重要 指标，欧美等发达国家在各自的规范或标准中都规定了测量弯曲韧性的试验标准与计算方 法。这些标准都需要通过计算梁荷载_挠度曲线下的面积来评价水泥基复合材料的韧性。在水泥基复合材料材性试验，尤其是水泥基复合材料韧性指标和断裂性能指标的 试验过程中，需要实测稳定的水泥基复合材料的P-S全曲线。试验分析表明，若想测得试 验过程全曲线，试验机的刚度必须大于试件P-S曲线下降段最陡部分的斜率，还应保证刚 性组件在弹性范围内的压缩量必须大于试件在破坏过程中所产生的最大位移量；只有满足 这些条件，才能测得荷载一位移全过程曲线。普通的材料试验机刚度往往不能满足稳定试 验的要求，而设备的更新换代需要较大的资金投入。目前很多实验室难以完整测得水泥基 复合材料试件稳定的P-S曲线。因此，人们迫切希望找到一个既能增加试验机刚度又能满 足变形要求的试验机刚度增强加固装置。目前国内为研究水泥基复合材料的ρ- δ全曲线的关系，有下列几种方法1)圆柱弹簧增强试验机的刚度的方法为研究水泥基复合材料的P-δ全曲线的关系，不少研究人员采用圆柱弹簧增强 试验机刚度。郑州大学的学者，采用4个具有相同尺寸和刚度的高强弹簧增强试验机刚度， 在2000kN液压式压力试验机上进行了钢纤维高强水泥基复合材料小梁的弯曲韧性试验， 研究了钢纤维体积率、钢纤维类型等因素对P-S全曲线的影响，从而对钢纤维高强水泥基 复合材料小梁的弯曲韧性进行了深入的研究。华北水利水电学院的学者，试验采用5000kN 压力试验机加圆柱弹簧研究了钢纤维高强水泥基复合材料小梁弯曲韧性指数和弯曲承载 力变化系数。但从上述文献提供的试验全过程曲线还有不尽如人意的地方，尤其是P-S曲 线下降段不能完全反映水泥基复合材料的特性。因受试验机空间的限制，圆柱弹簧的断面 不可能太大，所以增强后的试验机刚度还不能满足试验对加载系统的刚度的要求。2)刚性元件增强试验机的刚度的方法这种试验机的刚度的增强方法，是在试验机上下压板之间，安装四个钢柱等附属 装置来研究水泥基复合材料的P-S全曲线的关系。大连理工大学在普通5000kN压弯试验 机上增设刚性元件增强试验机的刚度装置，利用四点弯曲试验进行了 I-II复合型混凝土断裂性能试验。这种刚性元件增强试验机的刚度的方法，一般情况下增强试验机的刚度均能满足试验的要求，但刚性元件变形较小，不能满足混凝土试件试验过程中对变形的要求， 尤其不能适应纤维混凝土变形相对较大的要求。3)电液伺服试验机试验方法电液伺服试验机是一种先进的液压加载设备，这种加载设备即能实现载荷控制又 能实现位移控制，是研究水泥基复合材料的P-S全曲线关系的一种较好的设备。但电液伺 服试验机投资较大，动辄上百万，众多实验室由于科研经费的不足，难以购置这种先进的试 验设备，所以无法从事这方面的试验研究。
三.实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、安 装操作方便且使用安全的压力试验机变形阻尼器。本实用新型为解决技术问题所采取的技术方案一种压力试验机变形阻尼器，含有叠合蝶簧、中心导向柱、上压板、底板和外导向 套筒，所述外导向套筒下端通过螺栓和螺栓连接件与所述底板连接，其上端套装有所述上 压板，二者间隙配合，所述中心导向柱套装在所述外导向套筒中，其下端与所述底板螺纹连 接，所述外导向套筒与中心导向柱之间的空腔中套装有所述叠合蝶簧。所述中心导向柱上端设置有缩径台阶轴段，该缩径台阶轴段上安装有轴承。所述蝶簧之间设置有二硫化钼润滑剂。所述外导向套筒的内表面和中心导向柱的外表面上均设置有耐磨渗碳层。所述叠合蝶簧与所述外导向套筒的内表面和中心导向柱的外表面之间留有间隙， 该间隙大小依弹簧尺寸而定。所述外导向套筒与中心导向柱之间空腔中套装有至少两个以上的所述叠合蝶簧， 且所述碟簧安装时必须有预压变形量。所述外导向套筒外表面上设置有手柄。本实用新型的有益效果1、本实用新型采用蝶簧叠合式结构，能够根据试验研究的需要，设计出不同承载 能力及变形能力的压力试验机变形阻尼器，来满足试验研究中既有足够的刚度又具有大变 形能力的需求，克服了现有方法中刚度和变形之间的矛盾。2、本实用新型实现了在普通试验机上研究水泥基复合材料P-δ关系全曲线的目 的，使用本压力试验机变形阻尼器在普通试验机上试验，每个试验构件均能获得反映材料 真实特性的P-S关系全曲线。3、本实用新型在使用过程中不需要动力也不消耗能源，且设计制作简单、使用方 便，通过标定试验及试验研究中应用证明，该压力试验机变形阻尼器设计合理、线性好、重 复性好且具备足够的稳定性和耐久性，是一种理想的试验机刚度增强加固装置。4、本实用新型蝶簧之间采用二硫化钼作为润滑剂，减少摩擦，另外，外导向套筒和 中心导向柱的表面要做渗碳处理，渗碳厚度约为0. 8mm，硬度要求为HRC55，表面粗糙度Ra < 3. 2μπι，提高耐磨性和光滑度，并且蝶簧与外导向套筒和中心导向柱之间要留有一定的 间隙，间隙大小依弹簧尺寸而定，避免摩擦。[0025]5、本实用新型荷载作用下的碟簧安装时设有预压变形量，以防止弹簧内圆顶面产生疲劳裂纹，对提高压力试验机变形阻尼器寿命有利。6、本实用新型不仅适用于纤维混凝土断裂试验，也适用于其他对试验机刚度和变 形有较高要求的混凝上材料应力应变关系全曲线的试验研究中，易于推广实施，具有良好 的经济效益。
四.
图1为压力试验机变形阻尼器的结构示意图；图2为图1所示压力试验机变形阻尼器的俯视图。
五.具体实施方式
实施例参见图1和图2，图中，1-叠合蝶簧，2-中心导向柱，3-外导向套筒，4-底 板，5-上压板，6-轴承，7-螺栓，8-螺栓连接件，9-密封橡皮条，10-手柄，11-螺纹。叠合蝶簧1是承担外来荷载并产生变形的元件。中心导向柱2、外导向套筒3使叠 合蝶簧1沿上下方向变位并保证其合理的受力状态，外导向套筒3又同时具有外围护的作 用。底板4和中心导向柱2通过螺纹11连接，底板4、外导向套筒3和螺栓连接件8采用螺 栓7连接在一起。上压板5把外荷载沿中心导向柱2传给叠合蝶簧1，轴承6是把上压板5 荷载传给叠合蝶簧1时，减小中心导向柱2和上压板5侧臂之间的摩擦力并使沿中心导向 柱1滑动。密封橡皮条9是为保护叠合蝶簧1不受污染，保证叠合蝶簧1有良好的工作性 能。手柄10为方便安装而设置的。叠合蝶簧1之间采用二硫化钼作为润滑剂，减少摩擦；外导向套筒3和中心导向柱 2的表面要做渗碳处理，渗碳厚度约为0. 8mm,硬度要求为HRC55，表面粗糙度Ra < 3. 2 μ m ； 叠合碟簧1数量不能太多，一般应该尽可能采用直径大，片数较少的组合蝶簧来满足承受 荷载的要求。支撑形式采用外圆支撑，亦或采用内圆支撑和外圆支撑相结合。上压板固定 前，应使安装就位的叠合碟簧经受一定荷载产生预压变形量，一般取f\ = 0. IShtl-O. 20h0, 此预压变形量可以防止弹簧内圆顶面产生疲劳裂纹，对提高压力试验机变形阻尼器寿命有 禾U。叠合蝶簧1与外导向套筒3和中心导向柱2之间要留有一定的间隙，间隙大小依弹簧 尺寸而定，一般情况下当D = 140 250匪时，δ = 1. 6匪。普通试验机一般有液压加载系统、上压板、下压板、钢立柱(丝杠)等组成。在水 泥基复合材料荷载-挠度关系全曲线的试验中，根据试验的需要可以选择多个本实用新型 的压力试验机变形阻尼器组合应用。压力试验机变形阻尼器安装在试验机的下压板上并对 称布置在试验试件的四周，此时，上压板5与试验机的上压板接触，底板4在试验机的下压 板上，压力试验机变形阻尼器和试验试件共同承担试验机传来的荷载，根据研究的对象不 同，可以合理分配试验试件和压力试验机变形阻尼器受力大小。在试验过程中，随着试验机 荷载的增大，试验机钢立柱的变形也随之增大，当试验试件临近破坏时，试验机钢立柱产生 的变形会瞬间释放，这种变形的瞬间释放所产生的能量大部分传给了压力试验机变形阻尼 器，试验机变形阻尼器耗减钢立柱的变形释放运动能量，这就保证了试验试件在受力过程 中实现可靠、稳定的加载过程，从而获得反映材料真实特性的荷载-挠度关系全曲线。改变蝶簧的叠合方式和叠合数量及蝶簧的规格、改变外导向套筒和中心导向柱的具体结构、以及改变底板与外导向套筒和中心导向柱的连接方式能够组成多个实施例，均为本实用新型的常见变化，在此不一一详述。
权利要求一种压力试验机变形阻尼器，含有叠合蝶簧、中心导向柱、上压板、底板和外导向套筒，其特征是所述外导向套筒下端通过螺栓和螺栓连接件与所述底板连接，其上端套装有所述上压板，二者间隙配合，所述中心导向柱套装在所述外导向套筒中，其下端与所述底板螺纹连接，所述外导向套筒与中心导向柱之间的空腔中套装有所述叠合蝶簧。
2.根据权利要求1所述的压力试验机变形阻尼器，其特征是所述中心导向柱上端设 置有缩径台阶轴段，该缩径台阶轴段上安装有轴承。
3.根据权利要求1所述的压力试验机变形阻尼器，其特征是所述蝶簧之间设置有二 硫化钼润滑剂。
4.根据权利要求1所述的压力试验机变形阻尼器，其特征是所述外导向套筒的内表 面和中心导向柱的外表面上均设置有耐磨渗碳层。
5.根据权利要求1所述的压力试验机变形阻尼器，其特征是所述叠合蝶簧与所述外 导向套筒的内表面和中心导向柱的外表面之间留有间隙，该间隙大小依弹簧尺寸而定。
6.根据权利要求1所述的压力试验机变形阻尼器，其特征是所述外导向套筒与中心 导向柱之间空腔中套装有至少两个以上的所述叠合蝶簧，且所述碟簧安装时必须有预压变 形量。
7.根据权利要求1-6任一项所述的压力试验机变形阻尼器，其特征是所述外导向套 筒外表面上设置有手柄。
专利摘要本实用新型公开了一种压力试验机变形阻尼器，它含有叠合蝶簧、中心导向柱、上压板、底板和外导向套筒，所述外导向套筒下端通过螺栓和螺栓连接件与所述底板连接，其上端套装有所述上压板，二者间隙配合，所述中心导向柱套装在所述外导向套筒中，其下端与所述底板螺纹连接，所述外导向套筒与中心导向柱之间的空腔中套装有所述叠合蝶簧，所述叠合蝶簧由至少两个蝶簧叠合在一起。所述中心导向柱上端设置有缩径台阶轴段，该缩径台阶轴段上安装有轴承。本实用新型设计制作简单、使用方便，通过标定试验及试验研究中应用证明，该压力试验机变形阻尼器设计合理、线性好、重复性好且具备足够的稳定性和耐久性。
文档编号G01N3/02GK201600306SQ20102010229
公开日2010年10月6日 申请日期2010年1月27日 优先权日2010年1月27日
发明者张启明, 朱海堂, 王占桥, 高丹盈 申请人:郑州大学