一種萬能試驗機的加載夾具的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種萬能試驗機的加載夾具，它在加載圓盤（1）底面焊接一個以加載圓盤中心對稱的金屬梯形梁（2），金屬梯形梁（2）的長度為加載圓盤直徑的3?6倍，金屬梯形梁（2）的寬度不大于加載圓盤直徑且不小于加載圓盤半徑，金屬梯形梁（2）的底面為長方形平面，金屬梯形梁（2）的頂面與加載圓盤（1）的底面連接。本實用新型的優點是：試驗時克服了加載圓盤所限制的試件尺寸問題，能對長條形試件均勻加載進行試驗。
【專利說明】
一種萬能試驗機的加載夾具
技術領域
[0001]本實用新型涉及巖土工程試驗設備，具體涉及一種萬能試驗機的加載夾具。
【背景技術】
[0002]巖石及其類似材料的壓縮試驗，對于研究巖石的強度問題、巖石的破壞特性和巖石中已有裂紋在壓縮條件下的擴展問題等等具有重大的研究意義，試驗機的加載夾具成為了能否完成試驗的約束條件。
[0003]現有萬能試驗機中，加載圓盤用于將荷載從萬能試驗機傳遞給試件，常用的單軸加壓設備加載荷載能達到2000KN，可是加載圓盤卻限制了所能加壓的試件大小，一般實驗室加載圓盤的尺寸以Φ 10mm居多，所以對于一些大尺寸的巖樣，在加載荷載能力允許的情況下，因加載圓盤尺寸小而無法進行實驗。
[0004]對于較大的試件的壓縮試驗，通常選用更大規格的加載設備，這意味著新的設備的引入、更多資金的投入，這無疑也是一種資源的浪費。
[0005]另外，針對一些平面應力、應變問題或是長條形的大尺寸試件，采用加載圓盤對試件進行均勻加載是不合理的。所以需要改變試驗機的加載夾具。
【實用新型內容】
[0006]針對現有萬能試驗機存在的問題，本實用新型所要解決的技術問題就是提供一種萬能試驗機的加載夾具，它能夠適應大尺寸試件，特別是長條形的大尺寸試件均勻加載試驗。
[0007]本實用新型所要解決的技術問題是通過這樣的技術方案實現的，它在加載圓盤底面焊接一個以加載圓盤中心對稱的金屬梯形梁，金屬梯形梁的長度為加載圓盤直徑的3-6倍，金屬梯形梁的寬度不大于加載圓盤直徑且不小于加載圓盤半徑，金屬梯形梁的底面為長方形平面，金屬梯形梁的頂面與加載圓盤底面連接。
[0008]本實用新型材料采用45號鋼，經過滲碳處理，其表面含碳量0.8-1.2%，芯部含碳量在0.1?0.25%，再經熱處理，表面可以獲得很高的硬度(HRC58?62)，芯部硬度低，耐沖擊，在加載過程中(加載軸壓< 1000KN)其變形能滿足要求。
[0009]本實用新型由上、下兩個加載夾具組成，且兩個加載夾具相同；兩個加載夾具分別置于試驗用試件的底部和頂部，用于將荷載從萬能試驗機傳遞給試件。
[0010]在現有萬能試驗機上，本實用新型替換了原來的加載圓盤，其優點是:試驗時克服了加載圓盤所限制的試件尺寸問題，能對長條形試件均勻加載進行試驗。
【附圖說明】
[0011]本實用新型的【附圖說明】如下:
[0012]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0013]圖2為本實用新型一個實施例的主視圖；
[0014]圖3為圖2所示實施例的俯視圖；
[0015]圖4為圖2所不實施例的左視圖；
[0016]圖5為圖2所示實施例的數值模擬變形圖。
[0017]圖中:1.加載圓盤;2.金屬梯形梁;3.卡環頭。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明:
[0019]如圖1所示，本實用新型是在加載圓盤I底面焊接一個以加載圓盤中心對稱的金屬梯形梁2，金屬梯形梁2的長度為加載圓盤直徑的3-6倍，金屬梯形梁2的寬度不大于加載圓盤直徑且不小于加載圓盤半徑，金屬梯形梁2的底面為長方形平面，金屬梯形梁2的頂面與加載圓盤I的底面連接。
[0020]與現有萬能試驗機利用卡環頭的沉頭螺紋固定加載圓盤的一樣，本實用新型也是通過卡環頭3固定在萬能試驗機上、下兩端的。
實施例
[0021]本實施例如圖2、圖3和圖4所示，加載圓盤I直徑為常規尺寸Φ100mm，加載圓盤的高度為100 mm，金屬梯形梁2的長520mm、寬50mm，金屬梯形梁的底面與頂面之間的距離為102.5 mm，金屬梯形梁的梯形底角為14°。
[0022]在進行單軸壓縮試驗時，現有萬能試驗機采用的是上、下端兩個規格均為Φ100mm的加載圓盤，將荷載從萬能試驗機傳遞給試件，最大加載荷載2000KN。
[0023]擬對截面尺寸為500mmX 50mm的巖石材料施加< 40MPa的均勾荷載。在現有萬能試驗機上，用螺絲刀松開固定卡環頭的螺栓，取下現有的上、下端加載圓盤，安裝上本實用新型，在進行試件加壓前，應當驗證本實用新型的可靠性:在荷載作用下，加載壓頭可能會發生不均勻變形而引起試件受力不均，達不到預期效果。因為在加載過程中，加載是通過對試件產生位移擠壓而形成的，同樣的，該加載夾具也會受到相同的力，由于本實用新型屬于懸挑結構，中間跟兩端會產生位移變形差，為了保證是均布加壓，這種位移差值應該盡量小，這里取的是0.5%作為控制線，所以選定最大加載荷載為40MPa。
[0024]可靠性驗證的方法是:
[0025]通過有限元分析軟件Abaqus對本實用新型進行簡單受力分析:假定全截面520mmX50mm區域全部受到40MPa(取預期加載的最大荷載)的均布荷載，分析其變形情況。所得的結果如圖5所示，圖中a、b、c號節點處的位移變形值分別為1.31 Imm、0.104mm、1.31 Imm，于是
a、c號節點相對b號節點的變形位移差值為1.207mm，相對變形轉角為:1.207/260*100%=
0.46%。
[0026]現有萬能試驗機都是通過位移增量來對試件產生壓力荷載，在40MPa的荷載作用下，加載支架兩側與中間位移變形差在0.46%，屬于能接受范圍，可近似看作是均勻加載的，也就是說40MPa的荷載適用于本實施例。
[0027]可靠性驗證結果表明:本實用新型是可靠性。然后，將試件放在本實用新型上，開始進行加載，通過壓力盒讀數加載到預期荷載。
【主權項】
1.一種萬能試驗機的加載夾具，其特征是:在加載圓盤(I)底面焊接一個以加載圓盤中心對稱的金屬梯形梁(2)，金屬梯形梁(2)的長度為加載圓盤直徑的3-6倍，金屬梯形梁(2)的寬度不大于加載圓盤直徑且不小于加載圓盤半徑，金屬梯形梁(2)的底面為長方形平面，金屬梯形梁(2)的頂面與加載圓盤(I)的底面連接。
【文檔編號】G01N3/04GK205538450SQ201620070697
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月26日
【發明人】周小平, 馬穩, 畢靖, 程浩, 王允騰
【申請人】重慶大學