一种可模拟多种边界条件的移动质量试验装置与试验方法

摘要

本发明涉及移动载荷技术领域，特指一种可模拟多种边界条件的移动质量试验装置与试验方法，包括电动机、单轮移动小车、试件板、支座墩与基座，支座墩固定于基座上，支座墩上设有夹具装置，试件板对应设置于夹具装置上，单轮移动小车通过电动机带动在试件板上移动，试件板上设有测试用的应变片传感器。本发明采用这样的结构设置，通过电动机调节移动质量的移动速度，并通过单轮移动小车上的砝码框调节移动质量，通过边界处的螺栓进行不同边界条件的模拟。其结构简单，操作方便，制造运行成本合理，可以在实验室内进行多种边界条件的移动质量实验。

权利要求

1.一种可模拟多种边界条件的移动质量试验装置，其特征在于，包括电动机（1）、单轮移动小车（3）、试件板（4）、支座墩（5）与基座（9），所述支座墩（5）固定于基座（9）上，所述支座墩（5）上设有夹具装置，所述试件板（4）对应设置于夹具装置上，所述单轮移动小车（3）通过电动机（1）带动在试件板（4）上移动，所述试件板（4）上设有测试用的应变片传感器;所述支座墩（5）包括支座墩一（50）与支座墩二（51），所述基座（9）包括基座一（90）与基座二（91），所述支座墩一（50）通过螺丝固定于基座一（90）上，所述支座墩二（51）通过螺丝固定于基座二（91）上，所述支座墩一（50）与支座墩二（51）上分别设有夹具装置，所述试件板（4）两端分别固定于支座墩一（50）与支座墩二（51）上的夹具装置上，所述电动机（1）固定于基座二（91）上;所述夹具装置包括转轴（6）、固定板（7）、伸出板（8）与上夹具（10），所述固定板（7）与伸出板（8）设于转轴（6）一侧，所述试件板（4）通过螺丝固定设于伸出板（8）与上夹具（10）之间，所述上夹具（10）上设有可根据试件板（4）不同宽度而调节的多个螺孔，所述固定板（7）上设有一个可转换简支与固支的螺孔。

2.根据权利要求1所述的一种可模拟多种边界条件的移动质量试验装置，其特征在于，所述基座（9）采用由槽钢焊接成U型结构设置，所述基座一（90）与基座二（91）之间设有调距横梁（11），所述调距横梁（11）一端设有螺孔，另一端设有长孔槽（110），所述调距横梁（11）一端通过螺丝穿于螺孔固定于基座一（90）上，所述调距横梁（11）另一端通过螺丝穿于长孔槽（110）固定于基座二（91）上。

3.根据权利要求1所述的一种可模拟多种边界条件的移动质量试验装置，其特征在于，所述电动机（1）通过链条（2）带动单轮移动小车（3）在试件板（4）上移动，所述单轮移动小车（3）包括外轮（15）与轮轴（16），所述外轮（15）与轮轴（16）之间设有轴承（17），所述外轮（15）两端分别设有齿轮（13），所述链条（2）套于齿轮（13）上，所述外轮（15）对应设于试件板（4）上，所述轮轴（16）通过框带（14）对应连接有可调节质量的砝码框（12）。

4.根据权利要求3所述的一种可模拟多种边界条件的移动质量试验装置，其特征在于，所述轮轴（16）两端分别设有凹槽（160），所述框带（14）上端对应设于凹槽（160）内，所述框带（14）下端固定连接于砝码框（12）。

说明书

一种可模拟多种边界条件的移动质量试验装置与试验方法

技术领域

[0001] 本发明涉及移动载荷技术领域，特指一种可模拟多种边界条件的移动质量试验装置与试验方法。

背景技术

[0002] 当车辆通过桥梁时，由于车辆辎重以及速度效应，会引起桥梁结构振动，而桥梁的振动反过来又会影响车辆的正常行驶。由于车辆自身各部分转动以及桥梁路面不平整等客观因素的存在，使得桥梁和车辆之间振动更加剧烈。研究者通常把引起车桥系统振动整体加剧的相互作用、相互影响的问题称为车桥耦合振动问题，桥梁在车辆通过桥梁时除了要承受静力作用，还要承受包括桥梁由于移动载荷引起振动产生的惯性力等因素。这些相互作用力，导致桥梁的结构构件产生疲劳，结构稳定性降低了和使用寿命缩短。更严重的是振动频率和幅度过大时，还会直接对车辆运行的安全性产生构成影响。当车辆的频率相等或接近时于桥梁的某阶固有频率时，会产生共振现象，振动加剧车辆和桥梁将直接威胁人民生命财产。每一次的事故都会给人们带来惨痛的经验教训，帮助人们不断改进结构的设计，使之适应客观规律。车桥耦合一直受到重视，同时移动载荷作用下的桥梁减振也因其在交通安全中重要作用而成为一个重要课题。

[0003] 对于可调节支座形式的夹具，目前已经公开了一些专利，但是现有专利实现不同支座形式是通过更换不同的支座来实现的，而本专利改变简支和固支在同一个夹具上实现。而且在实现方法上，本试验装置通过在转轴侧端通过螺栓固定实现简支与固支的转换。这样既减少了实验设备的材料，而且减少了更换支座方式所需要的时间。此外，本发明所设计的夹具可以实现不同长度和宽度的板的试验。本发明所设计的移动载荷试验方法和装置未发现有类似专利和文献。[1]秦庆华；王铁军；张建勋.一种可调节式试验夹具:中国，CN102494943A.2012-06-13.和[2]秦庆华；张建勋；郝文乾；郭奕蓉；王铁军.一种可调节式多功能实验夹具装置:中国，CN104729912A.2015-06-24.所述的砰击载荷测量装置主要是指测量系统方面，与本发明不同；[3]何宇廷；邵青；崔荣洪；安涛；伍黎明；张腾.加筋板结构轴向压缩稳定性试验夹具及方法:中国，CN103293056A.2013-09-11.[4]唐友刚；张少洋；王臻魁；张若瑜.一种海底管道侧向移动载荷试验装置:中国，CN104374656A.2015-02-25.[5]M·U·凯斯马顿.用于试件的载荷试验的设备和方法:中国，CN104215503A.2014-12-17。

发明内容

[0004] 针对以上问题，本发明提供了一种可模拟多种边界条件的移动质量试验装置与试验方法，通过电动机调节移动质量的移动速度，并通过单轮移动小车上的砝码框调节移动质量，通过边界处的螺栓进行不同边界条件的模拟。其结构简单，操作方便，制造运行成本合理，可以在实验室内进行多种边界条件的移动质量实验。

[0005] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

[0006] 一种可模拟多种边界条件的移动质量试验装置，包括电动机、单轮移动小车、试件板、支座墩与基座，支座墩固定于基座上，支座墩上设有夹具装置，试件板对应设置于夹具装置上，单轮移动小车通过电动机带动在试件板上移动，试件板上设有测试用的应变片传感器。

[0007] 进一步而言，所述支座墩包括支座墩一与支座墩二，基座包括基座一与基座二，支座墩一通过螺丝固定于基座一上，支座墩二通过螺丝固定于基座二上，支座墩一与支座墩二上分别设有夹具装置，试件板两端分别固定于支座墩一与支座墩二上的夹具装置上，电动机固定于基座二上。

[0008] 进一步而言，所述夹具装置包括转轴、固定板、伸出板与上夹具，固定板与伸出板设于转轴一侧，试件板通过螺丝固定设于伸出板与上夹具之间，上夹具上设有可根据试件板不同宽度而调节的多个螺孔，固定板上设有一个可转换简支与固支的螺孔。

[0009] 进一步而言，所述基座采用由槽钢焊接成U型结构设置，基座一与基座二之间设有调距横梁，调距横梁一端设有螺孔，另一端设有长孔槽，调距横梁一端通过螺丝穿于螺孔固定于基座一上，调距横梁另一端通过螺丝穿于长孔槽固定于基座二上。

[0010] 进一步而言，所述电动机通过链条带动单轮移动小车在试件板上移动，单轮移动小车包括外轮与轮轴，外轮与轮轴之间设有轴承，外轮两端分别设有齿轮，链条套于齿轮上，外轮对应设于试件板上，轮轴通过框带对应连接有可调节质量的砝码框。

[0011] 进一步而言，所述轮轴两端分别设有凹槽，框带上端对应设于凹槽内，框带下端固定连接于砝码框。

[0012] 一种可模拟多种边界条件的移动质量试验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

[0013] 步骤一，试验装置安装结束后，调节试验装置处于的边界形态，当固定板通过螺栓固定连接于基座上时，为边界固支，当完全松开螺栓断开固定板与基座的联系时，为边界简支，当螺栓半松开状态时可实现其他边界形态；

[0014] 步骤二，启动电动机，电动机带动单轮移动小车在试件板上移动，通过应变片传感器采集试件板处于不同边界形态的试验数据；

[0015] 步骤三，通过调节电动机带动单轮移动小车的移动速度，重复步骤二，通过应变片传感器采集不同速度的试验数据；

[0016] 步骤四，通过更换砝码框内的砝码质量，重复步骤二，通过应变片传感器采集不同质量的试验数据；

[0017] 步骤五，通过更换不同宽度的试件板，重复步骤二，通过应变片传感器采集不同宽度试件板的试验数据；

[0018] 步骤六，通过更换不同长度的试件板，重复步骤二，通过应变片传感器采集不同长度试件板的试验数据；

[0019] 步骤七，通过所得数据，从而实现不同边界形态的移动载荷试验数据。

[0020] 本发明有益效果：

[0021] 1.本发明结构简单，操作简便，制造运行成本合理，可以在实验室中进行移动质量下板结构的动力响应试验；

[0022] 2.整个移动质量试验过程实现移动速度的定量控制；

[0023] 3.通过条件砝码框上的砝码质量实现移动质量的定量变化；

[0024] 4.通过单轮移动小车的设计实现了实验室条件下进行移动集中质量试验；

[0025] 5.通过夹具轴上的固定板与基座之间通过固定螺栓连接的变化，实现简支边界条件和固支边界条件的更换，固定螺栓松开时实现简支，固定栓固定实现边界固支，固定螺栓半松开状态实现其他边界形式；

[0026] 6.通过夹具轴上的伸出板上多个螺栓的固定可以实现不同宽度试件板的移动质量试验；

[0027] 7.通过调距横梁上的长孔槽调节两基座间的距离，可以实现不同长度试件板的试验。

附图说明

[0028] 图1是本发明的固支试验结构图；

[0029] 图2是本发明的简支试验结构图；

[0030] 图3是本发明的支座墩结构图；

[0031] 图4是本发明的单轮移动小车结构图；

[0032] 图5是本发明的单轮移动小车剖视图。

[0033] 1.电动机；2.链条；3.单轮移动小车；4.试件板；5.支座墩；50.支座墩一；51.支座墩二；6.转轴；7.伸出板；8.固定板；9.基座；90.基座一；91.基座二；10.上夹具；11.调距横梁；110.长孔槽；12.砝码框；13.齿轮；14.框带；15.外轮；16.轮轴；160.凹槽；17.轴承。

具体实施方式

[0034] 下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。

[0035] 如图1至图5所示，本发明所述一种可模拟多种边界条件的移动质量试验装置，包括电动机1、单轮移动小车3、试件板4、支座墩5与基座9，支座墩5固定于基座9上，支座墩5上设有夹具装置，试件板4对应设置于夹具装置上，单轮移动小车3通过电动机1带动在试件板4上移动，试件板4上设有测试用的应变片传感器。以上所述构成本发明基本结构。

[0036] 本发明采用这样的结构设置，其工作原理：以基座9作为试验装置的固定支架，在基座上固定有支座墩5，在支座墩5上设有夹具装置，在夹具装置上固定有试件板4，试件板4上对应设有单轮移动小车3与应变片传感器，再通过电动机1带动单轮移动小车3在试件板4上移动，再通过应变片传感器采集数据，从而实现移动质量实验。其结构简单、操作方便、可以在实验室内进行。

[0037] 更具体而言，所述支座墩5包括支座墩一50与支座墩二51，基座9包括基座一90与基座二91，支座墩一50通过螺丝固定于基座一90上，支座墩二51通过螺丝固定于基座二91上，支座墩一50与支座墩二51上分别设有夹具装置，试件板4两端分别固定于支座墩一50与支座墩二51上的夹具装置上，电动机1固定于基座二91上。采用这样的结构设置，支座墩一50与支座墩二51上分别固定于基座一90与基座二91上，并在支座墩一50与支座墩二51上分别设有夹具装置，试件板4两端分别固定于支座墩一50与支座墩二51上的夹具装置上，实现模拟桥梁结构的效果。

[0038] 更具体而言，所述夹具装置包括转轴6、固定板7、伸出板8与上夹具10，固定板7与伸出板8设于转轴6一侧，试件板4通过螺丝固定设于伸出板8与上夹具10之间，上夹具10上设有可根据试件板4不同宽度而调节的多个螺孔，固定板7上设有一个可转换简支与固支的螺孔。采用这样的结构设置，当固定板7通过螺栓固定连接于基座9上时，为边界固支，当完全松开螺栓断开固定板7与基座9的联系时，为边界简支，当螺栓半松开状态时可实现其他边界形态。另外，可以通过上夹具10上的多个螺孔可以便于更换不同宽度的试件板4，其采用多个螺孔一排设置，比如：目前试件板4的宽度为5cm，通过上夹具10上的两个相隔4cm的螺孔即可将其固定，如果要更换宽度为10cm的试件板4，那就更换与试件板4宽度相应的两个螺孔便于将其固定。

[0039] 更具体而言，所述基座9采用由槽钢焊接成U型结构设置，基座一90与基座二91之间设有调距横梁11，调距横梁11一端设有螺孔，另一端设有长孔槽110，调距横梁11一端通过螺丝穿于螺孔固定于基座一90上，调距横梁11另一端通过螺丝穿于长孔槽110固定于基座二91上。采用这样的结构设置，调距横梁11的作用在于根据试件板4的长度进行调节基座一90与基座二91之间的距离，调节时只需松开长孔槽110上的螺栓即可进行调节，然后再旋紧实现便于更换不同长度的试件板4。

[0040] 更具体而言，所述电动机1通过链条2带动单轮移动小车3在试件板4上移动，单轮移动小车3包括外轮15与轮轴16，外轮15与轮轴16之间设有轴承17，外轮15两端分别设有齿轮13，链条2套于齿轮13上，外轮15对应设于试件板4上，轮轴16通过框带14对应连接有可调节质量的砝码框12。轮轴16两端分别设有凹槽160，框带14上端对应设于凹槽160内，框带14下端固定连接于砝码框12。采用这样的结构设置，电动机1通过链条2拉动单轮移动小车3的齿轮13实现拉动单轮移动小车3在试件板4上移动的作用，轴承17起到在外轮15在转动的时候轮轴16不会跟着转，通过可调节质量的砝码框12起到便于更换不同质量的砝码。

[0041] 一种可模拟多种边界条件的移动质量试验装置的试验方法，包括以下步骤：

[0042] 步骤一，试验装置安装结束后，调节试验装置处于的边界形态，当固定板7通过螺栓固定连接于基座9上时，为边界固支，当完全松开螺栓断开固定板7与基座9的联系时，为边界简支，当螺栓半松开状态时可实现其他边界形态；

[0043] 步骤二，启动电动机1，电动机1带动单轮移动小车3在试件板4上移动，通过应变片传感器采集试件板4处于不同边界形态的试验数据；

[0044] 步骤三，通过调节电动机1带动单轮移动小车3的移动速度，重复步骤二，通过应变片传感器采集不同速度的试验数据；

[0045] 步骤四，通过更换砝码框内的砝码质量，重复步骤二，通过应变片传感器采集不同质量的试验数据；

[0046] 步骤五，通过更换不同宽度的试件板4，重复步骤二，通过应变片传感器采集不同宽度试件板4的试验数据；

[0047] 步骤六，通过更换不同长度的试件板4，重复步骤二，通过应变片传感器采集不同长度试件板4的试验数据；

[0048] 步骤七，通过所得数据，从而实现不同边界形态的移动载荷试验数据。

[0049] 以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。