一种测试火灾后钢材强度的扭转仪的制作方法

本实用新型属于钢材强度测试装置技术领域，具体涉及一种测试火灾后钢材强度的扭转仪。

背景技术：

火灾后钢材的强度是评估火灾后涉及钢材的建筑结构性能的主要材料参数。目前，常用的钢材强度检测方法：表面硬度法、化学分析法、取样试验法；对于表面硬度法，火灾后钢材硬度与强度的关系尚未形成规范而无法推广；化学分析法分析过程相对复杂且效率低下；而取样试验法应用范围最为广泛，针对受火灾后钢材的本身强度会发生改变，因此，现如今缺少一种结构简单，设计合理，且方便检测出火灾后钢材强度的试验仪器，是亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种测试火灾后钢材强度的扭转仪，其结构简单，设计合理且成本低，设置抗扭夹和扭转夹实现对钢材试件的夹持而检测火灾后钢材的扭转强度，且扭转仪重量轻、体积小，使用便捷，且适应范围广。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种测试火灾后钢材强度的扭转仪，其特征在于：包括传力箱、设置在传力箱内的抗扭夹和扭转夹，以及安装在抗扭夹和扭转夹之间的钢材试件、与扭转夹固定连接的扭转杆和驱动扭转杆转动的电机模块，所述扭转杆的一端伸出传力箱；

所述抗扭夹包括背板、安装在背板下端的下颚板、安装在背板上端的上颚板和安装在下颚板与上颚板之间的夹持部件，所述夹持部件包括安装在上颚板底部的上夹块、两个垂直安装在下颚板顶部且沿传力箱宽度方向布设的限位板和安装在两个限位板之间的下夹块，所述下颚板中穿设有调节下夹块上下移动的左调节螺栓，所述左调节螺栓的顶端抵在下夹块的底部，所述传力箱靠近背板的侧面内设置有两个沿传力箱宽度方向布设的传力杆，所述背板上设置有供传力杆穿设的安装孔，所述背板能沿传力杆的长度方向滑动；

所述扭转夹包括u型夹板、穿过u型夹板上侧的上锁紧螺栓、穿过u型夹板下侧的右调节螺栓，所述上夹块和下夹块夹持钢材试件的左端，所述上锁紧螺栓和右调节螺栓夹持钢材试件的右端；

所述扭转杆和所述电机模块之间传动连接有扭力传感器，所述扭转杆上套设有扭角计，且所述扭角计安装在传力箱靠近扭转夹的内侧面上。

上述的一种测试火灾后钢材强度的扭转仪，其特征在于：所述传力箱包括箱体和设置在箱体上且能开合的盖板，所述箱体包括底板、对称设置在底板左右两侧的左侧板和右侧板，以及连接于左侧板和右侧板之间的前侧板和后侧板，所述后侧板上设置有合页，所述盖板通过合页与后侧板铰接。

上述的一种测试火灾后钢材强度的扭转仪，其特征在于：所述钢材试件的右端设置有上盲孔和下盲孔，所述上锁紧螺栓的底部伸入上盲孔内，所述右调节螺栓的底部伸入下盲孔内；

所述钢材试件的左端设置有上夹槽和下夹槽，所述上夹块的底部卡在上夹槽内，所述下夹块的顶部卡在下夹槽内。

上述的一种测试火灾后钢材强度的扭转仪，其特征在于：所述传力箱靠近扭转夹的内侧面设置有供扭转杆穿设的限位孔，所述扭转杆能沿限位孔纵向滑动，所述扭转杆穿入限位孔的一端与u型夹板的右侧焊接；

所述左调节螺栓、上锁紧螺栓、右调节螺栓的数量均为两个，两个左调节螺栓、上锁紧螺栓、右调节螺栓均沿传力箱宽度方向布设。

上述的一种测试火灾后钢材强度的扭转仪，其特征在于：所述上颚板、下颚板、背板、上夹块、下夹块沿传力箱宽度方向的长度均大于钢材试件的宽度；所述上夹块和下夹块靠近钢材试件的端面均为矩形。

上述的一种测试火灾后钢材强度的扭转仪，其特征在于：所述下夹块的两端设置有凸块，所述限位板上设置有供凸块上下移动的滑槽。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型设置抗扭夹和扭转夹，实现对钢材试件的夹持，设置扭转夹对钢材试件的右端夹持，通过电机模块和扭转杆的扭转将扭转杆产生的扭转传递至扭转夹，进而通过扭转夹传递至钢材试件的右端，实现对钢材试件扭矩的加载；通过抗扭夹对钢材试件的左端夹持，使得钢材试件的左端形成抗扭效果，扭矩加载过程中，抗扭夹能沿传力杆长度方向滑动，且扭转杆能沿传力箱侧面上的限位孔滑动，以释放钢材试件扭转引起的轴向位移，进而实现对钢材试件施加扭矩时钢材试件的自由扭转。

2、本实用新型设置抗扭夹包括上颚板和下颚，是为了便于上夹块和下夹块的布设，这样通过上夹块和下夹块分别对钢材试件的左端的上表面和下表面进行夹持，夹持稳定性好；另外，通过左调节螺栓调节下夹块沿限位板上下移动，从而调节上夹块和下夹块之间的间距；且上锁紧螺栓和右调节螺栓之间的间距可调节，从而适应不同尺寸的钢材试件的测试，适应范围广。

3、本实用新型设置传力箱，第一是为了抗扭夹的安装，实现抗扭；第二是为了形成箱室而保护各个部件；第三，便于提供限位孔的位置以允许扭转杆穿过，第四便于安放扭角计。

4、本实用新型设置扭力传感器实现对钢材试件的扭力检测，扭角计实现对钢材试件的扭角测试，从而实现火灾后钢材的扭转强度检测。

综上所述，本实用新型结构简单，设计合理且成本低，设置抗扭夹和扭转夹实现对钢材试件的夹持而检测火灾后钢材的扭转强度，且测试火灾后钢材强度的扭转仪重量轻、体积小，使用便捷，且适应范围广。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用的结构示意图。

图2为图1除去前侧板和盖板后的主视图。

图3为本实用新型钢材试件的结构示意图。

图4为本实用新型的电路原理框图。

图5为本实用新型电机模块的电路原理图。

图6为本实用新型通信模块的电路原理图。

附图标记说明:

1—传力箱；1-1—传力杆；1-2—地锚螺栓；

1-4—限位孔；1-5—底板；

1-6—盖板；1-7—合页；1-8—后侧板；

1-9—前侧板；1-10—右侧板；1-11—左侧板；

2—抗扭夹；2-1—上颚板；2-2—下颚板；

2-3—背板；2-4—左调节螺栓；2-5—下夹块；

2-5-1—凸块；2-6—上夹块；

2-7—限位板；2-7-1—滑槽；2-8—安装孔；

3—扭转夹；3-1—右调节螺栓；3-2—上锁紧螺栓；

3-3—u型夹板；4—扭转杆；5—扭角计；

5-1—安装座；5-2—ssi-rs232采集器；

6—钢材试件；6-1—上夹槽；

6-2—下夹槽；6-3—上盲孔；6-4—下盲孔；

7—扭力传感器；7-1—联轴器；8—电机；

8-1—电机驱动模块；9—单片机；9-1—通信模块。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型包括传力箱1、设置在传力箱1内的抗扭夹2和扭转夹3，以及安装在抗扭夹2和扭转夹3之间的钢材试件6、与扭转夹3固定连接的扭转杆4和驱动扭转杆4转动的电机模块，所述扭转杆4的一端伸出传力箱1；

所述抗扭夹2包括背板2-3、安装在背板2-3下端的下颚板2-2、安装在背板2-3上端的上颚板2-1和安装在下颚板2-2与上颚板2-1之间的夹持部件，所述夹持部件包括安装在上颚板2-1底部的上夹块2-6、两个垂直安装在下颚板2-2顶部且沿传力箱1宽度方向布设的限位板2-7和安装在两个限位板2-7之间的下夹块2-5，所述下颚板2-2中穿设有调节下夹块2-5上下移动的左调节螺栓2-4，所述左调节螺栓2-4的顶端抵在下夹块2-5的底部，所述传力箱1靠近背板2-3的侧面内设置有两个沿传力箱1宽度方向布设的传力杆1-1，所述背板2-3上设置有供传力杆1-1穿设的安装孔2-8，所述背板2-3能沿传力杆1-1的长度方向滑动；

所述扭转夹3包括u型夹板3-3、穿过u型夹板3-3上侧的上锁紧螺栓3-2、穿过u型夹板3-3下侧的右调节螺栓3-1，所述上夹块2-6和下夹块2-5夹持钢材试件6的左端，所述上锁紧螺栓3-2和右调节螺栓3-1夹持钢材试件6的右端；

所述扭转杆4和所述电机模块之间传动连接有扭力传感器7，所述扭转杆4上套设有扭角计5，且所述扭角计5安装在传力箱1靠近扭转夹3的内侧面上。

本实施例中，所述传力箱1包括箱体和设置在箱体上且能开合的盖板1-6，所述箱体包括底板1-5、对称设置在底板1-5左右两侧的左侧板1-11和右侧板1-10，以及连接于左侧板1-11和右侧板1-10之间的前侧板1-9和后侧板1-8，所述后侧板1-8上设置有合页1-7，所述盖板1-6通过合页1-7与后侧板1-8铰接。

如图3所示，本实施例中，所述钢材试件6的右端设置有上盲孔6-3和下盲孔6-4，所述上锁紧螺栓3-2的底部伸入上盲孔6-3内，所述右调节螺栓3-1的底部伸入下盲孔6-4内；

所述钢材试件6的左端设置有上夹槽6-1和下夹槽6-2，所述上夹块2-6的底部卡在上夹槽6-1内，所述下夹块2-5的顶部卡在下夹槽6-2内。

本实施例中，所述传力箱1靠近扭转夹3的内侧面设置有供扭转杆4穿设的限位孔1-4，所述扭转杆4能沿限位孔1-4纵向滑动，所述扭转杆4穿入限位孔1-4的一端与u型夹板3-3的右侧焊接；

所述左调节螺栓2-4、上锁紧螺栓3-2、右调节螺栓3-1的数量均为两个，两个左调节螺栓2-4、上锁紧螺栓3-2、右调节螺栓3-1均沿传力箱1宽度方向布设。

本实施例中，所述上颚板2-1、下颚板2-2、背板2-3、上夹块2-6、下夹块2-5沿传力箱1宽度方向的长度均大于钢材试件6的宽度；所述上夹块2-6和下夹块2-5靠近钢材试件6的端面均为矩形。

本实施例中，所述下夹块2-5的两端设置有凸块2-5-1，所述限位板2-7上设置有供凸块2-5-1上下移动的滑槽2-7-1。

本实施例中，上颚板2-1的宽度小于下颚板2-2的宽度。

本实施例中，利用抗扭夹2的背板2-3通过安装孔2-8在传力箱1的左侧板1-11的两根传力杆1-1之间的相对滑动，释放掉被加载钢材试件6的轴向约束，在钢材试件6受到扭转夹3传递过来的扭矩时不产生轴向内力，进而，形成试件所需要自由扭转的受力效果，以契合自由扭转的计算原理。

本实施例中，需要说明的是，不仅可用于火灾后钢材试件的测试,还可用用于其它环境下钢材试件的测试。

本实施例中，钢材试件6为钢板,还可以为其它适合夹装的钢材试件。

本实施例中，需要说明的是，下夹块2-5为t型夹块，所述下夹块2-5包括水平板和设置在水平板沿宽度方向的中心且与水平板呈垂直布设的竖直板，所述凸块2-5-1位于水平板的两端，所述右调节螺栓3-1的顶部抵在水平板的底部沿沿宽度方向的中心。

本实施例中，实际使用过程中，所述底板1-5通过地锚螺栓1-2安装在测试水平台上。

如图5所示，本实施例中，实际使用过程中，所述电机模块包括电机8，所述电机8通过电机驱动模块8-1与单片机9连接。

如图4所示，本实施例中，本实施例中，所述电机8为步进电机m1，所述电机驱动模块8-1包括芯片uln2003a，所述芯片uln2003a的第1引脚-第4引脚分别与单片机9的p0.0-p0.3引脚相接，所述芯片uln2003a的第16引脚与步进电机m1第一绕组的一端相接，所述芯片uln2003a的第13引脚与步进电机m1第一绕组的另一端相接，所述芯片uln2003a的第14引脚与步进电机m1第二绕组的一端相接，所述芯片uln2003a的第15引脚与步进电机m1第二绕组的另一端相接，所述芯片uln2003a的第9引脚与5v电源输出端相接，所述步进电机m1第一绕组的公共端和步进电机m1第二绕组的公共端均与12v电源输出端相接。

本实施例中，进一步地优选，电机8是型号为42byg450-34的步进电机m1。

本实施例中，扭力传感器7可参考dyn-200静止扭矩传感器，其体积小、重量轻、易于安装，实际使用过程中，所述扭力传感器7和电机模块的底部可设置支撑座以提高扭力传感器7和电机模块的安装高度。

本实施例中，扭角计5可参考bm100-s角度传感器，其为通孔型弹簧片安装，套装在扭转杆4上并固定在右侧板1-10的内侧面上。

本实施例中，扭角计5通过ssi-rs232采集器5-2和通信模块9-1与单片机9连接。

本实施例中，ssi-rs232采集器5-2可参考pex的ssi-uart采集器，所述ssi-rs232采集器5-2的clk+引脚、clk-引脚、data+引脚和data-引脚分别与bm100-s角度传感器的clk+引脚、clk-引脚、data+引脚和data-引脚连接。

如图6所示，本实施例中，所述通信模块9-1包括芯片max232ese，所述芯片max232ese的第1引脚经电容c41与所述芯片max232ese的第3引脚连接，所述芯片max232ese的第4引脚经电容c42与所述芯片max232ese的第5引脚连接，所述芯片max232ese的第11引脚与单片机9的p3.1引脚相接，所述芯片max232ese的第12引脚与单片机9的p3.0引脚相接，所述芯片max232ese的第15引脚接地，所述芯片max232ese的第6引脚经电容c45接地，所述芯片max232ese的第16引脚分两路，一路与5v电源输出端相接，另一路经电容c44接地；所述芯片max232ese的第2引脚经电容c43接地，所述芯片max232ese的第14引脚与db9串口的第2引脚相接，所述芯片max232ese的第13引脚与db9串口的第3引脚相接，所述db9串口的第5引脚接地。

本实施例中，ssi-rs232采集器5-2的串口通过串口线与db9串口连接。

本实施例中，单片机9为stc12c5a48s2单片机。

本实用新型具体使用时，调节左调节螺栓2-4使下夹块2-5的凸块2-5-1沿限位板2-7的滑槽2-7-1滑动，以使下夹块2-5与上夹块2-6之间的间距恰好钢材试件6伸入，同时调节右调节螺栓3-1以使右调节螺栓3-1和上锁紧螺栓3-2之间的间距恰好钢材试件6伸入；然后将钢材试件6的左端放入下夹块2-5与上夹块2-6之间间隙，将钢材试件6的右端放入右调节螺栓3-1和上锁紧螺栓3-2之间的间隙；接着调节左调节螺栓2-4使下夹块2-5的凸块2-5-1沿限位板2-7的滑槽2-7-1继续滑动，直至下夹块2-5卡入下夹槽6-2内，上夹块2-6卡在上夹槽6-1内，同时，调节右调节螺栓3-1以使右调节螺栓3-1的顶部伸入下盲孔6-4内，右调节螺栓3-1的底部伸入下盲孔6-4内，直至钢材试件6夹装不动；单片机9通过电机驱动模块8-1控制电机8转动，电机8转动带动扭转杆4转动，同时，扭力传感器7对钢材试件6的扭力进行检测，扭角计5对实现了对钢材试件6的扭角进行检测，将检测到的钢材试件6的扭力/钢材试件6的扭角得到钢材试件6的扭转刚度，将检测到的钢材试件6的扭力/截面系数，得到钢材试件6的扭转强度，实现钢材试件的扭转强度和扭转刚度的测试。

综上所述，本实用新型结构简单，设计合理且成本低，设置抗扭夹和扭转夹实现对钢材试件的夹持而检测火灾后钢材的扭转强度，且测试火灾后钢材强度的扭转仪重量轻、体积小，使用便捷，且适应范围广。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。