一种钢材循环加载试验防失稳装置的制作方法

本发明涉及钢材加载试验，尤其涉及一种钢材循环加载试验防失稳装置。

背景技术：

1、我国是一个地震灾害频发的国家，每当地震发生时，结构构件通常会承受巨大的往复地震力，往复地震力的主要特点是滞回圈数少、荷载持续时间短、会使得结构塑性变形大；结构构件抵抗此类荷载主要依靠结构构造设计以及材料自身力学性能，反映在材料层面上为承受超低周循环荷载，钢材作为建筑结构的主要材料，其循环本构关系是研究结构抗震性能的基础，因此有效测试钢材的循环加载力学性能尤为重要。

2、循环加载指的是材料在拉伸-压缩(或压缩-拉伸)的循环载荷作用下的一种变形方式，具有变形过程复杂、涉及变形条件多等特点。在循环加载的过程中，多数金属会出现包申格效应以及硬化或软化等现象，且在不同加载阶段力学性能发生变化；通过拉伸-压缩(或压缩-拉伸)循环加载试验，可以直接获取材料在循环应力状态下的应力-应变曲线，揭示材料力学性能的变化规律。

3、随着材料科学的发展，越来越多的高强度钢材料被应用于建筑中的结构构件中，现有国内外学者已经对普通低碳钢、低屈服钢、高强钢、不锈钢等多种钢材展开了循环加载试验，但是现有技术的循环加载试验采用的夹具均为普通夹具，此类夹具通常体积较大、制作成本较高、安装困难；并且现有技术中的防失稳装置，对试件的约束能力较弱，故试件会过早产生屈曲失稳现象，进而导致无法进行大应变的循环加载试验，使得强度较高的钢材过早的失稳，极大的降低了钢材循环加载试验数据的准确性，无法准确反应材料特性。

4、因此，本领域技术人员致力于开发一种钢材循环加载试验防失稳装置，旨在解决现有技术中存在的缺陷问题。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是目前现有技术中，防失稳装置夹具体积较大，制作成本高，安装困难，对试件的约束能力弱，从而导致无法进行大应变的循环加载试验，极大的降低了钢材循环加载试验数据的准确性，无法准确反应材料特性。

2、为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种钢材循环加载试验防失稳装置包括：仪器上加载头、第一销栓、第一组螺母、第一螺纹夹具、引伸计、第一螺母、试件、第二螺母、第二螺纹夹具、第二组螺母、第二销栓、仪器下加载头、销栓孔；

3、所述仪器上加载头与第一螺纹夹具上开有销栓孔，第一销栓可以通过销栓孔插入仪器上加载头，第一销栓插入后可以锁紧仪器上加载头与第一螺纹夹具；

4、所述仪器下加载头与第二螺纹夹具上开有销栓孔，第二销栓可以通过销栓孔插入仪器下加载头，第二销栓插入后可以锁紧仪器下加载头与第二组螺母；

5、所述第一螺纹夹具的上方开有外螺纹，所述第一组螺母共2～4个，第一组螺母可以与第一螺纹夹具上方开有外螺纹进行配合，使得第一组螺母将第一螺纹夹具稳定固定在仪器上加载头上；

6、所述第二螺纹夹具的上方开有外螺纹，所述第二组螺母共2～4个，第二组螺母可以与第二螺纹夹具上方开有外螺纹进行配合，使得第二组螺母将第二螺纹夹具稳定固定在仪器下加载头上；

7、所述试件的两端设置有螺纹，试件的两端螺纹可以分别与第一螺纹夹具与第二螺纹夹具的内部螺纹相匹配；

8、所述第一螺母可以与试件上端的螺纹相配合，第一螺母可以将试件上端与第一螺纹夹具固定在一起；

9、所述第二螺母可以与试件下端的螺纹相配合，第二螺母可以将试件下端与第二螺纹夹具固定在一起；

10、所述引伸计可用橡皮筋进行固定，引伸计两端的刀口需位于标距范围内，且引伸计刀口需要与试件纵轴线垂直；

11、进一步地，所述第一螺纹夹具与仪器上加载头的连接部分根据仪器上加载头的尺寸以及形状进行设计匹配；

12、进一步地，所述第二螺纹夹具与仪器下加载头的连接部分根据仪器下加载头的尺寸以及形状进行设计匹配；

13、进一步地，所述引伸计固定的橡皮筋的拉力不宜太紧或太松，只需保证引伸计在试验过程中能正常工作即可；

14、本发明第二方面提供了一种钢材循环加载试验防失稳装置使用方法，包括以下步骤：

15、步骤1、将第一螺母、第二螺母拧入试件中；

16、步骤2、将试件拧入第一螺纹夹具、第二螺纹夹具中，并使用第一螺母、第二螺母锁紧；

17、步骤3、将第一组螺母拧在第一螺纹夹具上，第二组螺母拧在第二螺纹夹具上；

18、步骤4、第一螺纹夹具装入仪器上加载头并插入销栓，第二螺纹夹具装入仪器下加载头并插入销栓；

19、步骤5、拧紧第一组螺母与第二组螺母，锁紧设备加载头与夹具；

20、步骤6、对试件进行循环加载试验；试验结束后，需消除预紧力，手调螺母更换其他试件；

21、其中所述步骤6中，所述循环加载试验包括拉伸操作、压缩操作；

22、进一步地，所述拉伸操作中，需要持续拧紧第一螺母、第二螺母和第一组螺母、第二组螺母，以消除螺纹之间的间隙；

23、进一步地，所述压缩操作中，拉应变的释放致使第一组螺母、第二组螺母与仪器上下加载头、第一螺母、第二螺母和第一螺纹夹具、第二螺纹夹具中建立起强大的预紧力，发挥防失稳作用。

24、采用以上方案，本发明公开的钢材循环加载试验防失稳装置，具有以下优点：

25、(1)本发明的钢材循环加载试验防失稳装置，可以采用价格较低的机械加压设备，制作成本更低；并且本发明的防失稳装置，安装简便，体积更小；更利于推广应用；

26、(2)本发明的钢材循环加载试验防失稳装置，通过螺纹螺栓施加的预紧力完成夹持，限制了待测试样的平动以及转动，使得被夹持的试样仅能在法向方向进行转动，从而大大降低了试样的平面失稳可能；通过对试件的强约束，防止钢材受压失稳，从而实现大应变循环加载，使得可以在钢材发生屈曲失稳前就准确测试出钢材循环加载试验数据，测试所反应的材料特性也更加准确；

27、综上所述，本发明公开的钢材循环加载试验防失稳装置，制作成本低、安装简便，体积更小；通过螺纹螺栓施加的预紧力完成夹持，限制了待测试样的平动以及转动；通过对试件的强约束，防止钢材受压失稳，从而实现大应变循环加载，测试所反应的材料特性也更加准确。

28、以下将结合具体实施方式对本发明的构思、具体技术方案及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

技术特征：

1.一种钢材循环加载试验防失稳装置，其特征在于，包括仪器上加载头(1)、第一销栓(2)、第一组螺母(3)、第一螺纹夹具(4)、引伸计(5)、第一螺母(6)、试件(7)、第二螺母(8)、第二螺纹夹具(9)、第二组螺母(10)、第二销栓(11)、仪器下加载头(12)、销栓孔(13)；

2.如权利要求1所述防失稳装置，其特征在于，

3.如权利要求1所述防失稳装置，其特征在于，

4.一种钢材循环加载试验防失稳装置使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.如权利要求4所述循环加载试验防失稳装置使用方法，其特征在于，

技术总结
本发明是一种钢材循环加载试验防失稳装置，包括仪器上加载头、第一销栓、第一组螺母、第一螺纹夹具、引伸计、第一螺母、试件、第二螺母、第二螺纹夹具、第二组螺母、第二销栓、仪器下加载头、销栓孔；本发明装置，制作成本更低、安装简便，体积更小；通过螺纹螺栓施加的预紧力完成夹持，限制了待测试样的平动以及转动；通过对试件的强约束，防止钢材受压失稳，从而实现大应变循环加载，使得可以在钢材发生屈曲失稳前就准确测试出钢材循环加载试验数据，测试所反应的材料特性也更加准确。

技术研发人员：郑宏利,庞拓,项荣军,赵卫平,张国炜,黄建龙,齐小宏,韩飚,滕翔
受保护的技术使用者：中铁十六局集团路桥工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13