1.一种研究结构用杆件压‑弯‑扭滞回性能的试验装置,其特征在于,包括:固定座、杆件嵌固机构、扭转轴、扇形加载力臂、悬挂加载组件、测量组件和固定在一底座上的扭转轴支撑架,杆件通过所述杆件嵌固机构水平固定在所述固定座上,所述扭转轴安装在所述扭转轴支撑架上,所述扇形加载力臂与所述扭转轴的一端垂直焊接后与杆件连接,所述扇形加载力臂的回转中心位于所述扭转轴的轴线上,所述扭转轴的轴线与杆件的轴线重合,所述扭转轴的另一端设有轴力千斤顶,在杆件的上方竖向设置有侧向力千斤顶,所述轴力千斤顶和所述侧向力千斤顶上均设有荷载传感器;
所述悬挂加载组件包括对称悬挂于所述扇形加载力臂两端的第一钢丝绳和第二钢丝绳,所述第一钢丝绳末端配装有第一扭力千斤顶,所述第二钢丝绳末端配装有第二扭力千斤顶,所述第一扭力千斤顶与所述第二扭力千斤顶上均设有荷载传感器;
所述测量组件包括固定在底座上且位于所述扭转轴两侧对称的第一位移计和第二位移计,所述第一位移计和所述第二位移计的指针均连接有细钢丝,所述细钢丝的另一端均与所述扭转轴连接,所述细钢丝与所述扭转轴相切;所述第一位移计与所述第一扭力千斤顶位于所述扭转轴的同一侧,所述第二位移计与所述第二扭力千斤顶位于所述扭转轴的另一侧;
所述杆件嵌固机构包括第一嵌固组件和第二嵌固组件,所述第一嵌固组件和所述第二嵌固组件均由定位框和多个定位螺杆组成,杆件的两端分别置于所述定位框内,所述定位螺杆穿过所述定位框上对应设置的螺纹定位孔顶紧杆件外侧壁,所述第一嵌固组件固定在所述固定座上;
采用所述的一种研究结构用杆件压‑弯‑扭滞回性能的试验装置的试验方法,包括以下步骤:
步骤一、装置组装:杆件通过杆件嵌固机构固定在固定座上;将杆件、扭转轴、扇形加载力臂、悬挂加载组件、测量组件、扭转轴支撑架、底座、侧向力千斤顶、轴力千斤顶、第一扭力千斤顶、第二扭力千斤顶、多个荷载传感器按照所述的试验装置的结构进行组装,其中第一扭力千斤顶和第二扭力千斤顶均调到最大量程;
步骤二、通过轴力千斤顶对杆件施加轴向荷载至特定值,并保持轴向荷载不变,再通过侧向力千斤顶对杆件施加侧向力荷载至特定值,并保持侧向力荷载不变;然后通过悬挂加载组件对杆件施加扭力往复荷载,施加扭力往复荷载采用荷载‑位移双控制法,即:先对杆件进行荷载控制加载,再对杆件进行位移控制加载,直至杆件发生破坏;
在对杆件进行荷载控制加载过程中,荷载等级根据试验需求人为设定,每个荷载等级具体加载过程为:第一步、将第一扭力千斤顶与第一钢丝绳末端连接,通过第一扭力千斤顶对杆件施加扭力荷载,使杆件转动,至扭力荷载达到该荷载等级的设定值,之后卸载扭力荷载至0,然后断开第一钢丝绳与第一扭力千斤顶的连接,此过程由第二位移计记录扭转轴转过的弧长;第二步、将第二扭力千斤顶与第二钢丝绳末端连接,通过第二扭力千斤顶对杆件施加扭力荷载,使杆件转动,至扭力荷载达到该荷载等级的设定值,之后卸载扭力荷载至0,然后断开第二钢丝绳与第二扭力千斤顶的连接,此过程由第一位移计记录扭转轴转过的弧长;该荷载等级的重复加载次数根据试验需求设定,即重复操作此过程的第一步和第二步;
在对杆件进行位移控制加载过程中,位移等级根据试验需求人为设定,每个位移等级具体加载过程为:第一步、将第一扭力千斤顶与第一钢丝绳末端连接,通过第一扭力千斤顶对杆件施加扭力荷载,使杆件转动,至扭力位移达到该位移等级的设定值,之后卸载扭力荷载至
0,然后断开第一钢丝绳与第一扭力千斤顶的连接,此过程由第二位移计观察扭力位移;第二步、将第二扭力千斤顶与第二钢丝绳末端连接,通过第二扭力千斤顶对杆件施加扭力荷载,使杆件转动,至扭力荷载达到该位移等级的设定值,之后卸载扭力荷载至0,然后断开第二钢丝绳与第二扭力千斤顶的连接,此过程由第一位移计观察扭力位移;该位移等级的重复加载次数根据试验需求设定,即重复操作此过程的第一步和第二步;
步骤三、绘制扭力P‑扭转角θ曲线:
计算扭转角:
θ=180·l/(πr1) ①
公式①中,θ表示杆件扭转角;l表示扭转轴转过的弧长,是由第一位移计和第二位移计记录的数据;r1表示扭转轴的半径;
扭力P为第一扭力千斤顶和第二扭力千斤顶上的荷载传感器记录的数据;
所述扇形加载力臂外边缘设有凹槽,所述第一钢丝绳和所述第二钢丝绳的一端均缠绕固定于所述凹槽内。
2.根据权利要求1所述的研究结构用杆件压‑弯‑扭滞回性能的试验装置,其特征在于:
所述扭转轴支撑架与所述扭转轴之间设有转轴滚动支座以支撑所述扭转轴。
3.根据权利要求1所述的研究结构用杆件压‑弯‑扭滞回性能的试验装置,其特征在于:
所述轴力千斤顶与所述扭转轴之间设置有承压轴承。
4.根据权利要求1所述的研究结构用杆件压‑弯‑扭滞回性能的试验装置,其特征在于:
所述侧向力千斤顶与杆件之间设置有侧向荷载滚动支座,所述侧向荷载滚动支座由刚性垫块、滚珠和滚珠槽组成,所述侧向力千斤顶作用在所述刚性垫块上。
5.根据权利要求1所述的研究结构用杆件压‑弯‑扭滞回性能的试验装置,其特征在于:
所述第一钢丝绳所在的直线穿过所述第一扭力千斤顶的中心,所述第二钢丝绳所在的直线穿过所述第二扭力千斤顶的中心。
6.根据权利要求1所述的研究结构用杆件压‑弯‑扭滞回性能的试验装置,其特征在于:
所述固定座所在的平面与所述底座所在的平面相互垂直。