專利名稱：一種雙螺栓結(jié)合面的法向剛度和遲滯特性測試實驗裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于機械設計數(shù)字化制造領域，涉及一種結(jié)合面法向力學特性實驗裝置， 特別涉及雙螺栓結(jié)合面法向力學特性研究和法向遲滯特性研究的實驗裝置。
背景技術(shù)：
零部件之間的接觸表面稱為“結(jié)合面”。現(xiàn)在的機械結(jié)構(gòu)中都有大量結(jié)合面存在， 結(jié)合面的接觸剛度和接觸阻尼是機械結(jié)構(gòu)整體剛度和阻尼的重要組成部分，影響整個機械的性能，而阻尼的存在是遲滯現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。結(jié)合面中最典型也最常見的結(jié)合面形式就是栓接結(jié)合面。因此研究栓接結(jié)合面的力學特性很有必要。影響栓接結(jié)合面的力學特性的因素有很多，很難用解析的方法精確推導出各個因素的影響程度，因此要通過實驗的方法進行研究。目前各相關(guān)機構(gòu)研究所用的實驗裝置有些結(jié)構(gòu)復雜，增大了重復試驗的難度，耗時耗力；有些不能得到準確的數(shù)據(jù)，包括螺栓加載的預緊力和實驗最后取得的實驗數(shù)據(jù)，實驗精度有待提聞。綜上可知，設計結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，利于進行重復試驗，且能夠采集到可靠數(shù)據(jù)的實驗裝置，對更準確掌握結(jié)合面力學特性具有很大的必要性。

發(fā)明內(nèi)容
針對以上問題，本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，能夠進行重復試驗，可以準確采集到所需實驗數(shù)據(jù)的栓接結(jié)合面力學特性實驗裝置。為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是—種雙螺栓結(jié)合面的法向剛度和遲滯特性測試實驗裝置，由T形桿I、定位支架2、 測試用螺栓3、電渦流位移傳感器4和渦流感應支架5構(gòu)成，T形桿I的T形頭部的兩端分別垂直結(jié)合面設有一個通孔，測試用螺栓3穿過這兩個通孔將兩個T形桿I固定連接；兩個電渦流位移傳感器4分別通過定位支架2固定連接于一個T形桿I的兩個側(cè)表面，電渦流位移傳感器4的探頭軸線與兩個T形桿I構(gòu)成的結(jié)合面垂直；兩個渦流感應支架5分別位于另一個T形桿I對應的兩個側(cè)表面，渦流感應支架5配合電渦流位移傳感器4產(chǎn)生電渦流號。定位支架2和渦流感應支架5與T形桿I的連接位置沿T形桿I軸向可調(diào)。測試用螺栓3為螺栓的頂部打孔，孔內(nèi)側(cè)安裝應變片，應變片引出輸出線后封口的鋼結(jié)構(gòu)用高強度大六角頭螺栓。有益效果 此裝置結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，能夠進行重復試驗。定位支架2和渦流感應支架5與 T形桿I的連接位置沿T形桿I軸向可調(diào)，方便了使用過程中加裝傳感器的操作，可以在更大范圍內(nèi)調(diào)整傳感器的位置；由于測試用螺栓內(nèi)預埋了應變片，可以通過讀取應變儀的測量值精確地控制加載的預緊力；與兩個T形桿I構(gòu)成的結(jié)合面垂直方向設置了兩個電渦流位移傳感器，避免了單側(cè)傳感器數(shù)據(jù)的偏差，保證了結(jié)合面處采集位移數(shù)據(jù)的準確性。


附圖I是本實驗裝置的俯視圖；附圖2是本實驗裝置的主視圖；附圖3是本實驗裝置的應用模塊框圖；附圖4為本實驗裝置在材料試驗機上的裝卡示意圖。I、T形桿，2、定位支架，3、測試用螺栓，4、電渦流位移傳感器，5、渦流感應支架，6、 材料試驗機裝卡部分，F(xiàn)a、拉力。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。圖1、2所示分別為雙螺栓結(jié)合面的法向剛度和遲滯特性測試實驗裝置的俯視圖和主視圖，該裝置是由兩個T形桿I、四個定位螺釘、兩個定位支架2、兩個測試用螺栓3及其配套的墊片和螺母、兩個電渦流位移傳感器4、以及兩個渦流感應支架5構(gòu)成。兩個T形桿I的T形頭部的兩端分別垂直結(jié)合面設有一個通孔，測試用螺栓3穿過這兩個通孔將兩個T形桿I固定連接。兩個定位支架2分別通過定位螺釘固定在一個T 形桿I的兩個側(cè)表面，為了安裝方便，通常選擇T形桿I上沒有T行頭突出面的那兩個側(cè)表面。定位支架2上設有一個具有一定調(diào)節(jié)量的長孔，定位螺釘穿過該長孔實現(xiàn)定位支架2和 T形桿I的固定連接，通過該長孔能夠方便調(diào)整定位支架2沿T形桿I的軸向位置。兩個電渦流位移傳感器4分別通過定位支架2固定連接于一個T形桿I的兩個側(cè)表面。電渦流位移傳感器4的探頭軸線與兩個T形桿I構(gòu)成的結(jié)合面垂直。兩個渦流感應支架5分別固定連接在另一個T形桿I與安裝定位支架2對應的兩個側(cè)表面，渦流感應支架5上設有一個具有一定調(diào)節(jié)量的長孔，定位螺釘穿過該長孔實現(xiàn)渦流感應支架5和T形桿I的固定連接，由于具有一定調(diào)節(jié)量的長孔，因此能夠方便調(diào)整渦流感應支架5沿電渦流位移傳感器4 的軸向位置。兩個電渦流位移傳感器4用于測量結(jié)合面的形變，由于電渦流位移傳感器在使用過程中需要產(chǎn)生渦流感應信號，因此需要在探頭前端放置金屬平面。渦流感應支架5 的作用就在于配合電渦流位移傳感器4產(chǎn)生電渦流信號，渦流感應支架5 —端面垂直電渦流位移傳感器4探頭軸線，且與探頭的距離要在電渦流位移傳感器4的量程范圍內(nèi)，且不接觸，比如0. 05-0. 5mm。測試用螺栓3為鋼結(jié)構(gòu)用高強度大六角頭螺栓，螺栓的頂部打孔，孔的截面積小于螺栓桿截面積的5%，孔深根據(jù)應變片長度確定，孔內(nèi)側(cè)安裝應變片，應變片引出輸出線后封口。圖3為雙螺栓結(jié)合面的法向剛度和遲滯特性測試實驗裝置的應用模塊框圖。本實驗裝置裝卡在材料試驗機上，由材料試驗機對組裝好的實驗裝置中T形桿I的兩扁方端施加力，實驗過程中施加在T形桿I上的力的大小和方式以及時間等參數(shù)通過人機交互界面設置。本實驗裝置中從測試用螺栓3預埋的應變片上引出的數(shù)據(jù)線通過電橋與應變儀連接，應變儀與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接。通過應變片測量得到的預緊力大小通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)送至計算機，采集的數(shù)據(jù)通過人機交互界面顯示出來，便于控制加載在測試用螺栓3上的預緊力大小。材料試驗機施加在T形桿I上的力的數(shù)據(jù)和安裝在實驗裝置上的電渦流位移傳感器4所采集的結(jié)合面的位移數(shù)據(jù)均由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集，并存儲在計算機上。實驗所得到的數(shù)據(jù)為研究雙螺栓結(jié)合面的法向剛度和遲滯特性提供可靠的實驗依據(jù)。附圖4為雙螺栓結(jié)合面的法向剛度和遲滯特性測試實驗裝置組裝好后在材料試驗機上的裝卡示意圖。圖中Fa表示材料試驗機對實驗裝置施加的垂直于結(jié)合面的拉力。
權(quán)利要求
1.一種雙螺栓結(jié)合面的法向剛度和遲滯特性測試實驗裝置，由T形桿I、定位支架2、 測試用螺栓3、電渦流位移傳感器4和渦流感應支架5構(gòu)成，其特征在于T形桿I的T形頭部的兩端分別垂直結(jié)合面設有一個通孔，測試用螺栓3穿過這兩個通孔將兩個T形桿I固定連接；兩個電渦流位移傳感器4分別通過定位支架2固定連接于一個T形桿I的兩個側(cè)表面，電渦流位移傳感器4的探頭軸線與兩個T形桿I構(gòu)成的結(jié)合面垂直；兩個渦流感應支架5分別位于另一個T形桿I對應的兩個側(cè)表面，渦流感應支架5配合電渦流位移傳感器 4產(chǎn)生電渦流信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙螺栓結(jié)合面的法向剛度和遲滯特性測試實驗裝置，其特征在于定位支架2和渦流感應支架5，與T形桿I的連接位置沿T形桿I軸向可調(diào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙螺栓結(jié)合面的法向剛度和遲滯特性測試實驗裝置，其特征在于所述的測試用螺栓3為螺栓的頂部打孔、孔內(nèi)側(cè)安裝應變片、應變片引出輸出線后封口的鋼結(jié)構(gòu)用高強度大六角頭螺栓。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種結(jié)合面法向力學特性實驗裝置，特別涉及一種雙螺栓結(jié)合面法向力學特性研究和法向遲滯特性研究的實驗裝置。本發(fā)明包括T形桿1，定位支架2、測試用螺栓3、電渦流位移傳感器4和渦流感應支架5。兩個T形桿1分別與定位支架2、渦流感應支架5通過定位螺釘連接，電渦流位移傳感器4固定在定位支架2上，電渦流位移傳感器4用于測量結(jié)合面的形變，兩個T形桿由兩組鋼結(jié)構(gòu)用高強度大六角頭螺栓組件穿過T形桿的通孔連接，螺栓的頂部打孔，孔內(nèi)側(cè)安裝應變片，通過應變片測量得到的預緊力大小。此實驗裝置具有結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，易于進行重復實驗，能夠準確采集到栓接結(jié)合面力學特性相關(guān)數(shù)據(jù)等特點。
文檔編號G01M13/00GK102589865SQ20121003779
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月17日
發(fā)明者劉志峰, 張東梅, 張愛平, 蔡力鋼, 郭鐵能 申請人:北京工業(yè)大學