正弦循環荷載加載裝置的製作方法

2023-09-19 10:06:55

專利名稱：正弦循環荷載加載裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種加載裝置，特別涉及一種正弦循環荷載加載裝置。
背景技術：
在循環荷載作用下，結構會產生與靜載明顯不同的作用效應。由於受到側向加載 設備條件的限制，以及循環加載問題本身的複雜性，現在對承受循環荷載作用的結構物的 試驗研究較少。同時，對結構疲勞效應的分析，是結構設計的重要部分，對提高結構的可靠性和使 用壽命有十分重要的意義，疲勞試驗是研究疲勞效應很重要的方法。目前循環加載的方法主要採用激振器或作動器，通過數據採集反饋控制荷載的施 加，然而，這類裝置結構複雜，操作性不強，輸出的正弦循環荷載的規則程度受反饋控制設 備限制，同時，這類裝置在使用和維護上費用較高，不適合施加長期的循環荷載。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種結構簡單實用的正弦循環荷載加載
直ο本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是該正弦循環荷載加載裝置包括 固定支座、第二重物、第一定滑輪、第二定滑輪和驅動部分，所述第一定滑輪、第二定滑輪分 別固定安裝在固定支座上；所述驅動部分包括電機、槓桿、旋轉杆和第一重物，所述槓桿的 一端與固定支座鉸接在一起，電機的輸出軸貫穿所述槓桿的另一端，所述電機的輸出軸的端 部與旋轉杆的一端固定連接，所述旋轉杆的另一端與第一重物固定連接；所述槓桿與穿過第 一定滑輪的第一繩索的一端連接，所述第二重物與穿過第二定滑輪的第二繩索的一端連接。與現有技術相比，本實用新型的有益效果是(1)本裝置適用於對結構物施加規則的正弦循環荷載。(2)本裝置整體構造簡單，易於安裝，費用低，加載過程穩定，能夠準確地提供循環 次數大於一百萬次的正弦循環荷載，彌補了在循環荷載作用下結構試驗研究的不足。(3)本裝置可以提供雙向的正弦循環荷載。

圖1是本實用新型的結構原理示意圖。圖2是本實用新型驅動部分的工作狀態俯視圖。圖中1、第二重物，2、第二繩索，3、第一繩索，4、第一重物，5、第一定滑輪，6、第二 定滑輪，7、鉸，8、槓桿，9、電機，10、旋轉杆，11、固定支座，12、第一重物運動軌跡線。
具體實施方式
以下結合附圖進一步闡述本實用新型的具體方案。[0015]參見圖1，本實用新型包括固定支座11、第二重物1和驅動部分，所述驅動部分包 括電機9、槓桿8、旋轉杆10和第一重物4，固定支座11作為整個裝置的固定端，槓桿8的 一端與固定支座11通過鉸7鉸接在一起，電機9的輸出軸貫穿槓桿8的另一端，電機9的 輸出軸的端部與旋轉杆10的一端固定連接。電機9作為動力源，通過其輸出軸使得旋轉杆 10做圓周運動，旋轉杆10的另一端與第一重物4固定連接，由此旋轉杆10帶動第一重物4 同時做圓周運動。槓桿8與穿過第一定滑輪5的第一繩索3的一端連接，第二重物1與穿 過第二定滑輪6的第二繩索2的一端連接。使用時，使結構物12位於第一定滑輪5和第二定滑輪6之間，槓桿8通過穿過第 一定滑輪5的第一繩索3與結構物12的加載部位連接，通過第一繩索3傳遞的拉力，對結 構物12施加荷載，槓桿8與第一繩索3的連接處可位於槓桿8上任意處，第二重物1通過 穿過第二定滑輪6的第二繩索2與結構物12的加載部位連接。本實用新型的工作原理如下參見圖1，本實用新型的正弦循環荷載加載裝置的第二重物1通過第二滑輪6的第 二繩索2的一端連接到結構物12上，第一重物4通過旋轉杆10連接到電機9上，槓桿8則 通過第一滑輪5的第一繩索3與結構物12連接。第二重物1的一部分重量通過繩索拉力 用來平衡槓桿8、電機9和旋轉杆10的重量，使得整個加載過程中，槓桿8始終保持水平狀 態；第二重物1的另一部分重量使得第二繩索2產生的拉力F3作用在結構物12上。試驗 開始後，啟動電機9，第一重物4隨著旋轉杆10 —起旋轉，做水平面上的圓周運動。如圖2 所示，第一重物4處於圓周運動上的某一時刻位置，虛線圓是第一重物4的運動軌跡線12。 根據力矩平衡原理，第一繩索3和第一重物4分別對槓桿8施加向上的拉力F1和向下的拉 力F2，拉力F1和F2對槓桿8與固定支座11的鉸接點取矩，得到關係式(1)F1 = F2 · (b · cos θ +a+c) /a(1)式(1)中，a表示槓桿8與固定支座11的鉸接點到第一繩索3與槓桿8連接點的 距離，b表示電機9輸出軸的端部與旋轉杆10的連接點到旋轉杆10與第一重物4連接點 的距離，c表示電機9的輸出軸的端部與旋轉杆10的連接點到第一繩索3與槓桿8連接點 的距離，θ表示槓桿8的中心線與旋轉杆10中心線的夾角。正弦與餘弦可以互換，由式(1)可知，拉力F1呈正弦循環變化，由此，通過拉力F1 和拉力F3的共同作用可對結構物12施加雙向的正弦循環荷載。本實用新型整體構造簡單，易於安裝，加載過程穩定，由於對結構物12施加的循 環荷載是通過繩索拉力的變化產生的，所以，只需要控制兩個重物的重量就可以控制循環 荷載的大小，這保證了本實用新型裝置荷載施加的準確性很高；同時，電機9穩定的運轉 能使得旋轉杆8做長期穩定的圓周運動，這保證了本實用新型裝置能提供循環次數大於 一百萬次的正弦循環荷載。
權利要求1. 一種正弦循環荷載加載裝置，其特徵是包括固定支座(11)、第二重物(1)、第一定 滑輪(5)、第二定滑輪(6)和驅動部分，所述第一定滑輪(5)、第二定滑輪(6)分別固定安裝 在固定支座(11)上；所述驅動部分包括電機(9)、槓桿(8)、旋轉杆(10)和第一重物0)， 所述槓桿(8)的一端與固定支座(11)鉸接在一起，電機(9)的輸出軸貫穿所述槓桿(8)的 另一端，所述電機(9)的輸出軸的端部與旋轉杆(10)的一端固定連接，所述旋轉杆(10)的 另一端與第一重物固定連接；所述槓桿(8)與穿過第一定滑輪(5)的第一繩索(3)的 一端連接，所述第二重物(1)與穿過第二定滑輪(6)的第二繩索O)的一端連接。
專利摘要本實用新型公開了一種正弦循環荷載加載裝置，包括固定支座、第二重物、第一定滑輪、第二定滑輪和驅動部分，所述第一定滑輪、第二定滑輪分別固定安裝在固定支座上；所述驅動部分包括電機、槓桿、旋轉杆和第一重物，所述槓桿的一端與固定支座鉸接在一起，電機的輸出軸貫穿所述槓桿的另一端，所述電機的輸出軸的端部與旋轉杆的一端固定連接，所述旋轉杆的另一端與第一重物固定連接；所述槓桿與穿過第一定滑輪的第一繩索的一端連接，所述第二重物與穿過第二定滑輪的第二繩索的一端連接。本實用新型結構簡單、實用，能夠提供準確、穩定的雙向正弦循環荷載，循環荷載的次數可達到一百萬次以上。
文檔編號G01M99/00GK201876371SQ201020598050
公開日2011年6月22日 申請日期2010年11月9日 優先權日2010年11月9日
發明者孔令剛, 朱斌, 熊根, 陳雲敏, 陳仁朋 申請人:浙江大學