1.本发明涉及构件静力加载或疲劳加载试验，特别涉及一种基于门式框架电液伺服加载试验系统的拉伸疲劳试验装置。
背景技术：2.土木建筑工程中钢结构的疲劳问题突出，同时随着近年来土木工程新材料领域的快速发展，结构与新材料的疲劳特性成为各大高校及科研院所研究的热门问题。
3.疲劳加载试验机是研究疲劳问题最核心的实验设备，最常见的是用于梁构件弯曲疲劳的压力疲劳机与用于板构件拉伸疲劳的电液伺服疲劳机。压力疲劳机适用于梁等大尺寸构件，在疲劳机压头加载下可以对梁在循环荷载作用下的开裂特性、承载力及疲劳特性等进行研究；电液伺服疲劳机适用于钢板、钢丝等小尺寸构件，通过液压夹头夹持试件进行拉伸疲劳加载。
4.在建筑结构与桥梁工程中，普遍采用计算机控制的门式加载框架电液伺服试验系统，门式加载框架通过地铆安装在“t”型反力槽的反力地基上，液压伺服作动器通过球铰与主加载横梁连接并呈悬垂状态，液压伺服作动器活塞杆下部通过球铰与压头连接，该试验系统广泛用于构件的弯曲试验和弯曲疲劳试验，而对于拉伸疲劳试验，尤其大尺寸构件需要较大拉力的拉伸疲劳试验，由于该试验系统中的液压伺服作动器的上下两球铰为无间隙紧配合安装，液压伺服作动器油缸的一侧安装有较大质量的电液阀块，电液阀块连接有多通道油管，油液往复冲击油管会产生强力的抖动，因此自然悬垂状态下的液压伺服作动器并不是处于垂直状态，受拉构件的几何中心线与液压伺服作动器活塞杆的几何中心线不重合，且具有一定量的夹角，在拉伸疲劳试验时，受拉构件上部会左右摆动，抖动剧烈且受力不均匀，因此该门式加载框架电液伺服试验系统无法有效地开展大拉力大尺寸钢构件的拉伸疲劳实验的。
技术实现要素：5.本发明的目的是提供一种基于门式框架电液伺服加载试验系统的拉伸疲劳试验装置，满足对钢板、钢筋等构件进行大荷载的拉伸疲劳试验的要求。
6.为此，本发明提供了如下方案：一种基于门式框架电液伺服加载试验系统的拉伸疲劳试验装置，包括反力地基、门式加载框架、液压伺服作动器以及支座，门式加载框架、支座分别固定安装在反力地基上，液压伺服作动器的上端与门式加载框架的主加载横梁连接，下端则悬置在支座上方，试验构件的上、下两端分别与液压伺服作动器的作动头、支座对应连接，还包括若干根系杆；各系杆对称布置在液压伺服作动器的两侧，且系杆的一端与液压伺服作动器固定部分的底部连接，另一端则与门式加载框架的立柱螺栓连接；所述试验构件的上端与液压伺服作动器的作动头的连接方式以及所述试验构件的下端与支座的连接方式均为活动连接。
7.优选地，所述液压伺服作动器为液压油缸，液压油缸的四个紧固螺杆上均各自在
靠近液压油缸底部的位置处设有一个连接扣件；所述系杆的数量有四根；所述系杆的内侧端部与所述的连接扣件一一对应连接。
8.优选地，所述系杆的外侧端部设有螺纹，且所述系杆的外侧端部穿过所述门式加载框架的立柱上对应的安装孔后通过螺帽锁紧；通过调整各螺帽在相应系杆上的位置来调节所述系杆处于液压伺服作动器油缸与立柱之间的连接长度，以实现所述液压伺服作动器油缸的垂直度调整。
9.优选地，所述试验构件的上端与液压伺服作动器的作动头之间通过上夹持连接头以及两块上夹板连接；其中：所述的上夹持连接头与所述液压伺服作动器的作动头连接；且所述上夹持连接头的中部位置处贯穿设有第一通过孔，同时所述上夹持连接头的中部位置处在朝向所述作动头的一面设有球形凹坑；所述试验构件的上部穿过所述第一通过孔，并与两块贴合在所述上夹持连接头上的上夹板栓接；所述的两块上夹板与所述上夹持连接头的接合部设有与所述球形凹坑相配合的球形凸起。
10.优选地，所述的上夹持连接头包括固定板以及两块侧板；所述固定板的两边各设有一块侧板，两块侧板之间通过第一螺栓与所述液压伺服作动器的作动头连接；所述固定板的中部位置处贯穿设有第一通过孔，且所述固定板的中部位置处在朝向所述作动头的一面设有球形凹坑；所述的两块上夹板贴合在所述的固定板的上板面上。
11.优选地，所述侧板设有螺孔，所述螺孔内旋接有第三螺栓；所述第三螺栓的头部通过车床加工成与所述试验构件厚度相同的外径，所述第三螺栓插入所述两块上夹板之间并抵紧所述试验构件。
12.优选地，所述试验构件的下端与支座之间通过两块下夹板以及插销连接；所述支座的上部面板中心设有试验构件的第二通过孔；所述试验构件的下部与两块置于支座的上部面板上的下夹板栓接并穿过所述第二通过孔，并通过插销与所述支座连接。
13.优选地，两块下夹板设有轴孔，所述轴孔内插入所述插销。
14.优选地，所述的插销为弧形圆截面插销，所述插销两侧的外圆处设有圆底槽，在所述圆底槽内放置相适应的圆棒，所述圆棒紧抵所述支座的上部面板。
15.优选地，所述支座通过第二螺栓与地面的“t”型反力槽的反力地基连接。
16.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：1、本发明通过设置所述系杆的约束装置，实现了液压伺服作动器处于垂直状态，消除了拉伸疲劳试验时因电液阀块偏置以及油液往复冲击油管会产生的抖动爬行效应。并通过在实验构件的上部和下部设置补偿机构，实现试验构件分别与液压伺服作动器的活塞杆、支座的连接为活动连接，消除了试验构件因支座中心与液压伺服作动器中心不完全垂直而产生的拉力不均匀现象。
17.2、本发明将试验构件的上端通过上夹板与所述固定板活动连接（相配的球形凹坑、球形凸起），而将试验构件的下端通过下夹板与所述支座活动连接（轴孔的孔壁形状与弧形插销相配合，插销的两侧的外圆处设有圆底槽，圆底槽内放置与其相适应的圆棒，圆棒紧抵支座的上部面板，试验构件可通过下夹板及插销、圆棒在两个正交方向活动旋转），从而消除了试验构件因支座中心与液压伺服作动器中心不完全垂直而产生的拉力不均匀现象，使得试验构件与液压伺服作动器的活塞杆的几何中心相对应且方向一致，从而取得理想的实验效果。
18.综上所述，本发明拓展了门式框架电液伺服加载试验系统的应用。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本实施例门式框架电液伺服加载试验系统结构示意图；图2为本实施例液压伺服作动器垂直度约束结构示意图；图3为本实施例固定板及侧板结构示意图；图4为本实施例“螺栓连接钢结构疲劳试验”试验构件安装结构示意图。
21.附图标记说明：1、试验构件；2、系杆；3、固定板；4、支座；5、液压伺服作动器；6、立柱；7、侧板；8、作动头；9、第一螺栓；10、第一通过孔；11、球形凹坑；12、上部面板；13、第二通过孔；14、第二螺栓；15、反力地基；16、上夹板；17、下夹板；18、插销；19、主加载横梁；20、球铰；21、电液阀块；22、油管；23、活塞杆；24、紧固螺杆；25、安装孔；26、连接扣件；27、锲形垫片；28、螺母；29、第三螺栓；30、球形凸起；31、轴孔；32、圆底槽；33、圆棒。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.本发明所提供的基于门式框架电液伺服加载试验系统的拉伸疲劳试验装置的技术思路是：一方面，通过系杆将液压伺服作动器油缸的底部与门式加载框架的立柱连接，使液压伺服作动器处于垂直状态；另一方面，本发明将试验构件上部通过固定板与液压伺服作动器连接，下部通过支座与地面的“t”型反力槽的反力地基连接，并在试验构件与固定板及支座的连接处均设置成活动连接（补偿机构），从而消除试验构件因支座中心与液压伺服作动器中心不完全垂直而产生的拉力不均匀现象。
24.具体地，如图1-4所示，本实施例提供基于门式框架电液伺服加载试验系统的拉伸疲劳试验装置，其试验构件1为高强度钢螺栓连接件，包括系杆2、固定板3、支座4，所述系杆2一端与液压伺服作动器5油缸的底部连接，另一端与门式加载框架的立柱6螺旇栓接；所述固定板3的两边设有侧板7，所述侧板7紧抵所述液压伺服作动器的作动头8，所述固定板3通过第一螺栓9安装在所述液压伺服作动器5的所述作动头8的下方，所述固定板3的中心设有试验构件1的第一通过孔10且在该中心位于所述作动头8的一面设有球形凹坑11，所述球形凹坑11的凹面打磨抛光处理，所述支座4的上部面板12的中心设有试验构件1的第二通过孔13，所述支座4通过第二螺栓14与地面的“t”型反力槽的反力地基15连接；所述试验构件1的上部穿过所述第一通过孔10，并与两块上夹板16栓接，所述试验构件1的下部与两块下夹板17栓接并穿过所述第二通过孔13，通过插销18与所述支座4连接。
25.上述方案的本发明，使得原有的加载系统中悬垂于主加载横梁19的液压伺服作动
器5，因其上下两球铰20转动困难，其一侧安装的电液阀块21偏置安装以及油液往复冲击油管22等因素，造成的液压伺服作动器5总是处于非垂直状态的现象得于消除，支座4在反力地基15上的安装位置不准确而导致的实验构件1的几何中心线2偏离液压伺服作动器5的活塞杆23的几何中心等残余因素对试验的影响，通过设置在试验构件1两端的补偿结构予以消除。
26.实施例一：如图1~2，液压伺服作动器5油缸两端是由四个紧固螺杆24固定的，现有的门式加载框架的四根立柱6具有用于主加载横梁19安装的竖向排列的多个安装孔25，设置四根系杆2，对液压伺服作动器5进行竖向位置约束；系杆2为钢圆棒，通过设置连接扣件26将系杆2的一端与紧固螺杆24固定连接，系杆2的另一端穿过相同高度的安装孔25，并在该一端的系杆2上设有螺纹并加锲形垫片27，通过螺母28实现系杆2与立柱6的固定连接；调节螺母28，对系杆2的连接长度进行调整，可实现液压伺服作动器5的处于垂直状态。
27.实施例二：如图1、图2~4，试验构件1为“螺栓连接结构钢构件”，相应地，固定板3的中心的第一通过孔10为矩形，球形凹坑11的凹面打磨抛光处理，侧板7设有螺孔，螺孔内旋接有第三螺栓29，第三螺栓的头部通过车床加工成与所述试验构件1厚度相同的外径，第三螺栓29插入两块上夹板16之间并抵试实验构件1，实现试验构件1在第一通过孔10中居中安装；上夹板16的底部设有与球形凹坑11相配合的球形凸起30，试验构件1可通过两块上夹板16上的球形凸起30活动旋转；下夹板17设有轴孔31，轴孔31内插入插销18，插销18为弧形圆截面插销，相应地，轴孔31的孔壁形状也与弧形插销18相配合，插销18的两侧的外圆处设有圆底槽32，圆底槽32内放置与其相适应的圆棒33，圆棒33紧抵支座4的上部面板12，试验构件1可通过下夹板17及插销18、圆棒33在两个正交方向活动旋转。
28.本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，同样可以实现本发明的基于门式框架电液伺服加载试验系统的拉伸疲劳试验装置。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
技术特征：1.一种基于门式框架电液伺服加载试验系统的拉伸疲劳试验装置，包括反力地基、门式加载框架、液压伺服作动器以及支座，门式加载框架、支座分别固定安装在反力地基上，液压伺服作动器的上端与门式加载框架的主加载横梁连接，下端则悬置在支座上方，试验构件的上、下两端分别与液压伺服作动器的作动头、支座对应连接，其特征在于，还包括若干根系杆；各系杆对称布置在液压伺服作动器的两侧，且系杆的一端与液压伺服作动器固定部分的底部连接，另一端则与门式加载框架的立柱螺栓连接；所述试验构件的上端与液压伺服作动器的作动头的连接方式以及所述试验构件的下端与支座的连接方式均为活动连接。2.根据权利要求1所述的基于门式框架电液伺服加载试验系统的拉伸疲劳试验装置，其特征在于，所述液压伺服作动器为液压油缸，液压油缸的四个紧固螺杆上均各自在靠近液压油缸底部的位置处设有一个连接扣件；所述系杆的数量有四根；所述系杆的内侧端部与所述的连接扣件一一对应连接。3.根据权利要求2基于门式框架电液伺服加载试验系统的拉伸疲劳试验装置，其特征在于，所述系杆的外侧端部设有螺纹，且所述系杆的外侧端部穿过所述门式加载框架的立柱上对应的安装孔后通过螺帽锁紧；通过调整各螺帽在相应系杆上的位置来调节所述系杆处于液压伺服作动器油缸与立柱之间的连接长度，以实现所述液压伺服作动器油缸的垂直度调整。4.根据权利要求1基于门式框架电液伺服加载试验系统的拉伸疲劳试验装置，其特征在于，所述试验构件的上端与液压伺服作动器的作动头之间通过上夹持连接头以及两块上夹板连接；其中：所述的上夹持连接头与所述液压伺服作动器的作动头连接，且所述上夹持连接头的中部位置处贯穿设有第一通过孔，同时所述上夹持连接头的中部位置处在朝向所述作动头的一面设有球形凹坑；所述试验构件的上部穿过所述第一通过孔，并与两块贴合在所述上夹持连接头上的上夹板栓接；所述的两块上夹板与所述上夹持连接头的接合部设有与所述球形凹坑相配合的球形凸起。5.根据权利要求4基于门式框架电液伺服加载试验系统的拉伸疲劳试验装置，其特征在于，所述的上夹持连接头包括固定板以及两块侧板；所述固定板的两边各设有一块侧板，两块侧板之间通过第一螺栓与所述液压伺服作动器的作动头连接；所述固定板的中部位置处贯穿设有第一通过孔，且所述固定板的中部位置处在朝向所述作动头的一面设有球形凹坑；所述的两块上夹板贴合在所述的固定板的上板面上。6.根据权利要求5所述的基于门式框架电液伺服加载试验系统的拉伸疲劳试验装置，其特征在于，所述侧板设有螺孔，所述螺孔内旋接有第三螺栓；所述第三螺栓的头部通过车床加工成与所述试验构件厚度相同的外径，所述第三螺栓插入所述两块上夹板之间并抵紧所述试验构件。7.根据权利要求1所述的基于门式框架电液伺服加载试验系统的拉伸疲劳试验装置，其特征在于，所述试验构件的下端与支座之间通过两块下夹板以及插销连接；其中：
所述支座的上部面板中心设有试验构件的第二通过孔；所述试验构件的下部与两块置于支座的上部面板上的下夹板栓接并穿过所述第二通过孔，并通过插销与所述支座连接。8.根据权利要求7所述的基于门式框架电液伺服加载试验系统的拉伸疲劳试验装置，其特征在于，两块下夹板设有轴孔，所述轴孔内插入所述插销。9.根据权利要求8所述的基于门式框架电液伺服加载试验系统的拉伸疲劳试验装置，其特征在于，所述的插销为弧形圆截面插销，所述插销两侧的外圆处设有圆底槽，在所述圆底槽内放置相适应的圆棒，所述圆棒紧抵所述支座的上部面板。10.根据权利要求1所述的基于门式框架电液伺服加载试验系统的拉伸疲劳试验装置，其特征在于，所述支座通过第二螺栓与地面的“t”型反力槽的反力地基连接。
技术总结本发明公开了一种基于门式框架电液伺服加载试验系统的拉伸疲劳试验装置，包括反力地基、门式加载框架、液压伺服作动器、支座以及若干根系杆，液压伺服作动器的上端与门式加载框架的主加载横梁连接，下端则悬置在支座上方；各系杆对称布置在液压伺服作动器的两侧，且系杆的一端与液压伺服作动器固定部分的底部连接，另一端则与门式加载框架的立柱螺栓连接。试验构件的上端与液压伺服作动器的作动头的连接方式以及所述试验构件的下端与支座的连接方式均为活动连接。由此可见，本发明可以通过调整系杆来确保液压伺服作动器始终处于垂直状态，并能消除试验构件因支座中心与液压伺服作动器中心不完全垂直而产生的拉力不均匀现象。现象。现象。
技术研发人员：蒋超 熊文 宗海 蔡春声 眭华兴 朱逸尘 朱彦洁
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：2022.07.06
技术公布日：2022/11/1
