[发明专利]加筋板结构轴向压缩稳定性试验夹具及方法

权利要求书

1.一种加筋板结构轴向压缩稳定性试验夹具，其特征在于，包括一个半圆球座(1)、一个可以在半圆球座(1)内活动的半圆球头(2)；半圆球座(1)固定在试验机的下加载板(10)的中间位置上，下加载板(10)与试验机的加载作动筒相连；在半圆球座(1)内均匀涂抹润滑油，在半圆球头(2)上也均匀涂抹润滑油并将其置于半圆球座(1)内，使半圆球头(2)在受压缩载荷作用时在半圆球座(1)内能够活动；下平台(5)固定于半圆球头(2)的上平面，下平台(5)可随半圆球头(2)转动；下卡槽(6)置于下平台(5)的上平面，下卡槽(6)用于放置并固定加筋板试验件(12)下加载端头；上平台(3)通过螺栓固定于试验机的上加载板(9)的中间位置；上卡槽(4)通过吊板(8)置于上平台(3)的下平面，上卡槽(4)用于放置并固定加筋板试验件(12)上加载端头，吊板(8)通过螺栓与上加载板(9)固定；在上卡槽(4)和下卡槽(6)的两侧分别安装挡块(7)，通过挡块(7)上的螺栓来调整并固定上卡槽(4)和下卡槽(6)的位置，挡块(7)通过螺栓分别与上平台(3)和下平台(5)固定。 

2.根据权利要求1所述的加筋板结构轴向压缩稳定性试验夹具进行加载端端部支持系数测定和调整的方法，其特征在于，包括以下步骤： 

步骤(a)：以与加筋板试验件(12)蒙皮具有相同长度、宽度、厚度以及材料性能相同的矩形平板，在平板两侧沿长度方向1/4、1/2、3/4处对称位置分别粘贴电阻式应变单片(13)各5片； 

步骤(b)：将平板置于权利要求1所述的试验夹具中，平板上下端部分别置于夹具上卡槽(4)和下卡槽(6)中，使平板形心与试验机加载中心、试验夹具形心同轴；为模拟加筋板试验件(12)夹持段，用与加筋板试验件端部灌胶部分几何尺寸一致、材料性能相同或相近的板块夹持平板上下端部左右两侧，并分别通过上卡槽(4)和下卡槽(6)上的螺栓进行夹紧固定； 

步骤(c)：对平板的压缩屈曲临界载荷进行估算，以确定试验载荷；所述的估算步骤如下： 

(1)估算平板有效长度L′； 

有效长度的计算公式为：

式中：L为平板的长度，c为平板端部支持系数； 

假设一个平板端部支持系数c，可得到平板有效长度L′； 

(2)估算平板压缩屈曲临界应力σ_cr； 

试验过程中平板的边界条件近似为两加载边简支、非承载边自由的情况，因此板的工作状态近似为板柱，参考公式： 

σ_cr＝k_cπ²E/(L′/ρ)²          (2) 

式中：k_c为压缩屈曲系数；E为平板材料的弹性模量；L′为板柱有效长度；ρ为回转半径，t为平板的厚度；将由公式(1)得到的有效长度L′代入公式(2)，即可求得平板压缩屈曲临界应力σ_cr； 

(3)估算平板压缩屈曲临界载荷F_cr； 

平板的压缩失稳临界载荷计算公式为： 

F_cr＝σ_cr·A＝σ_cr·(b×t)          (3) 

式中：A为平板的横截面积，b为平板宽度； 

将由公式(2)得到的压缩屈曲临界应力σ_cr代入公式(3)，即可求得平板压缩屈曲临界载荷F_cr； 

步骤(d)：在步骤(c)估算得到的屈曲临界载荷F_cr的30％以内进行加载调试，通过加载后测量平板对称位置上应变片的应变值来调整平板安装位置，保证对称位置上的应变片的值相对应，使得平板均匀受载，然后固定平板安装位置； 

步骤(e)：按照估算载荷F_cr的5％为加载梯度，通过试验机对平板进行逐级加载，加载速率根据加载梯度而定；每级加载完成后测量并记录各应变片应变值；逐级加载直至平板发生屈曲失稳失效，之后卸载； 

步骤(f)：根据所测应变数据，作出加载过程的载荷——应变曲线，载荷——应变曲线的应变突变拐点对应的载荷即认为是平板的压缩屈曲载荷F_cr′； 

步骤(g)：计算平板的端部支持系数； 

根据试验得到的压缩屈曲载荷F_cr′，将其值代入步骤(c)中公式(3)的F_cr，计算得到压缩屈曲临界应力σ_cr；再将得到的σ_cr代入公式(2)，计算得到平板的有效长度L′；最后将L′代入公式(1)，计算得到端部支持系数c； 

步骤(h)：若计算所得到的支持系数c与要求支持系数不吻合，通过调整平板上下两端置于夹具上下卡槽内的深度以及平板端部两侧的螺栓夹紧力来改变支持系数；如果计算所得的支持系数偏小，则通过增加螺栓夹紧力来调整；如果计算所得的支持系数偏大，则通过减小螺栓夹紧力来调整，或者在上下卡槽内垫等厚度的钢板，使平板上下两端卡在卡槽内的深度减小，从而调整平板端部的受支持情况；同时调整螺栓夹紧力和平板两端在卡槽内的深度使支持系数调整得更加有效； 

步骤(i)：改变状态后，重复步骤(a)到步骤(h)，直到支持系数满足要求。