[实用新型]一种超重力环境下两自由度循环荷载模拟装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及超重力离心模拟装置，尤其是涉及一种超重力环境下两自由度循环荷载模拟装置。

背景技术

土工离心机是利用高速旋转产生的离心加速度来模拟重力加速度，在土工离心机中可以产生n倍于重力加速度的离心加速度，从而形成超重力环境。利用该超重力环境可以在模型地基中再现原型的土体应力场。此种模拟方法是岩土领域的一种非常重要的试验手段。

近海结构基础的服役环境非常恶劣，复杂性海洋风、浪循环荷载长期作用使得基础发生循环累积变形以及承载能力改变，极端情况下结构基础可能出现破坏。因此，迫切需要研究海洋复杂环境下海洋结构基础的失效破坏机理及灾变控制关键技术。竖向力、水平力和倾覆弯矩等多向耦合加载装置是研究海洋结构基础变形、承载力和长期循环效应的必要仪器装置。而超重力条件下两自由度荷载模拟装置是模拟海洋复杂荷载作用下海洋结构基础受力、变形、失效破坏及控制的基础。因此，研制超重力环境下两自由度荷载模拟装置对于解决海洋结构基础灾变控制问题具有重要意义。

目前超重力环境下大多采用单自由度的加载装置或者结构简易的双自由度加载装置，为了在超重力环境下模拟海洋复杂荷载条件，需要设计一套具有X向和Y向同时加载且具有循环加载功能的实验模拟装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种超重力环境下两自由度循环荷载模拟装置，针对不同的试验要求，自动控制X向和Y向的力或者位移，使其进行静态或循环加载，满足不同复杂受荷尤其是海洋结构基础复杂受荷的试验模拟需求。

本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型包括结构相同的两个水平调整支座、装置底座、X向传动机构、Y向传动机构、Y向传动机构支撑构件、加载构件和导线拖动滑杆组件；装置底座两端的短边梁分别安装在各自水平调整支座上，X向传动机构安装在装置底座的一根长边梁的内侧面，两根长边梁上面沿长度方向分别装有X向直线导轨，Y向传动机构位于装置底座的两根长边梁内，通过Y向传动机构支撑构件两侧的直角支撑件，分别与各自的X向直线导轨构成移动副，加载构件安装在Y向传动机构的Y向滚珠丝杆螺母上，加载构件能沿Y向滚珠丝杆运动，导线拖动滑杆组件安装在装置底座另一根长边梁的外侧面，且与另一根长边梁平行；加载构件上的Y向力传感器和X向力传感器的导线，Y向传动机构上的Y向伺服电机的导线均固定在导线拖动滑杆组件的导线滑杆的圆环上，pxi控制器分别与X向传动机构的X向伺服电机、Y向传动机构上的Y向伺服电机和加载构件上的Y向力传感器和X向力传感器连接。

所述结构相同的两个水平调整支座，均包括两块垫块和横梁；垫块分别安装在横梁下面的两端，横梁沿长度方向的外侧开有长滑槽。

所述装置底座，包括两根长边梁、两根短边梁和X向电机支撑座；两根长边梁两端的内侧间分别装有短边梁，在一根短边梁外侧装有X向电机支撑座。

所述X向传动机构，包括X向伺服电机、X向减速器、X向滚珠丝杆、两个X向轴承组件和两根X向直线导轨；X向减速器安装在X向电机支撑座上，X向伺服电机与X向减速器4连接，X向滚珠丝杆的一端穿过装置底座一短边梁上的一个X向轴承组件后，通过联轴器与X向减速器连接，X向滚珠丝杆的另一端与Y向传动机构支撑构件上的螺母配合后，并装在装置底座另一短边梁上的另一个X向轴承组件中。

所述Y向传动机构，包括Y向传动机构支撑构件、Y向伺服电机、Y向减速器、Y向轴承组件和Y向滚珠丝杆；Y向减速器安装在Y向传动机构支撑构件顶面，Y向伺服电机与Y向减速器连接，Y向滚珠丝杆的一端穿过一个Y向轴承组件与Y向减速器连接，Y向滚珠丝杆的另一端与装在加载构件上的螺母配合，并装在另一个Y向轴承组件中。

所述Y向传动机构支撑构件，包括上顶板、下底板、背板、两块侧板和两个直角支撑件；两块侧板之间的上、下端分别与上顶板和下底板连接，两块侧板后面装有背板，直角支撑件分别装在各自侧板外，分别与各自的X向直线导轨构成移动副。

所述加载构件，包括加载机构连接件、X向力传感器、Y向力传感器、X向加载头和Y向加载头；加载机构连接件的上端与加载构件上的螺母连接，加载机构连接件的下端开有Y向加载头滑槽，X向力传感器的一端与Y向加载头滑槽连接，X向力传感器的另一端与X向加载头连接，X向加载头朝向X向伺服电机一侧，加载机构连接件中部向外的垂直端开有X向加载头滑槽，Y向力传感器的一端与Y向加载头滑槽连接，Y向力传感器的另一端与Y向加载头连接，Y向加载头朝向两个水平调整支座底面一侧。