弯曲试验机范文

弯曲试验机范文（精选8篇）

弯曲试验机 第1篇

车轮作为车辆的重要组成部分,关系到车辆行驶的安全性。车轮弯曲疲劳性能是车轮定型试验的必检指标之一[1]。国外目前采用仿真的方法对车轮进行虚拟弯曲疲劳试验,缩短了设计周期、降低了研发成本[2～4]。但由于车轮轮辐受力的复杂性和螺栓孔处严重的应力集中现象,以及实际车轮的铸造缺陷和机加缺陷等原因的存在,仿真模型难以精确,仿真结果与实际的车轮弯曲疲劳性能差异较大。

国内目前的车轮弯曲疲劳试验机主要有车轮旋转、载荷不动和车轮固定、载荷旋转两种工作形式[5～9]。前者试验精度较高,更接近车轮的实际行驶状态,更符合实际使用状况,但存在车轮调整、安装费力,试验速度慢,工作效率低等问题,且由于车轮旋转,不便于在试验进行中观察车轮轮辐表面的裂纹情况,能耗较大,不适于在试验室环境下进行大批量试验。后者克服了上述缺点,但由于采用万向节传递动力驱动摆锤,造成了车轮安装不便,车轮装卡的夹具过于复杂等问题。

因此,研制了一种以PLC为控制核心,采用空心轴电机代替万向节直接驱动摆锤的车轮弯曲疲劳试验机。

1 试验机方案

车轮弯曲疲劳试验机的原理如图1所示。两个汽缸推动滑盘沿三个导向柱做升降运动,把加载轴和车轮推起或拉下,完成待试验车轮与试验完车轮的更换;通过T型螺栓把车轮压固在工作台上;加载轴一端与车轮轮辐通过螺栓联接,另一端加装摆锤和空心轴电机,空心轴电机拖动摆锤做回转运动产生离心力,使加载轴受拉做涡摆运动,从而实现车轮回转弯矩的加载;四个减振地脚用来对试验机减振,可使试验机直接安放于地面,省去了隔离地基;两个正交应变片检测加装弯矩的大小,经信号调理器放大,由PLC实时采集作为反馈量用于恒弯矩控制;伺服驱动器根据编码器检测的摆锤回转速率控制空心轴电机的速率变化;触摸屏作为上位机,接收用户的试验参数和指令,通过RS485总线传送给PLC;PLC作为试验机的控制核心,负责试验机所有功能动作的协调控制。

1.工作台;2.机架;3.滑盘;4.汽缸;5.导向柱;6.加载轴;7.摆锤;8.空心轴电机;9.编码器;10.应变片;11.减振地脚;12.信号调理器;13.伺服驱动器;14.PLC;15.触摸屏;16.车轮

2 试验机标定

设摆锤的转速为n,则施加于车轮上的弯矩为

其中:m为摆锤不平衡质量;

r为摆锤不平衡质量的偏心距;

L摆锤到车轮的加载长度。

在车轮弯矩疲劳试验机研制定型后,从式(1)可知,车轮弯矩大小取决于摆锤不平衡质量m和摆锤的转速n,因此,必须对疲劳试验机进行标定,先进行应变片静态标定,再进行不同不平衡质量m时车轮弯曲M和摆锤转速n的关系曲线的动标定。

2.1 静标定

把试验时旋转的摆锤拆掉,换上经计量院标定过的0.1级标准力传感器和标定辅具,如图2所示。

通过辅具拉动加载轴产生试验机额定拉力,同时记下标准力传感器和应变片的输出电压值,本试验机为10000N·m时应变片输出电压值为10.01v,应变片灵敏度标定系数为999N·m/v。

2.2 动标定

摆锤采用0.5kg和1kg两种不同质量,摆锤转速n从600 rpm到2100rpm连续旋转,获得部分标定数据如表1所示,其图像如图3所示。M和n呈非线性关系,给定待试验车轮额定弯矩,可根据图3采用插值法确定摆锤转速。

3 控制原理

M—n曲线确定后,从式(1)可知,要想实现车轮弯曲疲劳的恒弯矩试验,必须精确控制摆锤的转速。这里,采用基于PLC的PID双闭环控制算法。首先采用S7-200PLC的编程软件Micro/WIN中自带的PID参数自整定模块(如图4所示)设计PID控制器,其优点是无需知道试验机的数学模型即可完成控制器设计。本控制系统的PID校正模型为

式中:yn为调节器第n次输出值;采样周期TS=1s;增益Kc=8.0;积分项TI=1.0;微分项TD=0;en=SPn-PVn,en为第n次给定弯矩和反馈弯矩采样偏差;同理en-1为第n-1次采样偏差;yinitial为PID回路的初值,为了避免试验机启动时超调过大,首先根据给定弯矩通过M—n关系曲线确定转速,使试验机开环运行至检测弯矩与给定弯矩相对误差小于10%时,再自动切换到PID闭环控制。

控制框图如图5所示。应变片实时检测车轮弯矩,经信号调理电路放大为电压信号,由A/D模块转换为数字量,与给定弯矩相比较,根据弯矩偏差量,PID控制器根据试验机自整定模型式(2)校正转速,经D/A模块转换为电压量,控制器伺服驱动器,驱动器根据给定的转速和编码器实测转速的偏差量控制空心轴电机。这里伺服控制器、空心轴电机和编码器构成了速度闭环;PLC、伺服驱动器、空心轴电机、加载轴、应变片和信号调理器构成了弯矩闭环,从而实现了车轮加载的恒弯矩精确控制。

4 电气设计

本试验机触摸屏采用国产昆仑通态公司型号为TPC1063型嵌入式一体工控机;空心轴轴电机选择韩国Metronix公司的APM-HE15A型空心轴轴伺服电机;伺服驱动器选用韩国APD-VS15型控制器;PLC系统采用西门子公司CPU224XPsi型CPU,其扩展模块为1个4通道EM231模拟量输入模块(ADC)。CPU模块接线原理如图6所示,模拟扩展模块接线原理如图7所示,输入点分配表定义如表2所示,输出点分配表定义如表3所示。

5 软件设计

5.1 PLC程序设计

PLC程序流程如图8所示,主要实现伺服电机的启停,滑台的升降,恒弯矩控制和摆锤回转圈数计数。

5.2 触摸屏界面设计

触摸屏开发软件采用昆仑通态公司研发的MCGS嵌入式组态软件。以此平台上开发的用户操作软件如图9所示,可完成试验参数设定,试验状态的监测(试验圈数、摆锤转速和弯矩),试验数据保存、显示、制表打印和故障报警等功能。

6 实验

依据GB/T5334-2005《乘用车车轮性能要求和试验方法》中的试验要求,对型号为15*6.0JJ-ET45的车轮进行了加载试验,其额定弯矩为1977N·m。记录实测弯矩部分数据如表4所示。

由表4可知:最大相对误差为0.585%,满足弯矩控制精度高于1%的要求。

7 结论

从上述分析和实验可知:

1)研制的以PLC为控制核心,采用空心轴电机代替万向节直接驱动摆锤的车轮弯曲疲劳试验机,满足弯矩控制精度高于1%的要求;

2)试验机的静动标定方法建立了弯矩和转速关系曲线,通过给定弯矩反求转速,开环运行电机,解决了试验过程中电机启动超调过大问题;

3)速度弯矩双闭环控制方法解决了试验过程中车轮刚度变小车轮破坏加速问题,保证了试验的可靠性。

摘要：本文制定了一种以PLC为控制核心,采用空心轴电机代替万向节直接驱动摆锤的车轮弯曲疲劳试验方案。采用静动标定方法建立了弯矩和转速关系曲线,根据给定弯矩反求转速,开环运行电机,解决了电机启动超调过大问题;速度弯矩双闭环控制方法解决了试验过程中车轮刚度变小车轮破坏加速的问题,保证了试验的可靠性。实验证明:该试验机克服了万向节式试验机的缺点,弯矩控制精度高于1%。

关键词：弯曲疲劳,空心轴电机,静动标定,双闭环控制

参考文献

[1]GB/T5334-2005《乘用车车轮性能要求和试验方法》[S].

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弯曲试验机 第2篇

张钫 张平萍

（国家金属制品质量监督检验中心 郑州 450007）

摘要 本文通过对钢丝绳弯曲疲劳机的选择，弯曲滑轮，试样弯曲频率、包角，张力等影响钢丝绳弯曲疲劳试验结论的几个重要因素进行了分析，根据质检中心日常试验过程中对钢丝绳弯曲疲劳试验方式的总结，建议用户进行钢丝绳弯曲疲劳试验时应模拟钢丝绳使用现场的情况。

关键词 钢丝绳，弯曲疲劳试验机，GB/T12347-1996

The application of steel wire rope—Bending flatigue testing

Zhang Fang Zhang Pinping

(China National Steel Wire Products Quality Supervision & Testing Center zhengzhou 4

50007)

Abstract The paper analysis the selection of the bending flatigue machine,bending pulley, the frequency of sample bending , the angle of steel wire rope revolving around the bending pulley, the tension of steel wire rope ect.These factors are important for the result of the steel wire rope—bending flatigue testing.According to the test of steel wire rope—bending flatigue in our ordinary work,we pose the suggestion for user that the steel wire rope—bending flatigue testing should simulate the scene of the steel wire rope using.Keywords steel wire rope, the machine of steel wire rope –Bending flating testing, GB/T12347-1996

随着社会的发展和科技的进步，钢丝绳的使用场合越来越多。钢丝绳的弯曲疲劳寿命成为许多工程设计和使用人员关心的问题。我国现行的GB/T12347-1996规定了钢丝绳弯曲疲劳试验方法。它作为一种通用的钢丝绳弯曲疲劳试验方法的标准，并未完全包罗所有的钢丝绳弯曲疲劳类型，同一根钢丝绳的具体使用场合不同，使用的方式不相同，那么它的弯曲疲劳寿命也不相同。在实验室为了更加逼真的反映钢丝绳弯曲疲劳寿命，就要求我们的钢丝绳弯曲疲劳试验方法也不能完全按照GB/T12347-1996执行,应该在理解GB/T12347-1996的基础上加以应用。

钢丝绳广泛使用在煤矿，港口，航空，航天，汽车，摩托车等许多重要的场合。钢丝绳的疲劳试验如果完全按照现行的标准去实施，那么其试验结果将难以准确的反映应用情况。为此从以下几个方面进行讨论： 1 钢丝绳弯曲疲劳试验机的选择

国内通用的钢丝绳弯曲疲劳试验机有A，B，C，D，E等5种型号，原理图参照GB/T12347---1996。国外还有旋转疲劳试验机，行星式疲劳试验机，回转弯曲疲劳试验机等形式。国内还有模拟实际应用如起重机的钢丝绳疲劳试验机。

标准中推荐的疲劳试验机的选择主要是根据钢丝绳的直径，笔者认为在选择钢丝绳弯曲疲劳试验机除了标准推荐的方法，钢丝绳弯曲疲劳试验机还可以考虑模拟钢丝绳的实际现场应用情况，这样做就可以比较准确的测出钢丝绳的实际使用疲劳寿命。国内外都已经有这方面的经验，如美国奥梯斯（OTIS）公司模拟钢丝绳在电梯升降中使用的钢丝绳弯曲疲劳试验机，陕西咸阳钢管钢绳厂模拟钢丝绳在现场使用的钢丝绳弯曲疲劳试验机，以它们的科学性和准确度得到了客户的认可。

2试验过程中影响钢丝绳疲劳寿命的主要因素

2.1弯曲滑轮

弯曲滑轮是整个钢丝绳弯曲疲劳试验的关键部件，滑轮的材料，国内外标准大多建议采用工具钢，轮槽表面热处理表面硬度A、B、C型要求不低于HRC60，D、E要求不低于HRC40。在其他条件相同条件下，钢丝绳和滑轮的摩擦引起的钢丝绳磨损是影响钢丝绳弯曲疲劳寿命的主要外界因素，在实际的应用中，滑轮的材料多为普碳钢，硬铝，塑料，胶木等材质，这些材料制成的弯曲滑轮和试验采用工具钢材料制成的弯曲滑轮相比，两者同等条件下疲劳寿命是有差别的，笔者建议试验用弯曲滑轮的材料应尽可能的接近现场使用的滑轮的材料。弯曲滑轮的直径，外径，轮槽半径也是影响钢丝绳弯曲疲劳寿命的重要因素，要根据钢丝绳的具体尺寸确定，有很多钢丝绳为非标准直径，具体确定弯曲滑轮的直径，轮槽半径的方法参照GB/T12347-1996。

2.2 反复弯曲频率

标准中推荐A型弯曲疲劳试验机使试样在有效长度内每分钟平面双向反复弯曲60次，B型弯曲疲劳试验机使试样在有效长度内每分钟平面单向反复弯曲60次，C，D型弯曲疲劳试验机使试样在有效长度内每分钟平面单向反复弯曲45次，E型弯曲疲劳试验机使试样在有效长度内每分钟平面单向反复弯曲20次[1]。笔者认为在实际应用中钢丝绳的反复弯曲都不一定是固定的，有的要求频率高，有的要求频率低，有的甚至是一个循环周期内有快车---慢车---快车或者慢车---快车---慢车.我们按照客户的要求参照钢丝绳使用现场的情况确定钢丝绳的弯曲疲劳的频率，并且取得良好的效果

2.3疲劳次数

试样在有效长度内每分钟反复弯曲次数应当根据钢丝绳使用现场的反复弯曲次数乘上一定的安全系数即为弯曲疲劳试验的次数。

2.4 包角

标准中的钢丝绳绕过弯曲滑轮的包角基本上都是90度或者180度，实际应用中，由于使用的场合和方式，绕过弯曲滑轮的角度是多种多样的，包角的大小对钢丝绳弯曲疲劳寿命有直接的影响。在进行钢丝绳疲劳试验时试样绕过弯曲滑轮的包角尽量接近钢丝绳使用现场的包角，目前质检中心已经能够根据客户要求和钢丝绳使用现场做任何角度钢丝绳弯曲疲劳试验。2.5 张力

钢丝绳所受的张力根据使用的场合不同，种类也不相同，多数都是在卷取，弯曲，松开，伸直等交替状态下工作，钢丝绳不断受到拉力，压力，拉力等交变应力的循环作用，所以在试验过程中施加张力尽量模拟现场的受力。张力的大小也应当根据使用的场合的要求按照以下公式进行计算试样施加的张力植。

[1]

式中：F-------试样的最小破断载荷值，单位，kN；

F′----试样施加的载荷值，单位，kN；

K------安全系数，可参照相关的标准并根据钢丝绳使用的场合及方式自行设计。

2.6 环境温度 标准中推荐在一般情况下，试验应在10℃~35℃的室温下进行，如有特殊要求，试验温度应在23±5℃[1]。在钢丝绳的使用现场，温度是变化的，变化的情况也是多种多样，在试验过程中建议采用使用现场对钢丝绳弯曲疲劳试验影响最大的温度。结束语

上述几个方面是我们给客户进行钢丝绳的弯曲疲劳试验时，总结出的对试验结果有影响几个方面，质检中心已经接受很多单位的委托，根据客户钢丝绳使用现场的情况和要求做钢丝绳弯曲疲劳试验，试验结果用户比较满意，目前中心能够根据客户的要求做直径31mm以下各种类型的钢丝绳弯曲疲劳试验，中心装备有A，B，D，E型等型号钢丝绳弯曲疲劳试验机，钢丝绳弯曲疲劳试验机通过改造后能满足各种包角，各种弯曲频率的钢丝绳弯曲疲劳试验，还拥有奥梯斯（OTIS）疲劳试验机专门做奥梯斯（OTIS）电梯配套用钢丝绳的弯曲疲劳试验。

参考文献 GB/T12347-1996 钢丝绳弯曲疲劳试验方法

作者简介

张

钫

1980年生，国家金属制品质量监督检验中心助理工程师

张平萍

弯曲试验机 第3篇

我国的汽车车轮弯曲疲劳试验机新设备开发起步较晚, 直到20世纪70年代前后才刚刚开始。长春天水红山试验机厂家开发出的液压伺服试验机和其他企业的相关领域的研究, 才使中国的动态试验机研究水平是迈出了一大步。近年来国内车轮弯曲疲劳试验机行业正在加快步伐, 广泛采用计算机控制、电液伺服、高精度测力和测变形技术, 研制出各种金属和非金属的疲劳试验仪器和工况动态力学试验设备, 填补了国内的空白, 部分设备还达到了国际先进水平;同时, 也使我国的试验领域得到了进一步扩展。但是与国际先进水平相比, 我国的车轮弯曲疲劳试验机水平还相差较远, 又由于相关领域如电液伺服阀、伺服液压缸、电子技术、计算机技术等领域相对比较薄弱, 在一定程度上影响了我国车轮弯曲疲劳试验机行业的发展, 部分产品和零件仍需进口。因此, 我国车轮弯曲疲劳试验机要赶超世界先进水平, 实现全部产品和零件的国产化, 仍是我国车轮弯曲疲劳试验机行业今后的奋斗目标和发展方向。

当今, 主要有两种车轮弯曲疲劳试验方法:

一种方法是让车轮进行旋转, 而载荷固定不动, 即车轮随着加载臂的旋转而旋转, 在加载臂一端施加一个固定的弯矩, 对车轮产生旋转弯矩。把车轮与疲劳试验机的工作台固定在一起, 用电机来驱动疲劳试验机的工作台及与其固定在一起的车轮进行旋转运动, 在加载臂的一侧连接上车轮的轮毂, 而在加载臂的另一侧则施加一个固定不变的力, 用来实现对加载臂即车轮轮轴产生一个旋转弯矩的效果, 以便真实反映汽车车轮在行驶过程中承受旋转弯矩的实际状况。在模拟试验条件下, 要求汽车车轮在经历了若干次循环载荷之后, 不能产生由于疲劳所致的破坏。

另一种方法是让车轮静止不动, 而载荷进行旋转, 即车轮跟加载轴固定, 在加载臂一端施加一个相当于旋转弯矩效果的离心力。把车轮与疲劳试验机的工作台台面进行绑定, 与第一种方法一样, 在加载臂的一侧连接上车轮的轮毂。与第一种方法不一样的是, 在加载臂的另一侧则装载一个不平衡的质量块, 通过电机带动装载的不平衡质量块进行转动, 用来产生一个离心力, 进而实现对加载臂即车轮轮轴产生一个旋转弯矩作用在汽车的车轮上。

随着国内汽车工业水平的不断发展, 国内涌现出了一大批汽车车轮弯曲疲劳试验机生产厂家, 其中最具代表性的是天津久荣车轮有限公司研制的用于轿车车轮弯曲疲劳性能试验的CFT-2型和CFT-3型车轮弯曲疲劳试验机, 其中CFT-2型车轮弯曲疲劳试验机采用的是让车轮进行旋转, 而载荷固定不动的试验方式。CFT-3型车轮弯曲疲劳试验机采用的是让车轮固定不动, 而载荷进行旋转的试验方式。

除了天津久荣车轮有限公司, 国内还有其他一些资质雄厚的车轮弯曲疲劳试验机的生产厂家研究的车轮弯曲疲劳试验机, 例如, 东风汽车有限公司研究的采用让车轮进行旋转, 而载荷固定不动的试验方式的RF30K型车轮弯曲疲劳试验机。

2 汽车车轮弯曲疲劳试验机国外研究现状

要对车轮进行弯曲疲劳研究, 汽车车轮弯曲疲劳试验机是不可或缺的弯曲疲劳研究工具。从最早的模拟轴旋转弯曲疲劳试验机开始至今, 车轮弯曲疲劳试验机已有超过一个世纪的历史。

汽车车轮弯曲疲劳试验机是一种技术密集型的测试设备, 现已涉及机械, 液压, 电气, 材料, 测量, 自动控制, 数字显示等众多技术领域, 其相关技术被广泛应用在机械, 造船, 航空航天等许多工业部门。目前国内许多大型和弯曲疲劳试验机都可进行低周疲劳试验, 这些设备一般采用静态测试微电子伺服术, 通过改变电机的运行参数可自动完成进行必要的测试。测试结果和测试数据可实现自动采集, 处理, 显示和打印记录, 大大降低了试验人员的劳动强度, 提高测试效率。由于试验机具有闭环伺服机电控制系统, 又因它的负载范围广, 因此能够成完低频往复拉伸和压缩循环试验。另一种是动态疲劳试验机, 它是由机械, 液压和电子系统三者组合而成的新型伺服机构。电液伺服疲劳试验机变开环控制为闭环控制, 与此同时也大大的提高了测试动态精度。电液伺服疲劳试验机除了可采用正弦波载荷外, 还可以也施加方波, 三角波, 锯齿波, 梯形波等载荷谱。因此, 试验结果更逼近于实际的工作状态, 可为最佳优化设计提供更可靠的依据。任何一个大型现代化的项目都必须经过动态力学测试, 否则就不能保证其设计的安全性。

目前, 随着科学技术的进步和现实需求, 电液伺服疲劳试验机正朝着全微机化、智能化, 节能化的方向发展, 进一步提高了电液伺服疲劳试验机的测试效率, 改善了准确度, 并且降低了电液伺服液压伺服疲劳试验机以及疲劳试验机[2,3]的能量消耗。

从上个世纪80年代末到现在, 汽车车轮弯曲疲劳试验机行业的规模, 品种, 先进程度取得长足发展, 美国, 德国, 日本等国家的相关技术在这一领域处于领先水平。比较知名的厂家有:美国MTS公司, 公司奥尔森 (OLSEN) , 总部设在美国英斯特朗 (INSTRON) 公司;德国MFL公司申克 (SCHENCK) 公司, 沃尔玛伯特 (WOLPERT) 公司和茨维柯 (ZWICK) 公司;日本的岛津公司, 东京衡机公司, 东洋精机公司和松泽公司等等。目前, 随着大规模集成电路、电脑系统和数字控制技术的应用, 车轮弯曲疲劳试验机的加载臂产品已经普遍采用计算机和微机进行设计, 并应用现代化的通讯系统使弯曲疲劳试验机产品趋于自动化和智能化, 其技术结构方面是模拟式逐渐被数字化和全数字化所取代, 由提供数据向提供方法和结果的方向发展;产品结构方面, 从技术密集型逐步转向高技术密集型, 达到产品结构的最佳化。总之, 现代车轮弯曲疲劳试验机产品已实现了计算机化、智能化、数字化、自动化、节能化、微型化和超大型化。试验机今后的主要发展趋势是对现有的这些高技术密集型产品的开发和发展, 充分利用新材料, 广泛应用机械手和机器人技术以及最现代化的通讯技术。

摘要：文章对汽车车轮弯曲疲劳试验机研究的国内外现状进行了综述, 力求为汽车车轮弯曲疲劳试验机的研制提供技术参考。

关键词：汽车车轮,弯曲疲劳试验机,现状

参考文献

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弯曲试验机 第4篇

1 试验原材料

1.1 原材料

沥青:采用中海沥青泰州有限公司生产的中海牌AH-70重交通石油沥青, 其基本指标见表1。

集料:采用镇江市茅迪实业有限公司生产的石灰岩集料及矿粉。

1.2 配合比及沥青用量设计

通过筛分法确定各种材料用量为:大石子∶瓜子片∶石屑∶矿粉=6%∶47%∶44%∶3%。各种材料组成配合比计算如表2所示[1]。采用标准击实法制作的马歇尔试件, 沥青用量为3.5%~5.5%, 以0.5%的间隔变化制作试件, 配合比采用上述计算的矿质混合料配合比制作5组试件。进行最佳沥青用量计算, 确定出符合各项技术指标要求的沥青用量范围, 然后依据实验经验、道路等级、气候条件等综合确定最佳沥青用量, 本试验沥青用量为4.2%。

℃

2 试验方案

2.1 试验准备

采用沥青与矿质混合料制作车辙试块, 切割成30 mm×35 mm×250 mm的小梁, 跨径为200 mm。浸泡于60℃和常温溶液中, 水为盐度10%的盐水和清水中2 d, 4 d。

2.2 试验方法[2]

1) 将试件从恒温水槽中取出, 擦干后对称安放在支座上;2) 在梁跨正中央安放自动位移测定装置;3) 开动试验仪器以规定的速率在跨径中央施以集中稳定的荷载, 直至试件破坏;4) 在施加荷载的同时开动记录仪记录试验数据;5) 按同样顺序对其他试件进行试验并记录试验数据。

2.3 试验结果

低温弯曲试验结果见表3。

3 试验结果分析

从图1和图2中可以看出随着浸泡时间的增大, 无论何种浸泡介质其试件的破坏应变均有增大的趋势, 而破坏强度有减小的趋势。这说明溶液浸泡对试件有一定的破坏效果。同时, 浸泡盐水的试件相应的破坏应变最大, 说明盐度对破坏应变的影响是个重要的因素。从图2和图3可以看出, 单纯的泡常温水对试件抗裂性能影响不大, 而浸泡于60℃溶液中试件的破坏应变与破坏强度变化趋势随着浸泡时间的增加更为明显, 说明浸泡温度对小梁试件的抗裂性能有较大的影响。

从图4可以看出, 60℃盐水浸泡时试件的劲度模量随着浸泡天数的增加而减小, 且60℃盐水溶液下降幅度较大。这说明盐度对于沥青混合料的低温弯曲性能的影响较大。但常温浸泡时试件的劲度模量随着时间的增加反而增大。笔者认为, 除了试验过程的影响外, 可能是混合料中的某些成分在水作用下产生一定的强度。在今后的研究过程中, 还有待继续研究。

4 结语

本文通过对沥青混合料在盐度的影响下进行低温弯曲试验, 得到以下结论:1) 溶液浸泡对试件有一定的破坏效果, 盐度对破坏应变的影响是个重要的因素;2) 常温溶液浸泡对试件抗裂性能影响不大, 浸泡温度对小梁试件的抗裂性能有较大的影响;3) 盐度对于沥青混合料的低温抗裂性能具有较大的影响。

摘要：为研究沿海地区盐度对沥青混合料低温抗裂性能的影响, 以普通沥青混合料为研究对象, 进行沥青混合料低温弯曲试验, 分别研究了浸泡天数、不同盐度和温度对弯曲实验结果的影响, 结果表明:随着浸泡天数的增加, 沥青混合料的性能逐渐下降;浸泡盐水较清水劲度模量小;浸泡温度也是关键影响因素。

关键词：盐度,沥青混合料,低温弯曲,抗裂性能

参考文献

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弯曲试验机 第5篇

高寒地区河流普遍存在冰情,冬春季节常有凌汛问题发生。尤其在我国东北地区冰情尤为严重。在寒区的水工结构及桥梁设计中,冰载荷是需要考虑的主要载荷之一,冰的弯曲强度则是计算荷载的关键参数,对具有斜坡表面的结构的设计是必不可少的。

我国对冰问题的研究起步较晚,研究的机构尚不多,主要集中在大连理工大学、天津大学等高校的国家重点实验室以及兰州冰川研究所等科研机构。随着海洋石油的开发以及海运工程的发展,自20世纪80年代以来,国内对海冰的弯曲强度进行了较系统的研究,取得了较丰富的成果[1,2,3,4]。但对于淡水冰的研究较少,许多学者通过多年的努力积累了一些初步成果和经验[5]。 随着寒区水利和交通运输工程的发展,水中建筑物大量建造,使得淡水冰的研究又得到了进一步的发展[6,7,8]。我国河冰研究对象少,试验温度范围比较小,研究区域主要集中在黄河、黑龙江省的江河等少数河流。由于冰的内部组构、试验方法和分析方法不同,其结果也不尽相同。因此,对于淡水冰还有待深入研究。

本文利用低温恒温试验箱和电动液压试验机,进行了淡水冰的弯曲强度与应力速率和温度的试验研究,以期为后续开展冰与结构作用力的研究奠定基础。

1 冰试样采集与制备

在大庆红旗泡水库距岸边约150 m左右选择一个适合采样的平整固定冰场,用电动链锯切割出大冰块,捞上岸后,运回实验室。根据国际水力协会(IAHR)的建议标准,用圆盘锯将大冰块加工成7.0 cm×7.0 cm×65.0 cm的标准试样。然后放入低温恒温试验箱内按拟定的试验温度恒温24 h以上,以达到热平衡状态,待试验。

2 三点弯曲试验

2.1 试验方法

比较常用的测量冰弯曲强度的试验方法是现场悬臂梁试验和三点弯曲试验。现场悬臂梁试验就是在天然冰盖上切割出梁的三个边,保持第四个边与冰盖连接,形成悬臂梁,然后在梁的自由端施加荷载。该方法需要假设冰是均质且各向同性的,梁的根部是刚性连接,且没有水浮力支承等。但实际上这些假定都不成立,特别是对河冰来讲,根部应力集中的影响更为明显。尽管该方法能够保持冰的天然温度断面分布,符合实际情况,但G.W.Timco(1983)[9]的试验结果表明,现场悬臂梁法与三点弯曲法得到的河冰弯曲强度值之比为1∶2,其原因就是悬臂梁根部应力集中造成的,一般不采用现场悬臂梁法进行试验。三点弯曲试验法就是在压力试验机上配以加载梁和三个支点就可以进行试验,此法可以克服悬臂梁存在的问题。三点弯曲试验法操作简单,可靠性高。故本实验采用三点弯曲试验法。

2.2 试验仪器设备

本试验是在电动液压试验机上进行的,在压力试验机上配一加载梁,再辅以三个支点就可以进行试验了。操作简便且精度得以保障。试验过程数据的采集是通过采集卡与微机连接,实现数据采集和自动存储的目的。试验过程中为控制冰温,须将冰试样存放在BF2009-3型低温恒温试验箱中恒温24 h以上,使之达到热平衡状态,以待试验。

2.3 三点弯曲试验操作步骤

试验前先在BF2009-3型低温恒温试验箱中将冰试样恒温冷却24 h以上,进行弯曲试验时迅速取出试样放在标准试验梁上,且冰试样中点位于压力机压头的正下方。然后启动油泵带动压力机压头向下运动,当压头距离冰梁很近时,开始采集数据,整个施载过程将连续采集数据,直到冰梁断裂,此时油泵停止工作,且采集数据亦终止。至此,一个冰试样试验结束。控制不同的加载速率,按照以上步骤完成试验。本试验应力速率在0.485～2 200 kPa/s范围内此外,控制冰梁的温度分别为-5 ℃、-10 ℃、-15 ℃,继续进行试验。

试验过程中采用体积-质量法测得冰密度为0.925 g/cm3,晶体类型为粒状冰。

3 试验结果分析

冰是一种非均匀的弹塑性材料,不满足公式(1)的条件。但是,Gold(1958)[10]发现,当冰温在-40～-3 ℃范围内时,则冰的性质近似于完全的弹性体,可以用弹性理论来分析冰的破坏,给出有效强度值。本实验的温度在此范围内,因此可以用弹性理论来分析冰的破坏,给出有效强度值。根据弹性理论一个线弹性、均质、各向同性的矩形截面简支梁在跨中荷载作用下的极限弯曲应力为:

$\sigma {}_f=\frac{3pl}{2bh{}^2}(1)$

式中:p为梁的破坏荷载;l为梁的跨度;b、h分别为截面宽度和高度。

在不同温度和应力速率下,本文主要研究了冰的弯曲强度与应力速率和温度之间的关系。

3.1 冰的弯曲强度与应力速率的关系

水库淡水冰三点弯曲强度与应力速率有密切关系。冰是一种非均质的天然材料,其结构复杂。天然冰在生长过程中,会产生气泡、空穴及杂质等。这会导致冰试样的加工过程中在杂质和气泡边缘产生微裂缝,当施加荷载时,微裂缝扩展延伸最终使冰试样破坏。荷载小时,冰梁截面上的应力相应也小,微裂缝也小,冰梁呈弹性形变。这是淡水冰弯曲破坏机制的第一阶段。随着荷载的不断增加,冰中出现新的微裂缝,受拉区达到抗拉强度时,受拉区呈现很大的塑性形变,并伴有裂缝发生。此时受拉区仍为弹性变形。这是冰破坏机制的第二阶段。当荷载继续增加,冰内微裂缝连贯起来,形成宏观裂缝。由于梁的中轴附近还有一部分冰未开裂,还能承受一定的拉力,当荷载继续增加,裂缝也随之增加。当施加的荷载大于冰的抗弯能力,冰梁就完全断开了。这称之为第三阶段。试验中测得的抗弯强度是极限抗弯强度。以上三个阶段就是冰的弯曲破坏机制的整个过程。

加载速率的快慢也影响梁的破坏过程,当加载速率较慢时,表现为冰梁内应力速率也较慢,有充分时间让冰晶体沿边界错位滑动,产生足够多的微裂缝。随着荷载增大,冰裂缝也随之增大,表现出较大的形变,这时冰梁处于延性区。当加载速率越快时,冰梁内应力速率也很快,不允许冰晶体充分滑移,冰裂缝缓慢增长的时间就越短,则冰梁表现为变形较小的脆性破坏。

图1给出了-5 ℃,-10 ℃,-15 ℃三种温度下水库淡水冰的三点弯曲强度与应力速率的关系曲线。从图1可以看出,在本试验应力速率范围内,应力速率对三点弯曲强度值影响较大。三种试验温度下,应力速率与弯曲强度的变化规律基本相同。当应力速率小于2 kPa/s时,弯曲强度随着应力速率的增大而减小,并分别出现最小值,对于-5 ℃,应力速率约在2 kPa/s时,弯曲强度出现最小值1 019 kPa,对于-10 ℃,应力速率为2.3 kPa/s时,应力速率出现最小值1 272 kPa,对于-15 ℃,应力速率为2.5 kPa/s时,弯曲强度出现最小值约为1 482 kPa。此后,应力速率继续增大,弯曲强度值也随之增大。对于-5℃,应力速率为70 kPa/s附近时,弯曲强度达到最大值1 950 kPa左右。而在-10 ℃和-15 ℃时,应力速率分别在44 kPa/s附近和37 kPa/s附近时,弯曲强度分别在2 100 kPa附近和2 270 kPa附近达到最大值。当应力速率继续增大,强度值急剧减小至出现一小的低洼。在本试验应力速率范围内,应力速率对冰的三点弯曲强度影响总体趋势是,开始施加荷载时,弯曲强度随着应力速率的增大而减小至出现最小值,此后应力速率增大,弯曲强度随之增大至出现最大值,应力速率继续增加,弯曲强度值明显减小。此过程为即冰的弯曲破坏由延性区到过渡区直至脆性破坏的过程。

3.2 弯曲强度与冰温的关系

本试验选取了-5 ℃,-10 ℃,-15 ℃三种温度进行试验。从图1可看出,随着温度的降低,水库淡水冰的极限弯曲强度增大,对应的应力速率越低。当温度在-5 ℃～-15 ℃范围内,弯曲强度极限值在1 950～2 260 kPa范围内,对应的应力速率在70～30 kPa/s范围内变化。在本试验温度范围内,无论是弯曲强度的最大值、最小值还是平均值都随着冰温的降低而增大,且在-15 ℃时达到最大值约2 260 kPa。图2为弯曲强度最大值、最小值及平均值随冰温的变化关系。通过线性回归,可以得到三种温度下的弯曲强度值与温度的相关系数分别为0.988 3,0.987 1,0.997 4。这与文献[5]黄河冰三点弯曲强度与冰温的关系有所差异。原因可能是河冰的内部组构不同所致,每条河流自身特性差异也会导致所测结果不同。由于本实验所做温度点数不足,故要想具体摸清楚不同冰温对弯曲强度的影响还有待进一步研究。

4 结 论

(1)水库淡水冰的三点弯曲破坏经历三个阶段,首先是在荷载作用下冰内部产生微裂缝,随着荷载逐渐增加,裂缝扩展延伸直至达到极限抗拉强度发生塑性形变,当外部荷载超过抗拉强度后,荷载继续增加最后使冰梁破坏。

(2)淡水冰三点弯曲强度与应力速率有着密切关系。当应力速率小于2 kPa/s时,弯曲强度随着应力速率的增加而减小,应力速率大于2 kPa/s时,弯曲强度随之增大至极限强度,在本试验条件下,弯曲强度极限值在1 950～2 260 kPa范围内,对应的应力速率在70～30 kPa/s区间内,说明极限弯曲强度越高,对应的应力速率越低。达到极限弯曲强度后,随着应力速率的增加,弯曲强度呈现减小的趋势。

(3)冰温对弯曲强度有着显著影响。温度在-5 ℃～-15 ℃范围内,应力速率在70～30 kPa/s范围内变化,弯曲强度达到极限,同时也说明极限弯曲强度所对应的应力速率随着温度的降低逐渐向低应力速率转变。随着温度的降低,弯曲强度值始终是增加的,并且弯曲强度的最大值、最小值和平均值都在-15 ℃时达到最大。

参考文献

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[3]张明元,严德成,孟广琳.海冰弯曲强度的研究[J].1993,(5):59-61.

[4]张明元,孟广琳,隋吉学,等.黄海北部庄河附近海域海冰物理力学特性[J].1995,14(4):11-18.

[5]隋吉学,张明远,李志军,等.黄河冰三点弯曲强度的试验研究[J].海洋环境科学,1994,13(1):82-86.

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[8]于天来,袁正国,黄美兰.河冰力学性能试验研究[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版),2009,28(6):937-940.

[9]Timco.G.W.and Frederking,RMW Flexural strength and Frac-ture Toughness of Sea Ice[J].Gold Regions Scl Tech,1983,8:35-41.

弯曲试验机 第6篇

1.1多层金属薄板的性能优势

多层金属复合材料兼具各组元金属的优良特性,而且还能发挥出单一组元无法比拟的性能优势:1成本低廉,适用于批量生产,如钛/钢、镍/钢复合板的价格仅相当于纯钛和纯镍板的1/5~1/10;2良好的综合性能,耐高温性能良好,比强度和比模量高,导热性和耐磨性好,热膨胀小,尺寸趋于稳定;3可焊性好。

1.2多层金属薄板的用途

由于多层金属薄板的物理化学性能和综合力学性能得到了提高,故其应用前景十分广泛。如不锈钢复合板可广泛应用于机械、石油化工、环境保护、医药卫生等行业;钛复合板在航空工业、冶金等行业有很大的发展空间;体育器械、餐具、卫生洁具、家庭内装饰材料等领域广泛应用不锈钢(SS)/铝合金(Al)层状复合材料。随着工艺的不断发展,更多具有特殊性能的多层金属复合薄板将不断涌现。

2金属反复弯曲国家标准试验方法

反复弯曲试验的国家标准规定是将试样一端夹紧,然后绕规定半径的圆柱形表面使试样弯曲90°,再按相反方向弯曲。其试验原理如图1所示。

3反复弯曲装置设计

根据金属反复弯曲试验国家标准的原理,本文设计了能够测试多层金属薄板强度的反复弯曲装置。

3.1总体设计

图2为试验装置整体结构设计。该装置的总体设计思路为:摆动机构主要由四连杆来控制摆杆的角度(60°),曲柄上安装带有平键的轴,并通过轴承座中的轴承实现对轴的固定,在轴的另一端通过平键连接一个摇杆,摇杆上焊有摇柄,通过摇柄的周期性转动来实现四连杆的往复运动。夹紧装置按金属反复弯曲试验的国家标准来进行设计,夹持试样薄板的拨杆固定在小齿轮的切向方向上,小齿轮通过与转动角度为60°的大齿轮啮合,并控制齿数比为1∶3来实现小齿轮旋转180°。摆杆通过焊接方式固定在大齿轮上,实现大齿轮的60°转动。

3.2各部件结构尺寸的确定

3.2.1四连杆工作尺寸的确定

为了实现金属薄板的反复弯曲,需要实现四连杆摆杆摆动60°,为此先设定曲柄与摆杆中心线之间的距离为400mm,曲柄的长度为100mm,然后通过作图法实现摆杆的摆动角度为60°,从而最终确定连杆的长度为480mm,摆杆的长度为240mm。

3.2.2曲柄轴结构尺寸的确定

轴的作用是将传动传递到四连杆机构,从而实现金属薄板的反复弯曲。因此,在轴的设计中考虑到曲柄的尺寸、轴承的型号、轴承座的安装等问题,最终确定的曲柄轴的结构尺寸如图3所示。

3.2.3圆柱销结构尺寸的确定

圆柱销的功能是实现曲柄与连杆的连接与固定,因此,确定圆柱销的尺寸时需考虑到曲柄的尺寸与连杆的尺寸,最终确定的圆柱销的结构尺寸如图4所示。

3.2.4曲柄结构尺寸的确定

曲柄的长度根据四连杆的尺寸确定为100 mm,其余尺寸的确定应考虑到曲柄轴及曲柄轴安装所需要的平键的尺寸及连接连杆的圆柱销的尺寸,最终确定的曲柄结构尺寸如图5所示。

3.2.5连杆结构尺寸的确定

连杆用来连接曲柄与摆杆,由四连杆的尺寸可确定连杆的长度为480 mm,其余尺寸的确定考虑到圆柱销与摆杆的尺寸,最终确定的连杆结构尺寸如图6所示。

3.2.6摆杆结构尺寸的确定

摆杆是实现四连杆与夹紧装置连接的部件,摆杆通过焊接固定在大齿轮上,其长度尺寸由四连杆的尺寸确定为240mm,其余尺寸的确定由连杆与大齿轮的尺寸共同决定。与其焊接在一起的大齿轮的模数为2,齿数为76,其他各部分尺寸如下:分度圆压力角为20°、分度圆直径d=152mm、中心距a=101 mm、齿顶圆直径为Φ156mm、齿根圆直径为Φ147mm。最终确定的摆杆的结构尺寸如图7所示。

3.2.7小齿轮结构尺寸的确定

小齿轮实现与大齿轮的啮合,并通过与大齿轮的啮合可实现角度为180°的往复转动。因此,小齿轮的模数m=2,齿数为25,其他各部分尺寸如下:分度圆压力角为20°、分度圆直径d=50 mm、齿顶圆直径为Φ54mm、齿根圆直径为Φ45mm。最终确定的小齿轮的结构尺寸如图8所示。

3.2.8曲柄轴轴承座结构尺寸的确定

轴承座用来实现对轴的固定及安装,因此轴承座的尺寸由轴及顶住轴的端盖尺寸来共同决定。根据曲柄轴的结构尺寸及轴承的型号,最终确定轴承座的结构尺寸如图9所示。

4反复弯曲装置的运动仿真

对该装置进行运动仿真时,首先利用Pro/E5.0软件对装置中的各零件进行三维造型,然后选择合适的装配模式将该装置装配好,其三维模型如图10所示。接着确定曲柄轴为主运动部件,并给予一定的运动速度和加速度,最后利用Pro/E中的机构运动分析功能进行该装置的运动分析,从而使该装置的运动过程一目了然,并可以解决零件间干涉以及位移、速度、加速度等问题,使该装置的结构更加优化。反复弯曲装置的运动仿真如图11所示。

5结论

通过对反复弯曲装置的运动仿真及分析,能很清晰地看到装置的运动过程,对装置的设计起到了很好的检测效果。从该装置的运动仿真中深刻体会到了利用三维软件进行计算机辅助设计的好处,使设计者从复杂的理论计算中解放了出来,有更多的时间去进行机构的优化设计。

摘要：设计了反复弯曲实验装置,并利用Pro/E三维软件对其进行运动仿真。仿真结果表明该装置设计合理,对多层金属薄板能起到很好的测试效果。

弯曲试验机 第7篇

疲劳开裂是沥青路面主要破坏形态之一, 许多国家和机构的沥青路面结构设计方法都将沥青层的疲劳破坏作为结构厚度设计的控制模式之一。进行沥青混合料的疲劳性能的研究, 改善沥青混合料的耐疲劳性能, 可以延长沥青路面的使用寿命, 从而节约建设养护费用, 大大提高道路的社会效益和经济效益。

沥青路面疲劳开裂主要是荷载和环境因素作用所引起的弯拉应力重复作用引起的。目前国内最常用的以弯拉为手段的疲劳试验方法是小梁弯曲疲劳试验, 但是小梁试件现场取样比较困难, 试件制作过程复杂, 人工成本较高。

半圆弯拉疲劳试验 (国外称之为Semi-Circular Bending Test) 作为一种新的方法越来越多地应用于沥青混合料的疲劳分析[1], 该方法有以下优点[2.3]: (1) 所用试件来源多样, 成型便捷; (2) 试验装置简单; (3) 破坏形式以张拉为主, 可以很好描述沥青混合料的弯拉疲劳。半圆弯拉疲劳试验的结构示意图如图1所示。

本文对沥青混凝土进行SCB疲劳试验, 分析沥青混凝土的疲劳特性。

1 分析对象

沥青混凝土AC25, 混合料采用SBS改性沥青, 集料来自山东临沂。经过配合比设计, 取3.8的油石比, 矿粉含量2.3%, 各筛孔通过百分率如表1所示。

2 试验方案

(1) 试件制备。成型300mm×300mm×50mm的车辙板, 用钻芯机钻取直径100mm的标准试件, 再采用切割机将标准件切割成直径100mm, 高度50mm, 厚度50mm, 如图2所示。

(2) 试验温度。选取10℃、15℃和20℃为试验温度。 (3) 加载频率。选取10Hz和100Hz为加载频率。

(4) 加载波形。正弦加载波形sin包括加载与卸载两个阶段, 与实际路面受力情况相符, 选用sin正弦波。

(5) 疲劳荷载大小。室温时经过断裂试验, 破坏荷载为2.5kN, 本文取0.4kN、0.6kN和1.0kN为疲劳荷载。

(6) 平行试验。由于疲劳试验变异性很大, 没有20次以上的平行试验无法准确描述材料的疲劳特性。因此本文每种材料只进行一次疲劳试验, 如果试验结果与经验值相差过大, 则补做一次试验。

实验前将试件放在15℃环境箱中保温5h以上, 室内温度通过空调调节至15℃, 半圆弯曲试验在MTS810材料测试系统上进行, 如图3所示。

3 试验结果分析

试验得到不同条件下沥青混凝土的疲劳寿命如表2所示。

沥青混凝土的疲劳寿命随温度变化规律如图4所示。

由图4可见, 沥青混凝土的疲劳寿命随温度增长而递增, 随荷载增长而递减;其他条件不变, 荷载频率100Hz时的疲劳寿命明显高于荷载频率10Hz时的疲劳寿命。这些规律与小梁弯曲疲劳造成的疲劳规律是一致的。

为了得到SCB试验的疲劳寿命与各试验条件的相关关系, 对试验结果和试验条件进行非线性回归, 得到疲劳寿命与影响因素的回归公式。

式中:—疲劳寿命;

—加载力, kN;

—温度, ℃;

—频率, Hz。

4 结语

本文通过SCB实验, 进行了沥青混凝土AC25不同条件下的疲劳寿命试验, 并对试验结果进行了回归分析, 得到了沥青混凝土疲劳寿命与影响因素的回归公式。

从试验结果可以看出, SCB试验的结果与小梁疲劳试验结果的规律性基本一致, 二者必有相关性。目前国对SCB试验的研究和应用还不多见, 但是可以预见, 由于SCB试验具有简便易操作等优势, 将会在很多时候替代小梁疲劳试验。

摘要：进行了沥青混凝土的半圆弯曲疲劳试验, 得到了不同条件下SCB疲劳寿命, 分析了疲劳寿命与影响因素的关系, 并通过SCB试验结果进行了疲劳寿命与影响因素的回归分析。

关键词：沥青混凝土,SCB弯曲疲劳,疲劳规律,非线性回归

参考文献

[1]杨大田, 朱洪洲.沥青混合料的半圆弯拉与小梁三点弯拉对比试验[J].武汉理工大学学报, 2010, 34 (16) :1224-1226.

[2]刘宇, 张肖宁, 迟凤霞.国外SCB (半圆弯抗) 试验方法在沥青混合料中的研究与应用[J].中外公路, 2008 (03) :190-192.

弯曲试验机 第8篇

按照国标要求钢筋原材和钢筋闪光对焊在试验检测中需对钢筋原材进行180°抗弯试验, 对钢筋闪光对焊焊缝进行90°抗弯试验, 在检测中心现行的试验中都是由现场试验人员通过肉眼观察判断其弯曲角度, 难免产生一些误差, 误差虽然对试验结果的影响不大, 但对试验检测结果的严肃性却大打了折扣。为此本文参考《金属材料弯曲试验法》GB/T232-2010相关规定, 通过反复试验修改后编写了一个应用程序, 根据原材或闪光对焊, 选择需要弯曲的角度, 即可得出弯曲压头需要移动的距离。这样在试验中只需在电脑上观察弯曲压头的移动距离 (变形量) 就可知道钢筋的弯曲角度, 使钢筋弯曲试验既准确又方便, 目前已在中铁七局工程质量试验检测中心得到了应用。

1 弯曲试验的试验装置及工作原理

弯曲试验是以圆形、方形、矩形或多边形横截面试样在弯曲装置上经受弯曲塑性变形, 不改变加力方向, 直至达到规定的弯曲角度。弯曲试验时, 试样两臂的轴线保持在垂直于弯曲轴的平面内。如为弯曲180°角的弯曲试验, 按照相关产品标准的要求, 可以将试样弯曲至两臂直接接触或两臂相互平行且相距规定距离, 可使用垫块控制规定距离。

试验设备:

(1) 一般要求:弯曲试验常采用的试验方法之一是在配有两个支辊和一个弯曲压头的支辊式弯曲装置 (图1、2) 的试验机或压力机上完成。

(2) 支辊式弯曲装置:1) 支辊长度和弯曲压头的宽度应大于试样宽度或直径 (见图1、2) 。弯曲压头的直径由产品标准规定, 支辊和弯曲压头应具有足够的硬度。2) 除非另有规定, 支棍间距离应按照式 (1) 确定:

此距离在试验期间应保持不变。

注:此距离在试验前期保持不变, 对于180°弯曲试样此距离会发生变化。

2 通过测量弯曲压头位移测定弯曲角度的方法原理

金属材料弯曲试验方法 (GB/T 232-2010) 规定了试样在压力作用下弯曲角度α的测定方法。由于直接测量弯曲角度α比较困难, 因此, 推荐使用通过测量弯曲压头位移f计算弯曲角度α的方法。试样在力的作用下弯曲角度α的方法。试样在力的作用下弯曲角度α由弯曲压头的位移来确定, 其参考值见图3。

计算公式如下:

a———试样厚度或直径 (或多边形横截面内切圆直径) , mm;

b———试样宽度, (mm) ;

L———试样长度, (mm) ;

l———支辊间距离, (mm) ;

D———弯曲压头直径, (mm) ;

α———弯曲角度, (°) ;

r———试样弯曲后的弯曲半径;

f———弯曲压头的移动距离;

c———试验前支辊中心轴所在水平面与弯曲压头中心轴所在水平面之间的间距;

p———试验后支辊中心轴所在垂直面与弯曲压头中心轴所在垂直面之间的间距。

3 程序编制

通过参照弯曲压头位移测定弯曲角度的方法原理, 采用VB语言在VB6.0的编译环境下编制了本文的应用程序。

3.1 程序运行

根据试验的材料选定钢筋直径, 便可计算支辊式弯曲试验的压头直径和支辊半间距;然后输入弯曲所需角度, 点击计算便可得出压头位移。程序运行界面见图4。

3.2 程序代码

3.2.1 压头直径和支辊半间距的计算

本部分主要进行数据的定义。根据钢筋原材、钢筋闪光对焊钢筋直径的不同选择, 计算压头直径和支辊半间距。

3.2.2 压头位移计算

本部分代码主要的功能是根据以上计算数据及选择的弯曲角度计算压头的位移行程。

4 试验结果

通过采用量角器和支辊位移行程的测量得出1#、2#、3#、4#四组试验数据。其中:

(1) 弯曲角度:为钢筋原材或钢筋闪光焊接弯曲的实际角度值, 由量角器直接量取; (2) 初始刻度:为万能试验机压头接触钢筋时的初始竖向距离刻度, 在万能试验机上直接读取; (3) 终止刻度:为钢筋弯曲至某一角度值时, 在万能试验机上读取的终止竖向距离刻度; (4) 实际行程:为终止刻度减去初始刻度得出支辊的实际行程; (5) 计算行程:为本软件计算的行程, 需要与实际行程进行对比。

通过4组实验数据可以得出以下结论:

(1) 45°时, 1#试样实际行程与计算行程一致, 2#试样、3#试样、4#试样实际行程比理论行程高10mm左右, 结论是理论计算行程偏小; (2) 90°时, 四组试样的实际行程都较理论行程小, 最大差14mm, 最小差5mm, 结论是理论计算行程偏大。 (3) 180°弯曲试验采用支辊式弯曲试验方法时需要进行其它辅助工作, 为此不适宜采用本软件进行计算。

通过以上试验对比, 可以得出本程序的运行结果与实际观察值最大差值为14mm, 最小偏差值为0mm。经过分析可以得出其主要原因是角度的精确测量存在困难, 这也是本程序编制的主要目的。

5 结论

(1) 本程序的使用可以避免进行压头直径和支辊半间距的选择和计算, 减少人工选择计算时的错误产生; (2) 本程序的应用范围为90°时的钢筋和钢筋闪光对焊弯曲试验; (3) 在进行90°范围的弯曲实验时, 为了增大安全系数可以在理论计算行程上超压10mm进行结果判定。

摘要：钢筋原材和钢筋闪光对焊在试验检测中需要进行抗弯试验, 目前常用的角度量测方法为目测, 为此不可避免产生一些误差。为此本文根据《金属材料弯曲试验法》GB/T232-2010相关规定编制了试验压头行程与角度关系的应用程序, 提高了试验检测的严肃性和准确度。

关键词：弯曲试验,压头行程,钢筋原材,钢筋闪光对焊

参考文献

[1]中华人民共和国行业标准.金属材料、弯曲试验方法[M].北京:中国标准出版社, 2011.

[2]刘炳文.Visual Basic程序设计教程 (第4版) [M].北京:清华大学出版社, 2009.