СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ НАГРУЗОК Советский патент 1967 года по МПК G01M1/06 

1-1зобретение предназиачепо для испытаний линейных, плоских н пространственных конструкций и сооружений па воздействне динамических нагрузок и, в частности, может быт использовано для экспериментальпых исследований сейсмостойких зданий и сооружений.

Р1звестиые стенды включают силовую нлиту с укренлепной на ней с помощью унругих опор платформой, рамы со смоптнрованными па ннх траверсами, передающими на нлатформу усилие гидравлических домкратов и упрушх пружинных батарей через силовые тяги с хрупкими элементами, и расположеииые над последними ножи и грузы.

Для обеспечепия возможности динамнческнх исныта1п-1Й на силовой плнте описыгшемого стенда смонтированы вибрационное устройство н гидропульсирующая установка, штоки пульсирующих домкратов которой воздействуют на нлатформу.

При этом упругие оноры платформы могут быть выполпены с подставками, к которым прикреплены с помощью пружин переменной жесткости и шарниров стержневые подвески, чем обеспечивается возможность испытания конструкций при поступательных н вращатель ;ых колеба1П1Ях в трех взаимпо иерпепдпкулярных направлениях, а в торцы штоков пульспрующих домкратов могут быть вмоптированы шариковые опоры.

1.;1я iioBbinieHiiji стенеии иезависпмостп колебаний платформы в вертикальиой плоскости на силовой нлите стенда вокруг платформы можпо размест1 ть демпферные устройства. Демпфер пые устройства вы иол пей ы с прикреплеииыми к платформе рифлеппымн пластииами, свободиый конец каждоГг нз которых размеп1сн между симметрично расположенными вертикальными пружинами с тягами и траверсами, смоитировапнымп с возможностью вертикального перемещения по иаираг.ляющим онор, закрепленных на силов1)й п.тнте.

Погязинеипе стенеии 1еааиисимости ностунательиых и вращате.тьиых колеба1ни 1 нлатформы в вертикальиой плоскости может быть достпгнуто тем, что па силовой плпте стеида смоитировапы опорные амортизаторы, выполиенные с закрепленными ппжиими коппамп к плите парными плоскпмп пружипами, между верхпимн концами которых помещены консоли, укренленные на платформе.

На фнг. 1 изображеи описываемьп стенд в ьлане; на фиг. 2 то же, продольный 1азрез по Л-А; па фиг. 3 иредста)/1ена платфюрма в плане: на фиг. 4 - - то же, попереч)Ы11 разрез; на фиг. же, продольный разрез и разрез по Б-Б; на фиг. 6 показана кнпематическая схема платформы в двух проекциях; на фиг. 7-схема гидропульсирующей устаиовки; иа фиг. 8 ее разрез ио В-- В.

Согласно изобретению, стенд для испытаний кОНструкцнй на воздействие iiarpysoK включает силовую нлиту / с укреплеиной на ней с помощью упругих опор 2 платформой 3, раму 4 со смонтпрован}1ыми на них траверсамн 5, передаюигими на платформу усилие гидравлических домкратов б и упругих пружинных батарей 7 через силовые тяги 8 с хрупкими элементами 9.

На СИЛОВОЙ плнте стенда смонтнроваиы 1 нбрационное устройство 10 и гидронульсирую1дая установка //.

Упругие опоры платформы 1 ыиолпеиы с подставками 12, к которым ирикреилеиы с иомощью пружии 13 переменной жесткости и HiapuHpoB стержневые подвески 14.

Передача веса платформы на подставкн через опорные иружины позволяет платформе :оверн1ать вертикалЕ ные колебания по оси Z. того, эти пружины позволяют платфор:;е также п вращаться вокруг осей х и у.

С целью имитации частот основаиия соору)хення при землетрясении, а также исиользо1:.а-ния эффекта резонаиса при выпуждепных 1:олебаниях, с боковых и торцовых сторон платформы установлены опорные амортизаторы /5 переменной жесткости, позволяющие :;енятьчастоты (период) свободных колебаний платформы.

Для создания затухающих свободиых колеГаний, а также гащения вынужденных колеба1 ий по направлениям х, у и вращательных колебаний вокруг оси Z с боковых сторон платформы созданы демпферные устройства 16.

В качестве основного силового источника для вынужденных колебаний платформы принята гидропульсирующая установка //. В качестве же донолнительных вибрационных установок принято вибрационное устройство, закрепленное на силовой плите, а также вибромашины, закрепленные на платформе по середине и на торцах.

Платформа может быть изготовлена в виде сварной или клепаной цельной конструкци;;

Однако предпочтительно выполнение нлат(|)ормы нз однотипных сборных элемеитов Г/, J8, 19, 20 на болтах.

Подвеска платформы осуществлена TaKiiM образом, что обеспечивает ей возможность поступательных колебаний по двум главны.м иаправлениям х, у, вертикальных колебаний но направлению Z н вертикальных ко,тебаний вокруг тех же осей Q, Qy и Q.

Как видно нз чертежа (см, фиг. 3), от каждой упругой опоры идет пара стержневых подвесок, Которые нижними концами прикреплены к платформе. Верхними концами подвеска опирается иа щарнир 21, благодаря чему устраняются опорпые сопротивления при вран1,ательиых колебаниях платформы. Шарнир либо опирается иепосредственно на подставку, либо нри помощи пружин 13.

бых колебаинях платформы подставкн восир.ь нимают ли1нь вертикальную нагрузку. Опорные нружины иужиы для создания вертикальных колебаний платформы по нанравлепию Z и враниггелып 1х вокруг осей х и у. Для изменения частоты этих колебаний меняют жесткость или количество нружИИ.

На силовой плите стенда вокруг платформы размен1.епы демпферные устройства, выио/шеииые е прикрен.теннымн к последней риф.ченнььмн иластинамн, свободш ш конец каждой нз которых размещен между симметрично расположеипыми вертикальнымн нружинами 23 с тягами и траверсами, смонтированными с возможностью вертикального неремещепия по направляющим опор 24, закрепленных на силовой плите.

Демпферное устройство позволяет п.чатформе беспрепятственно производить вертикальное ностунательное колебание н вращательные колебания относительно х и у (Qx, Qy), оказывая сопротивление трением только горизо тальным колебаниям платформы, в том числе вращательным (Q) вокруг оси Z, т. е, оио является гасителем -колебаний в горизонтальной плоскости. Для вертикальных же колебаний в качестве демпфера с,тужат вес платформы и вертикальные пружины. Путем нодбора жесткости и мощности демнферных нружин, а также ве,тичины нх обжатия можно менять силу трення демпферного устройства.

В качестве основного силового источника для создания вынужденных поступательных и вращательных колебаний платформы, принята гидропульсационная установка, обеспечивающая больщую скорость распространения волновых импульсов пульсации, позволяющая быстро добиваться синхроиности работы пульсирующих домкратов в разных точках и направлениях платформы. Пульсирующие домкраты 25 воздействуют на платформу. Для создания беспрепятственных поступательных и вращательных пространственных колебаний платформы в торцы иоршней гидроиульсирующих домкратов вмонтированы вращающиеся шариковые опоры 26.

Для новыщения степени независимости поступательных и вращательных колебаний платформы в вертикальной плоскости на силовой плите стенда смонтнроваиы опорные амортизаторы 15.

Они выполнены с закрепленными нижними концами к плите, парными плоскими пружинами 27, между верхними концами которых помещены консоли 28, укрепленные на нлатформе.

КаЛСдая плоская пружппа оказывает упругое сопротивлещ-ie только при движетш платформы в напра-влении, перпендикулярном к плоскости данной нружнны. Меняя свободную длину, толщину н количество пластин в пружиие можно измеинть общую жесткость их для данного направлеГ|ИЯ н тем самым менять частоты Свободных колебаний платформы.

Так как часкгга собст1 е 1лы.х колебаний самих пластин, без чета массы платформы, на всем диапазоне изменения частот значительно частот свободных и вынужденных колебаний илатформы, ноэтому воздействие платформы на пружины ири ее колебании можно считать статическим. Это озиачает, что при колебании нлатформы левая пружина совершает колебательные движенн/i в такт платформе только в левую сторону, не переходя вправо и, наоборот, правая - то.ько в правую сторону от нейтрально-исходного положения платформы.

Для создания четкой схемы работы н создання возможности бесирепятствеииого перемеи1,ения нлатформы в вертикальной плоскости между нружинами и консолями платформы ставят стальные шарики 29.

Работа стенда для испытания конструкций на воздействие иагрузок протекает следуюш,им образом.

Свободиые колебаиия с различивши частотами создаются с помош,ью онориых пружин н опорных амортизаторов переменной жесткости. Колебания создаются двояко:

а)платформа предварительно смещается в задаином направленнн или на заданный угол, затем внезапным разломом хрупкого элемента она приходит в состояние свободного колебания силами инерции платформы с грузом и силами упругих пружин;

б)к платформе в состоянии покоя прилагается импульс. С этой целью к платформе с обеих противоположных сторон посредством домкратов, нружиииых батарей и траверс через силовые тяги ирилагают равные но величине и противоположпые но иаправлеиню горизонтальные силы. Путем разиовремешюго среза хрупких элементов, включенных в силовые тяги, можно получить силовой импульс с заданным промежутком времени. Разновременность среза хрупких элементов регулируетСя разностью высот падения ударных грузов

(Qi и Q.).

Одповременность же начала падения этих грузов обеспечивается отрывом соедг1нительИого каната 30 этих грузов. При этом можио приложить иоследовательно два н более импульса. Для создания вращательного импульса к платформе прилагается импульс пары СИЛ. Приложение к платформе указанных импульсов, поступательных и враш,ательиых, в горизонтальной плоскости, после которых следуют свободные или вынужденные колебания платформы, близко будет имитировать поведение основания сооружения нри землетрясениях.

Вынужде 1Н1,о колебания нлатформы вызываются в ocHoisiiOM гндропульсирующими снлаMif, ириложеииымн к боковым узлам нлатформы. На стенде могут быть но; учены различные сочетания пу..тьсирующнх сил с различными комбинацнямн импульсивных спл.

П р е д Л1 е т изобретения

1. Стенд дли нснытан 1Я конструкций на воздействие нагрузок, включающий силовую плиту с укрепленной на ней с помощью упругьх опор платформой, рамы со смонтированным) на 1иьх траверсами, передающими на платформу уснлне гидравлических дo rкpaтoв и упругих пружинных батарей через силовые тяги с хрупкими элементами, и расиоложеиные над иоследиими ножи и грузы, отличающийся тем, что, с целью обеспечення возможности динамических испытаний, на силовой идите стенда смоитироваиы вибрационное устройство и г;-:дронульснрующая установка, штокн пульсирующих до 1кратов которой воздействуют на платформу.

2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечення возможности исиытання конструкций нри иостунательных и вращательных колебаннях в трех взапмноперпеидикуляриых направлениях унругие опоры платформы

выполнены с подставками, к которым прикреплены с помощью пружин переменной жесткости н шарниров стержневые подвески.

3.Стенд но пп. 1 п 2, отличающийся тем, что в торцы П1ТОКОВ пульсирующих домкратов

вмонтированы И1арнковые опоры.

4.Стеид но пп. 1-3, отличающийся те.м, что, с целью повьш1ення степенн независимости колебаинй платформы в вертикальной илоскости, на силовой плите стенда вокруг нлатформы размен1,еиы демнферные устройства, вынолненные с ирнкреилеиными к последней рнфлеными пластинами, свободный конец каждой из которых размещен между симметрично расположенными вертикальными нружинамп с

тягами н траверсами, смоитирова1П1ыми с возможностью вертикальиого неремещення по направляющим опор, закрепле11Н1 1х на силовой плите.

5.Стеид по пп. 1-4, отличающийся тем, что, с целью повышения степеии )1езависимостц поступатель 1ых п вращательных колебаний платформы в вертикальной плоскости, на Силовой плите стенда смонтироваиы опорные амортизаторы, выполненные с закреилеииыми иижиими концами к илите, napiibiMn плоскими пружинами, между верхними концами которых помещены консолн, укрепленные на платформе. D --Р.. /J ..

23 22 j 27 28 2

25

S,

j-i-ji)

ri

f

„.J... о..

I it

ffl

- -- X

ТГГ

й: --g77 ; у/ТТЛ Г777 ууух ууу 77У .л......../..v V

МУ.„ 3