基于拉-压荷载作用材料三分点弯曲疲劳试验方法及工装

摘要

本发明涉及一种基于拉－压荷载作用材料三分点弯曲疲劳试验方法及工装，该工装包括施荷头和试验材料固定架，施荷头为将设定荷载施加于试验材料的部件，与材料试验机的油缸活塞杆相连；试验材料固定架对称设置在材料试验机平台两侧，其上端设置有保持架，保持架底端为卡头，保持架顶端有调整螺栓，试验材料固定架底部为定位块。所述试验方法将面层材料试验材料夹持到试验工装上，调节控制油缸的控制阀，进行正、负应力道路材料三分点弯曲疲劳室内试验。该方法用于道路材料疲劳行为试验研究，与传统压－压荷载作用方法相比，其结果与道路材料在车辆荷载作用下疲劳行为更为接近；该工装对试验材料的定位精确、易于操作、工作可靠，结构简单，成本低。

说明书

技术领域

本发明涉及一种路面材料疲劳试验的方法及装置，具体涉及一种基于拉-压荷载作用材料三分点弯曲疲劳试验方法及工装。

背景技术

路面材料室内疲劳试验是进行路面疲劳寿命估算的基础，只有依靠准确的试验数据，才能得到接近实际的路面疲劳寿命估算结果。

三分点弯曲疲劳试验是广泛应用于北美和国内的路面材料室内疲劳试验方法。现有试验方法施加的荷载基本上是半正矢波，也就是说施加的是最小荷载为零或稍大于零的单项循环荷载，此时试验材料底部产生循环拉应力(变)，用此模拟车辆荷载对道路的作用，进行面层的疲劳寿命估算。

理论分析和野外现场试验研究结果表明，在车辆荷载作用下，道路面层既有拉应力(变)，又有压应力(变)，面层承受由拉-压应力(变)构成的非对称应力(变)幅作用，依据疲劳强度理论，用最大拉应力(变)进行疲劳寿命估算是不合理的，用应力(变)幅为损伤因子进行估算才能揭示疲劳损伤的内涵，所得结果与实际更为接近。本发明在上述背景下进行了研究，得到了基于拉-压荷载作用路面材料三分点弯曲疲劳室内试验方法，设计了实施该方法所需的工装。

发明内容

本发明的主要目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于拉-压荷载作用材料三分点弯曲疲劳试验方法及工装，该方法试验材料定位精确，易于操作；工装结构简单，成本低，工作可靠。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于基于拉-压荷载作用材料三分点弯曲疲劳试验的试验工装，包括施荷头和试验材料固定架：所述施荷头为将设定荷载施加于试验材料的部件，通过球铰与材料试验机的油缸活塞杆相连，所述施荷头设置有用于夹持试验材料的第一卡头，所述施荷头上端设置有用于调整第一卡头固定试验材料力度的第一调整螺栓；所述试验材料固定架对称设置在所述材料试验机平台两侧，其上端设置有垂直向下的用于固定试验材料的保持架，所述保持架底端为第二卡头，保持架顶端设有用于调整第二卡头固定试验材料力度的第二调整螺栓，试验材料固定架底部为用于与材料试验机平台侧面和底面紧密接触的定位块。

本发明的另一目的是提供一种基于拉-压荷载作用材料三分点弯曲疲劳试验方法，该方法包括以下步骤：

1)将试验材料夹持到所述施荷头上；

2)调节所述施荷头上的第一调整螺栓，使步骤(1)中的试验材料得到预紧力，以保证所述试验材料固定在所述施荷头上；

3)调整所述材料试验机的油缸活塞杆，使试验材料轻放到材料试验机平台的支撑块上，然后将试验材料固定架固定在材料试验机平台指定位置上；

4)调节材料试验机的油缸的控制阀，进行正负应力比的三分点弯曲疲劳试验。

本发明与现有技术相比具有以下优点：该方法用于道路材料疲劳行为试验研究，与传统方法(压-压荷载作用)相比，其结果与道路材料在车辆荷载作用下疲劳行为更为接近；该工装对试验材料的定位精确、易于操作、工作可靠，结构简单，成本低。

附图说明

图1为本发明的工装的结构示意图；

附图标记说明：

1-施荷头；    2-试验材料；    3-试验材料固定架；

4-支撑块；    5-保持架；      6-第一调整螺栓；

7-材料试验机平    8-接口；         9-球铰；

台；

10-定位块；       11-第二卡头；    12-第一卡头；

13-第二调整螺栓。

具体实施方式

如图1所示，一种用于基于拉-压荷载作用材料三分点弯曲疲劳试验的试验工装，包括施荷头1和试验材料固定架3：

施荷头1为将设定荷载施加于试验材料2的部件，通过球铰9及接口8与材料试验机的油缸活塞杆相连，施荷头1设置用于夹持材料试验材料的第一卡头12，施荷头1上端设置有用于调整第一卡头12固定试验材料的力度的第一调整螺栓6。

试验材料固定架3对称设置在材料试验机平台两侧，其上端设置有垂直向下的用于固定试验材料的保持架5，保持架5底端为第二卡头11，保持架5顶端有用于调整第二卡头11固定试验材料的力度的第二调整螺栓13，试验材料固定架3底部为用于与材料试验机平台7侧面和底面紧密接触的定位块10。

试验机平台7上设置有用于支撑试验材料的支撑块4。

本发明利用上述工装进行基于拉-压荷载作用材料三分点弯曲疲劳试验方法，该方法为：

1)将试验材料2夹持到所述施荷头1上；

2)调节所述施荷头1上的第一调整螺栓6，使步骤(1)中的试验材料2得到预紧力，以保证所述试验材料2固定在所述施荷头1上；

3)调整所述材料试验机的油缸活塞杆，使试验材料2轻放到材料试验机平台7的支撑块4上，然后将试验材料固定架3固定在材料试验机平台7指定位置上；

4)调节材料试验机的油缸的控制阀，进行正负应力比的三分点弯曲疲劳试验。

将施荷头1通过球铰9及接口8与材料试验机的油缸活塞杆相连接，球铰9保证活塞杆通过施荷头1传给试验材料2的为纯粹的垂向拉-压荷载，不附加任何的侧向荷载；试验材料2装到施荷头1之后，调节第一调整螺栓6合适位置，使试验材料2得到一定的预紧力保证位置固定；接着调整活塞杆，使其轻放到支撑块4上，然后将试验材料固定架3精确固定在材料试验机平台7指定位置上，其精确定位靠定位块10与第二卡头11保证；最后调节保持架5的第一调整螺栓6，使试验材料得到一定的预紧力保证位置固定，即可进行试验。