瀝青混凝土電磁式多軸疲勞試驗機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用機械應力測試固體材料的強度特性的儀器，具體涉及一種瀝青混凝土電磁式多軸疲勞試驗機，屬于結構試驗領域。
【背景技術】
[0002]疲勞失效是工程結構件最主要的破壞形式之一，它危及安全并造成巨大的經濟損失。瀝青混凝土路面作為道路結構的面層完全裸露于自然環境中，承受著各種車輛的反復作用和外界自然環境的周期變化影響。因此，研究瀝青混凝土路面結構的力學性能及疲勞特性，必須同時考慮行車荷載和環境溫度變化共同的作用。
[0003]但是綜合考察國內外瀝青混凝土的研究現狀，目前的瀝青混凝土試驗大多是進行單軸疲勞試驗，綜合考慮多軸和溫度場作用的瀝青混凝土疲勞試驗還比較少見。基于以上情況，設計一種可模擬瀝青混凝土實際受力狀態多軸疲勞試驗機已成為亟待解決的技術問題。
【發明內容】
[0004]發明目的:為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種多功能的瀝青混凝土電磁式多軸疲勞試驗機，采用電磁原理加載，沒有機械摩擦，以提高試驗效率、降低試驗噪音和試驗成本。
[0005]技術方案:為解決上述技術問題，本發明提供的瀝青混凝土電磁式多軸疲勞試驗機，包括機架上的瀝青混凝土試件夾持機構和電磁加載機構，所述夾持機構可翻轉地安裝在機架上，包括用于夾持瀝青混凝土試件的兩端的第一試件夾和第二試件夾，其轉軸垂直于瀝青混凝土試件的軸向；所述電磁加載機構包括軸向加載裝置、彎曲加載裝置和扭轉加載裝置。
[0006]具體地，所述軸向加載裝置包括第一永磁體、第二永磁體、第一電磁鐵和第二電磁鐵，所述第一永磁體與第一電磁鐵，以及第二永磁體與第二電磁鐵之間所產生的磁力方向位于瀝青混凝土試件的軸向上。
[0007]具體地，所述第一永磁體和第二永磁體安裝在瀝青混凝土試件的兩側，所述第一電磁鐵和第二電磁鐵安裝在機架兩側的移動架的兩側。
[0008]具體地，所述彎曲加載裝置包括安裝在移動架底部的第三電磁鐵，以及安裝在試件底部的第三永磁體，所述第三永磁體與第三電磁鐵之間所產生的磁力方向與瀝青混凝土試件的軸向正交。
[0009]具體地，所述第一永磁體、第二永磁體和第三永磁體安裝于永磁體架上，所述永磁體架具有用于夾持瀝青混凝土試件中部的活動夾。
[0010]具體地，所述彎曲加載裝置包括主動擺桿、第四電磁鐵、第四永磁體、第五電磁鐵和第五永磁體，以及從動擺桿和和質量球；所述第一試件夾通過第一擺動軸與主動擺桿固定連接，所述第四永磁體和第五永磁體安裝于主動擺桿末端的兩側，所述第四電磁鐵和第五電磁鐵安裝于機架上，并與第四永磁體和第五永磁體位于同一直線上；所述第二試件夾通過第二擺動軸與從動擺桿固定連接，所述質量球安裝于從動擺桿的末端。
[0011 ] 具體地，所述機架包括底座和安裝于試驗機底座上方的固定臺座、活動臺座和移動架，所述活動臺座與底座之間具有第一導軌，所述移動架與底座之間具有第二導軌，所述第一擺動軸安裝于固定臺座上，所述第二擺動軸安裝于活動臺座上。
[0012]具體地，所述固定臺座背面主動擺桿的擺動軌跡上安裝有第一紅外觸發器和第二紅外觸發器，所述第一紅外觸發器和第二紅外觸發器接入第四電磁鐵和第五電磁鐵的控制電路中。
[0013]具體地，所述機架外部包圍有保溫罩，所述保溫罩上具有溫控裝置。
[0014]本發明同時提出上述瀝青混凝土電磁式多軸疲勞試驗機的試驗方法:
1)第一電磁鐵和第二電磁鐵通過控制電流的大小和電流大小變化速度產生不同大小的磁力，分別對第一永磁鐵和第二永磁鐵形成脈沖式吸引力，由此使永磁鐵架所夾住的瀝青混凝土試件產生軸向循環加載的效果；
2)第三電磁鐵通過控制電流大小以及電流大小變化速度產生不同大小的磁力，對第三永磁鐵形成變幅、變頻的吸引力，并通過橫梁和滑動支座將變幅、變頻的吸引力傳遞至由永磁鐵架所夾住的瀝青混凝土試件，由此使試件產生彎曲循環加載效果；
3)第四電磁鐵對第四永磁鐵產生排斥力，同時第五電磁鐵對第五永磁鐵產生吸引力，主動擺桿向右擺動，帶動第一、二試件夾夾住的瀝青混凝土試件轉動，當主動擺桿轉動至第二紅外觸發器位置時，第二紅外觸發器工作，改變第四、第五電磁鐵中的電流方向，第五電磁鐵對第五永磁鐵產生排斥力，第四電磁鐵對第四永磁鐵產生吸引力，主動擺桿開始向左擺動，帶動第一、二試件夾夾住的瀝青混凝土試件反方向轉動；與此同時被動擺桿末端的質量的球慣性力作用使瀝青混凝土試件將產生扭轉效應；同理，當主動擺桿轉動至第一紅外觸發器位置時，運動方向又將改變，利用這種往復擺動的加載方式，進行瀝青混凝土試件的扭轉循環加載；
當單獨使用三種加載模式的某一種時即可達到單軸加載的模式；當兩種以上模式組合使用時即可達到多軸加載模式；在試驗過程中，保溫罩罩住試驗機，溫控裝置工作，可根據瀝青混凝土實際工作溫度，調節試驗溫度，溫度計測定實時溫度，并在溫度顯示屏顯示實時溫度。
[0015]使用時，將瀝青混凝土試件兩端安放在第一試件夾和第二試件夾上，通過第一螺栓將瀝青混凝土試件與第一、二試件夾固定。在瀝青混凝土中間位置安裝永磁鐵架，永磁鐵架兩端安裝有第一永磁鐵和第二永磁鐵，同時永磁鐵架底端設有橫梁，橫梁通過滑動支座與永磁鐵架連接，第三永磁鐵安裝在橫梁底部。永磁鐵架通過滑動支座可以相對橫梁移動，以適應不同瀝青混凝土試件的寬度。同時，活動臺座可以沿著第一軌道移動，以適應不同瀝青混凝土試件的長度。
[0016]移動架底部安裝有第三電磁鐵，移動架兩側安裝有第一電磁鐵、第二電磁鐵，在移動架一側的頂部安裝有溫度計，以測定試驗機試驗過程中的環境溫度。試驗前，需將移動架沿第二軌道移動至合適位置，通過固定鎖將移動架與試驗機底座固定。
[0017]第一擺動軸末端與主動擺桿固結，在主動擺桿末端兩側安裝有第四永磁鐵、第五永磁鐵。在固定臺座背面設有電磁鐵底座，第四電磁鐵、第五電磁鐵安裝在電磁鐵底座上。在固定臺座背面同時還安裝有第一紅外觸發器和第二紅外觸發器，第一紅外觸發器和第二紅外觸發器可在紅外觸發器底座上轉動。
[0018]第二擺動軸末端與被動擺桿固結，在被動擺桿末端安裝有質量球。被動擺桿的長度可通過長度調節開關調節。
[0019]為適應不同瀝青混凝土試件的厚度，永磁鐵架設有活動夾，齒條與活動夾連接，通過調節試件夾緊開關來實現活動夾上下移動，使永磁鐵架將瀝青混凝土試件夾緊。
[0020]有益效果:本發明采用電磁原理加載，沒有機械摩擦，可以提高試驗效率、降低試驗噪音和試驗成本。研究人員可以根據試件實際的受力需要，選擇不同的加載模式，進行試件的單軸或多軸疲勞試驗。同時，可根據瀝青混凝土的特性和試驗需求，控制實際試驗溫度。
[0021 ] 除了上面所述的本發明解決的技術問題、構成技術方案的技術特征以及由這些技術方案的技術特征所帶來的優點外，本發明的瀝青混凝土電磁式多軸疲勞試驗機所能解決的其他技術問題、技術方案中包含的其他技術特征以及這些技術特征帶來的優點，將結合附圖做出進一步詳細的說明。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明實施例中瀝青混凝土電磁式多軸疲勞試驗機的結構示意圖；
圖2是圖1的A-A剖視圖；
圖3是圖1的B-B剖視圖；
圖4是圖1的左視圖；
圖5是圖1的右視圖；
圖6是圖1中永磁體架的構造示意圖；
圖7是圖4的工作狀態示意圖；
圖8是圖5的工作狀態示意圖；
圖9為本發明保溫罩的示意圖；
圖中試驗機底座；2固定臺座；3活動臺座；4移動架；5第一試件夾；6卡片；7第二試件夾；8電磁鐵底座；9第一擺動軸；10第二擺動軸；11質量球；12第一紅外觸發器；13第二紅外觸發器；14永磁體架；15溫控裝置；16溫度計；17第一軌道；18第二軌道；19第一永磁體；20第二永磁體；21第三永磁體；22第三電磁鐵；23橫梁；24滑動支座；25主動擺桿；26被動擺桿；27轉動支座；28第一螺栓；29固定鎖；30第二螺栓；31試件夾緊開關；32第四電磁鐵；33第五電磁鐵；34第四永磁體；35第五永磁體；36第一電磁鐵；37第二電磁鐵；38紅外觸發器底座；39長度調節開關；40活動夾；41齒條；42瀝青混凝土試件；43保溫罩；44溫度顯示屏。
【具體實施方式】
[0023]實施例:
下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本發明，應理解這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍，在閱讀了本發明之后，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。
[0024]如圖1和圖2所示，試驗機主要包括I試驗機底座、2固定臺座、3活動臺座、4移動架、5第一試件夾、7第二試件夾、14永磁體架、19第一永磁體、20第二永磁體、21第三永磁體、22第三電磁鐵、36第一電磁鐵、37第二電磁鐵、15溫控裝置，其中:固定臺座2與試驗機底座I固定，在試驗機底座I上設有第一軌道17和第二軌道18，活動臺座3可沿第一軌道17移動，移動架4可沿