(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210400291.8 (22)申请日 2022.04.16 (71)申请人 东南大学 地址 210096 江苏省南京市玄武区四牌楼 2 号 (72)发明人 刘中祥　郭彤　徐伟杰　刘杰　 李川　任泓宇　 (74)专利代理 机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 专利代理师 马严龙 (51)Int.Cl. G01N 3/32(2006.01) G01N 3/20(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 一种缆索钢丝间弯曲微动疲劳试验装置及 其试验方法 (57)摘要 本发明公开了一种缆索钢丝间弯曲微动疲 劳试验装置及其试验方法， 包括微动疲劳装置、 加载装置、 固定装置及测试体系； 所述微动疲劳 装置包括两支撑夹具和被支 撑的加载夹具， 主要 由连续或非连续夹具基座、 锚具、 施压螺杆等组 成； 所述加载装置由作动器及加载杆构成； 所述 固定装置由可设定摩擦角的底座、 固定架、 调位 螺母及固定螺栓构成； 所述测试系统由锚索计、 压力传感器及作动器中的力和位移监测部件构 成； 钢丝间切向力由作动器 反馈的力和位移及钢 丝初始接触点间的距离确定。 本发 明考虑几何螺 旋构造影 响,实现不同微动 摩擦角、 侧向应力、 疲 劳应力下缆索钢丝间弯曲微动疲劳试验及其同 步试验， 定量测量以研究弯曲微动疲劳破坏机 理， 评价缆索钢丝性能。 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 CN 114858629 A 2022.08.05 CN 114858629 A 1.一种缆索钢丝间弯曲微动疲劳试验装置， 其特征在于： 包括微动疲劳装置、 加载装 置、 固定装置及测试系统； 所述固定装置包括底座 （14） 和固定架 （15） ， 底座 （14） 上具有设定摩擦角的固定螺栓 （32） ， 所述固定架 （15） 上 具有可调节高度的调位螺母 （16） ； 所述微动疲劳装置包括联合使用且结构相同的第一支撑夹具 （1） 和第二支撑夹具 （2） ， 以及被支撑的加载夹具 （3） ， 第一支撑夹具 （1） 和第二支撑夹具 （2） 安装于底 座 （14） ， 通过固 定螺栓 （32） 和固定 螺帽 （32） 调节位置后定位， 加载夹具 （3） 安装于固定架 （15） 上； 所述加载装置包括可施加往复推力的加载杆 （13） ， 加载杆 （13） 安装于加载夹具 （3） 上， 加载杆 （13） 顶部设有提供往复推力的作动器 （12） ， 加载 杆 （13） 下压测试钢丝 （4） ； 所述测试系统包括锚索计 （8） 、 压力传感器 （11） 及作动器 （12） 中的力和位移监测部件， 锚索计 （8） 用于检测 测试钢丝 （4） ， 压力传感器 （1 1） 用于检测副钢丝 （5） 。 2.根据权利要求1一种缆索钢丝间弯曲微动疲劳试验装置， 其特征在于： 所述第 一支撑 夹具 （1） 和第二支撑夹具 （2） 包括连续夹具基座 （18） ， 连续夹具基座 （18） 顶部具有条形的槽 道一 （19） ， 副钢 丝 （5） 置于槽道一 （19） 中， 槽道一 （19） 中间位置具有缺口槽 （20） ， 测试钢 丝 （4） 的一部分置于缺口槽 （20） 中， 缺口槽 （20） 的槽向与槽道一 （19） 相互垂 直， 所述连续夹具 基座 （18） 的一端的锚固板一 （7） ， 锚固板一 （7） 上具有锚 具一 （9） ， 所述连续夹具基座 （18） 另 一端为固定端板一 （6） ， 固定端板一 （6） 上具有定位副钢丝 （5） 的固定盖板一 （21） ， 所述连续 夹具基座 （18） 底部的定位柱 （23） 。 3.根据权利要求1一种缆索钢丝间弯曲微动疲劳试验装置， 其特征在于： 所述加载夹具 （3） 底面两侧各设有一个非连续夹具基座 （25） ， 非连续夹具基座 （25） 的下表面为条形的槽 道二 （24） ， 测试钢丝 （4） 置于两个非连续夹具基座 （25） 的槽道二 （24） 中， 槽道二 （24） 与槽道 一 （19） 相对设置， 其中一个非连续夹具基座 （25） 的外侧具有锚 固板二 （26） ， 锚固板二 （26） 上具有锚具二 （27） ， 其中另一个非连续夹具基座 （25） 的外侧具有固定端板二 （28） ， 固定端 板二 （28） 上具有定位测试钢丝 （4） 的固定盖板二 （29） ， 所述加载夹具 （3） 上还设有用于将测 试钢丝 （4） 限位于缺口槽 （20） 中的压 螺杆 （10） 。 4.根据权利要求1一种缆索钢丝间弯曲微动疲劳试验装置， 其特征在于： 所述加载杆 （13） 上端与作动器 （12） 相连， 下端作用在测试钢丝 （4） 上往复运动， 间歇性下压使测试钢丝 （4） 发生弯曲微动疲劳。 5.根据权利要求1一种缆索钢丝间弯曲微动疲劳试验装置， 其特征在于： 所述底座 （14） 上设置两个用于定位第一支撑夹具 （1） 和第二支撑夹具 （2） 的定位孔 （31） ， 分别对应两个连 续夹具基座 （18） 底部的定位柱 （23） ， 一个定位孔 （31） 两侧具有一对弧形槽道 （17） ， 一对弧 形槽道 （17） 处于一个以定位孔 （31） 为圆心的圆上， 且弧形槽道 （17） 的圆心角为90 °， 所述每 条弧形槽道 （17） 中具有两个固定螺栓 （32） ， 所述弧形槽道 （17） 宽度为固定螺栓 （32） 的直 径、 曲率半径由固定所述第一支撑 夹具 （1） 和第二支撑 夹具 （2） 的要求确定 。 6.根据权利要求1一种缆索钢丝间弯曲微动疲劳试验装置， 其特征在于： 所述施压螺杆 （10） 与加载夹具 （3） 螺纹连接， 螺 旋进退以提供测试钢丝 （4） 和副钢丝 （5） 间的压力。 7.根据权利要求1 ‑6中任意一项所述的一种缆索钢丝间弯曲微动 疲劳试验装置的试验 方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： a.将副钢丝 （5） 分别放置于第一支撑夹具 （1） 和第二支撑夹具 （2） 的槽道一 （19） 内， 一权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114858629 A 2端由锚固盖板 （21） 和锚固螺杆一 （22） 固定于固定端板一 （6） 上， 另一端由锚 具一 （9） 锚固于 锚固板一 （7） 上， 控制锚具一 （9） 张拉位移提供副钢丝 （5） 初始预拉力； b.通过连续夹具基座 （18） 底部的定位柱 （23） 和底座 （14） 上的定位孔 （31） 定位安装第 一支撑夹具 （1） 和第二支撑夹具 （2） ， 根据预设的钢丝间摩 擦角由弧形槽道 （17） 调整第一支 撑夹具 （1） 和第二支撑 夹具 （2） 的安装方向， 采用固定 螺栓 （32） 固定； c.将测试钢丝 （4） 放置于加载夹具 （3） 的槽道二 （24） 内， 一端由锚固盖板 （29） 和锚固螺 杆二 （30） 固定于固定端板二 （28） 上， 另一端由锚具二 （27） 锚固于锚固板二 （26） 上， 控制锚 具二 （27） 张拉位移提供钢丝初始预拉力， 旋进施压 螺杆 （10） 至刚好接触测试钢丝 （4） ； d.通过固定架 （15） 上的调位螺母 （16） 使测试钢丝 （4） 和副钢丝 （5） 刚好接触， 即压力传 感器 （11） 的压力值不变， 旋进施压螺杆 （10） 至压力传感器 （11） 达预设压力， 提供钢丝间压 力； e.作动器 （12） 通过加载杆 （13） 往复顶推测试钢丝 （4） 绕副钢丝 （5） 反复伸缩， 钢丝间发 生绕磨、 产生弯曲微动疲劳； f.试验过程中， 锚索计 （8） 记录测试钢丝 （4） 的预拉力及拉力变化值， 压力传感器 （11） 记录钢丝间压力值及其变化情况， 作动器 （12） 中的力和位移 监测部件 可以反馈加载点的位 移及力变化情况， 钢丝间切向力由作动器 （12） 监测的力和位移以及测试钢丝 （4） 与副钢丝 （5） 初始接触点间的距离计算确定， 超过 预设加载时间或发生断裂时停止试验； g.改变支撑夹具的布置方向、 锚具张拉位移量、 施压螺杆的旋转量和作动器的位移量 及频率， 进行不同摩擦角、 钢丝初始轴向拉力、 钢丝间压力、 钢丝相对微动量以及微动频率 条件下钢丝间弯曲微动疲劳试验。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114858629 A 3