CN101718662A - 材料剪压综合受力性能实验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种材料剪压综合受力性能实验装置，包括由传力半盘I和传力半盘II组成的圆盘形基体，利用传力半盘I和传力半盘II之间在外力作用下可发生相对位移并对位于径向直缝内的材料施加剪切力、压力或剪切力和压力的合力，能够根据需要检测胶体与金属基体之间、胶体与FRP之间粘结剪压复合强度指标、胶体剪压复合受力性能指标以及FRP材料在剪压复合受力状态下层间受力性能指标，为锚具的可靠性评价和优化设计提供理论依据，从而使得试验及实际应用能够顺利进行；由于板面上设置角度刻度，根据三角函数能够计算出并合理分配剪切力和压力，实现不同的检测需要；本装置仅通过一个分体式圆盘形基体即能实现发明目的，结构简单，制作和使用成本低。

Description

材料剪压综合受力性能实验装置
技术领域
本发明涉及一种实验装置，特别涉及一种材料剪压综合受力性能实验装置。
背景技术
纤维增强复合塑料(FRP)具有高强度、较低弹性模量和抗腐蚀性强的优点，因而对FRP材料施加预应力是充分利用材料强度性能的最佳选择，使FRP锚具成为FRP预应力技术研究的核心问题。
现有技术中，为提高锚具的锚固力，FRP与钢质锚固件之间需施加横向挤压力。但是由于实践中缺乏检测胶体与金属基体之间、胶体与FRP之间粘结剪压复合强度指标，缺乏胶体剪压复合受力性能指标，以及缺乏FRP材料在剪压复合受力状态下层间受力性能指标，因而锚具的可靠性评价和优化设计没有理论依据，使得试验及实际应用由于没有依据而无法进行。
因而，急需一种应用于纤维增强复合塑料(FRP)受力性能实验的检测装置，能够根据需要检测胶体与金属基体之间、胶体与FRP之间粘结剪压复合强度指标、胶体剪压复合受力性能指标以及FRP材料在剪压复合受力状态下层间受力性能指标，为锚具的可靠性评价和优化设计提供理论依据，从而使得试验及实际应用能够顺利进行。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的提供一种材料剪压综合受力性能实验装置，能够根据需要检测胶体与金属基体之间、胶体与FRP之间粘结剪压复合强度指标、胶体剪压复合受力性能指标以及FRP材料在剪压复合受力状态下层间受力性能指标，为锚具的可靠性评价和优化设计提供理论依据，从而使得试验及实际应用能够顺利进行。
本发明的材料剪压综合受力性能实验装置，包括圆盘形基体，所述圆盘形基体由传力半盘I和传力半盘II组成，传力半盘I和传力半盘II之间形成通过圆心的径向直缝，所述传力半盘I和传力半盘II形成直缝的侧面为材料附着面，所述传力半盘I和传力半盘II的表面分别设置有角度刻度，所述角度刻度的0度刻度线与径向直缝中心线重合；所述传力半盘I的角度刻度和传力半盘II的角度刻度相对于圆心对称设置。
进一步，所述径向直缝两端分别向传力半盘I的角度刻度外侧和传力半盘II的角度刻度外侧折弯，所述传力半盘I与其角度刻度对应在外圆设置可沿圆周移动的径向传力块I，传力半盘II与其角度刻度对应在外圆设置可沿圆周移动的径向传力块II，径向传力块I和径向传力块II相对于圆盘形基体的圆心对称设置并由伺服试验机加压沿径向作用于圆盘形基体；
进一步，所述径向传力块I和径向传力块II分别设置向圆盘形基体的圆心延伸的角度指针；
进一步，所述传力半盘I和传力半盘II的材料附着面沿径向两端均设置有弧形凹槽，所述传力半盘I和传力半盘II上的弧形凹槽相对形成轴向通孔。
本发明的有益效果：本发明的材料剪压综合受力性能实验装置，采用分体式圆盘形基体，利用传力半盘I和传力半盘II之间在外力作用下可发生相对位移并对位于径向直缝内的材料施加剪切力、压力或剪切力和压力的合力，能够根据需要检测胶体与金属基体之间、胶体与FRP之间粘结剪压复合强度指标、胶体剪压复合受力性能指标以及FRP材料在剪压复合受力状态下层间受力性能指标，为锚具的可靠性评价和优化设计提供理论依据，从而使得试验及实际应用能够顺利进行；由于板面上设置角度刻度，根据三角函数能够计算出并合理分配剪切力和压力，实现不同的检测需要；本装置仅通过一个分体式圆盘形基体既能实现发明目的，结构简单，制作和使用成本低。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明测剪切力时的结构示意图；
图2为本发明测剪切力和压力复合受力时的结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明测剪切力时的结构示意图，图2为本发明测剪切力和压力复合受力时的结构示意图，如图所示：本实施例的材料剪压综合受力性能实验装置，包括圆盘形基体，本实施例中，圆盘形基体为钢质结构；所述圆盘形基体由传力半盘I 1和传力半盘II 2组成，传力半盘I 1和传力半盘II 2之间形成通过圆心的径向直缝3，所述传力半盘I 1和传力半盘II 2形成直缝的侧面为材料附着面，所述传力半盘I 1和传力半盘II 2的表面分别设置有角度刻度(图中分别为角度刻度5和角度刻度4)，所述角度刻度(角度刻度5和角度刻度4)的0度刻度线与径向直缝3中心线重合；所述传力半盘I 1的角度刻度5和传力半盘II 2的角度刻度4相对于圆心对称设置。
使用时，将胶体或FRP板8粘贴于中心区域的径向直缝两侧，胶体固化后，在伺服试验机上选定沿与结合面成某一角度的直径施加压力，即可完成对胶体或FRP与受剪相关的性能试验。
本发明利用单轴伺服试验机简单加载，借助伺服试验机的测力系统和位移测试系统，即可完成胶体及FRP板与受剪有关的多种性能测试，其中包括：
(1)胶体与钢质基体之间的粘结剪压复合强度；
(2)胶体在剪压复合受力状态下的应力应变本构关系；
(3)FRP层间受剪状态下的应力应变本构关系。
分别在传力半盘I 1和传力半盘II 2的角度刻度区域边缘向圆盘形基体施加径向力，试验角(施力点施力方向与0刻度之间的夹角)为α，结合面发生剪切破坏时单轴压力为Pu，则结合面上的剪力为V＝Pu cosα，正压力为N＝Pu sinα。结合面的面积为A，破坏时结合面上的正压应力和相应的剪应力为：
σ＝Pu sinα/A
τ＝Pu cosα/A
当α为零时测的是剪切力，为90°时，测的是压力。
每次试验时，同时制作若干只圆盘试件，根据试验结果进行统计分析。
本实施例中，所述径向直缝3两端分别向传力半盘I 1的角度刻度外侧和传力半盘II 2的角度刻度外侧折弯，可使传力半盘I 1和传力半盘II 2的边缘具有较大的实例空间，方便施力；所述传力半盘I 1与其角度刻度5对应在外圆设置可沿圆周移动的径向传力块I 7，传力半盘II 2与其角度刻度4对应在外圆设置可沿圆周移动的径向传力块II 6，可沿圆周移动可以采用在传力半盘I 1和传力半盘II 2边缘设置环形轨道，径向传力块I 7和径向传力块II 6通过环形轨道设置在传力半盘I 1和传力半盘II 2上，结构简单；径向传力块I 1和径向传力块II 2相对于圆盘形基体的圆心对称设置并由伺服试验机加压沿径向作用于圆盘形基体；采用径向传力块I 7和径向传力块II 6结构，使用时伺服试验机压力输出端作用在径向传力块I 7和径向传力块II 6，使用方便简单。
本实施例中，所述径向传力块I 7和径向传力块II 6分别设置向圆盘形基体的圆心延伸的角度指针(图中为角度指针71和角度指针61)，能够清楚的看出施力角度的大小。
本实施例中，所述传力半盘I 1和传力半盘II 2的材料附着面沿径向两端均设置有弧形凹槽(传力半盘I 1的弧形凹槽在图中分别为弧形凹槽11和弧形凹槽12，传力半盘II 2的弧形凹槽在图中分别为弧形凹槽21和弧形凹槽22)，所述传力半盘I 1和传力半盘II 2上的弧形凹槽相对形成轴向通孔；被检测材料粘附后，径向两端以弧形凹槽内侧为限，为材料的粘附提供基准，提高工作效率；同时，弧形凹槽消除应力集中，利于保证材料检测数据的准确性。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种材料剪压综合受力性能实验装置，其特征在于：包括圆盘形基体，所述圆盘形基体由传力半盘I和传力半盘II组成，传力半盘I和传力半盘II之间形成通过圆心的径向直缝，所述传力半盘I和传力半盘II形成直缝的侧面为材料附着面，所述传力半盘I和传力半盘II的表面分别设置有角度刻度，所述角度刻度的0度刻度线与径向直缝中心线重合；所述传力半盘I的角度刻度和传力半盘II的角度刻度相对于圆心对称设置。
2.根据权利要求1所述的材料剪压综合受力性能实验装置，其特征在于：所述径向直缝两端分别向传力半盘I的角度刻度外侧和传力半盘II的角度刻度外侧折弯，所述传力半盘I与其角度刻度对应在外圆设置可沿圆周移动的径向传力块I，传力半盘II与其角度刻度对应在外圆设置可沿圆周移动的径向传力块II，径向传力块I和径向传力块II相对于圆盘形基体的圆心对称设置并由伺服试验机加压沿径向作用于圆盘形基体。
3.根据权利要求2所述的材料剪压综合受力性能实验装置，其特征在于：所述径向传力块I和径向传力块II分别设置向圆盘形基体的圆心延伸的角度指针。
4.根据权利要求3所述的材料剪压综合受力性能实验装置，其特征在于：所述传力半盘I和传力半盘II的材料附着面沿径向两端均设置有弧形凹槽，所述传力半盘I和传力半盘II上的弧形凹槽相对形成轴向通孔。
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