CN101979991A - 一种竹木材料拉伸性能测试试件 - Google Patents

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魏洋
王晓伟
李国芬
张齐生
蒋身学
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Abstract

本发明提供一种竹木材料拉伸性能测试试件，由竹木材料(1)、纤维布(2)和金属片(3)三部分通过树脂胶粘贴组成，其特征在于以阶梯形粘贴的纤维布(2)和金属片(3)实现试件两端截面应力的逐渐平稳变化，在竹木材料(1)的两端加强段，一层以上不同长度的纤维布(2)层叠粘贴成阶梯形，金属片(3)粘贴于最外层，避免了试件夹持部分与中部试验段的截面突变引起的应力集中导致的非正常破坏。本发明解决了竹木材料拉伸试件破坏易发生在中部试验段以外的非正常破坏等技术问题，可顺利完成竹材、木材及各类人造板材等竹木材料拉伸性能的测试，其制作工艺简单，成本低，并大大地增加了试验结果的可靠性。

Description

一种竹木材料拉伸性能测试试件
技术领域
本发明的目的是提供一种能准确、方便进行竹木材料拉伸性能测试的试件，属于竹木材料与结构领域。
背景技术
目前，竹材、木材的应用已经越来越广泛，包括原材及再加工的人造板材。在室内装潢、家具制造领域，竹材、木材的应用显然已经十分普遍；而在土木建材领域，传统的钢材、水泥、粘土砖等消耗大量的自然资源，污染和破坏了生态环境，相比较，竹结构、木结构具有环保、低碳、抗震性能好、易于标准化施工、居住舒适等特点，因而，竹结构、木结构在土木建筑领域的应用越来越广泛，尤其是在当前发展低碳经济的大背景下，我国对竹结构、木结构房屋的需求日益增大，此外木竹结构、木结构在如日本、欧美一些国家得到了普遍地建造。
鉴于木材、竹材的应用日益广泛，与之密切相关的力学性能测试显得特别重要。如竹木材料的产品检验、评定与分级的力学性能测定，土木建筑行业中有关竹木结构的结构计算的竹木原材料力学性能测定等等。其中，对于竹木材料拉伸性能测定尤为重要，通过拉伸性能试验可以测定材料的抗拉强度、拉伸弹性模量及极限应变等，其材料强度和弹性模量是进行相关计算、设计的基础，也是对产品进行分级的依据。
竹木材料拉伸性能测试的过程中，需要保证试验机的夹钳将试件的两端夹持住，完成测试过程，对于竹木材料拉伸性能测试的技术难点在于：普通的等截面竹木材料拉伸试件在试验时通常会发生试件端部过早夹坏，或由于夹具引起的截面突变导致应力集中产生试件夹持部分与中部试验段交界处破坏；而我国现行的《木材顺纹抗拉强度试验方法》(GB1938-1991)，提供了一种变截面哑铃型的竹木材料拉伸性能测试试件，其中，试件中间试验段与两端夹持部分之间通过一定半径的过渡弧实现过渡，过渡弧设置于截面的四个面上，并必须保证其平滑、与试样中心线相对称，实际应用中，该试件过渡弧的制作需要借助于锯、铣、磨等工艺，工艺过于复杂、难度大，加工成本过高，难以保证过渡弧与试样中心线相对称(造成试件的偏心受拉)，且由于中间试验段与两端夹持部分承载力区别不明显，易发生位于两端夹持部分的非正常破坏。
发明内容
本发明的目的是提供一种竹木材料拉伸性能测试试件，解决传统的竹木材料拉伸性能测试试件制作工艺过于复杂、难度大，加工成本过高，破坏易发生在中部试验段以外的非正常破坏等技术问题，从而有效测定待测竹木材料的拉伸性能。
一种竹木材料拉伸性能测试试件，由竹木材料、纤维布和金属片三部分通过树脂胶粘贴组成，所述的竹木材料为矩形等截面板条，在竹木材料的两端加强段，一层以上不同长度的纤维布层叠粘贴成阶梯形，金属片粘贴于最外层，各层纤维布与金属片粘贴于竹木材料的截面宽面，并与宽面等宽，纤维布及金属片的一端与竹木材料的端面齐平，其长度由内向外呈阶梯形递减；该试件以阶梯形粘贴的纤维布和金属片实现试件两端截面应力的逐渐平稳变化，避免了试件夹持部分与中部试验段的截面突变引起的应力集中导致的非正常破坏；
所述的竹木材料为待测试竹材或木材下料制作，可为原材，也可为各类人造板材，其制作应符合木材物理力学试材锯解及试样截取方法的规定。
所述的一种竹木材料拉伸性能测试试件，其利用纤维布轻质高强、厚度薄，对试件尺寸影响小、制作与粘贴容易等特点，实现竹木材料两端端部的阶梯形加强，所述的纤维布包括碳纤维布、芳纶纤维布、玻璃纤维布、玄武岩纤维布。
所述的金属片可为铝材、钢材、铝合金，其主要作用是与纤维布一起实现应力的逐渐平稳过渡，同时，在试件测试时，保护两端纤维布及试件以免被试验机的夹钳所夹坏，金属片与竹木材料试件等宽，其厚度宜1mm～5mm，长度宜20mm～50mm，具体视竹木材料试件尺寸及强度而定，可重复使用。
所述的树脂胶包括环氧树脂胶、乙烯基树脂、聚氨酯树脂，其主要作用是浸渍纤维布，并将纤维布和金属片逐层粘贴于竹木材料试件两端的宽面。
所述的一种竹木材料拉伸性能测试试件，以阶梯形粘贴的纤维布和金属片实现了试件两端截面应力的逐渐平稳变化，解决了破坏易发生在中部试验段以外的非正常破坏等技术问题，可顺利完成竹材、木材，包括原材及各类人造板材的竹木材料拉伸性能的测试，其矩形等截面试件的制作工艺简单，成本低，并大大地增加了试验结果的可靠性。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。
图1是《木材顺纹抗拉强度试验方法》(GB1938-1991)规定的拉伸试件结构俯视示意图；
图2是《木材顺纹抗拉强度试验方法》(GB1938-1991)规定的拉伸试件结构正视示意图；
图3是本发明的一种竹木材料拉伸性能测试试件的结构俯视示意图；
图4是本发明的一种竹木材料拉伸性能测试试件的结构正视示意图；
图5是本发明中不同长度的纤维布(2)形状示意图。
图6是本发明的一种竹木材料拉伸性能测试试件实施例的结构俯视示意图；
图7是本发明的一种竹木材料拉伸性能测试试件实施例的结构正视示意图。
在附图中，R1为试件窄面过渡弧半径，R2为试件宽面过渡弧半径，1为竹木材料，2为纤维布，3为金属片。
具体实施方式
为了对本发明的目的、技术特征和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
如附图1～图2，此为我国现行的《木材顺纹抗拉强度试验方法》(GB1938-1991)提供的一种变截面哑铃型的竹木材料拉伸性能测试试件，试件中间试验段与两端夹持部分之间通过一定半径的过渡弧实现过渡，该试件过渡弧的制作需要借助于锯、铣、磨等工艺，工艺过于复杂、难度大，难以达到预定的加工要求及试验结果。
如附图3～图7，本发明提供一种竹木材料拉伸性能测试试件，由竹木材料1、纤维布2和金属片3三部分通过树脂胶粘贴组成，所述的竹木材料1为矩形等截面板条，在竹木材料1的两端加强段，一层以上不同长度的纤维布2层叠粘贴成阶梯形，金属片3粘贴于最外层，各层纤维布2与金属片3粘贴于竹木材料1的截面宽面，并与宽面等宽，其长度由内向外呈阶梯形递减；该试件以阶梯形粘贴的纤维布2和金属片3实现试件两端截面应力的逐渐平稳变化，避免了试件夹持部分与中部试验段的截面突变引起的应力集中导致的非正常破坏。
所述竹木材料1为待测试竹材或木材下料制作，可为原材，也可为各类人造板材，其制作应符合木材物理力学试材锯解及试样截取方法的规定。
所述的纤维布2包括碳纤维布、芳纶纤维布、玻璃纤维布、玄武岩纤维布，其形状为矩形。
所述的金属片3可为铝材、钢材、铝合金，金属片3与竹木材料1试件等宽，其厚度宜1mm～5mm，长度宜20mm～50mm，具体视竹木材料试件尺寸及强度而定，可重复使用。
所述的树脂胶包括环氧树脂胶、乙烯基树脂、聚氨酯树脂，用以浸渍纤维布，并将纤维布和金属片逐层粘贴于竹木材料试件两端的宽面。
所述的一种竹木材料拉伸性能测试试件，其具体实施如下：
将待测试的竹木材料锯解下料制作成一定规格的竹木材料1，其形状为等截面矩形板条；制作金属片3备用，其与竹木材料1等宽，厚度1mm～5mm，长度20mm～50mm，具体视竹木材料1试件尺寸及强度而定；根据竹木材料1、金属片3的尺寸，定出两端端部的阶梯形加强段长度，用小刀裁出相应的不同长度的纤维布2数条，纤维布2与竹木材料1等宽；将纤维布2浸渍树脂胶后由长条到短条地逐条层叠粘贴于竹木材料1端部的两个宽面，再将金属片3与粘贴好的纤维布2相粘贴，纤维布2、金属片3的一端与竹木材料1的端面齐平，形成试件两端的阶梯形加强段，试件两端的两个侧面都相应粘贴完成进行试件固定，待树脂胶完全固化后，一件竹木材料拉伸性能测试试件即完成。
实施例：如图6、图7，一种竹木材料拉伸性能测试试件，由竹木材料1、纤维布2和金属片3三部分通过树脂胶粘贴组成，通过阶梯形粘贴的纤维布2和金属片3实现试件两端截面应力的逐渐变化，所述的竹木材料1为矩形等截面板条，其尺寸5mm×20mm×300mm，在竹木材料1的20mm宽面，两层长度分别为100mm、75mm的纤维布2依次层叠粘贴于两端加强段，2mm厚、50mm长的金属片3粘贴于最外层，纤维布2、金属片3的一端与竹木材料1的端面齐平，各层纤维布2、金属片3与竹木材料1的宽面等宽，即宽度都为20mm，各层纤维布2与金属片3的长度由内向外呈阶梯形递减形成试件两端的阶梯形加强段，该加强段能够实现两端截面应力的平稳过渡，避免了试件夹持部分与中部试验段的截面突变引起的应力集中导致的非正常破坏，顺利完成竹木材料1的拉伸性能测试，竹木材料1为竹材、木材，可为原材，也可为各类人造板材。

Claims (6)

1.本发明提供一种竹木材料拉伸性能测试试件，其特征在于该试件由竹木材料(1)、纤维布(2)和金属片(3)三部分通过树脂胶粘贴组成；其中，竹木材料(1)为矩形等截面板条，在竹木材料(1)的两端加强段，一层以上不同长度的纤维布(2)层叠粘贴成阶梯形，金属片(3)粘贴于最外层，各层纤维布(2)与金属片(3)粘贴于竹木材料(1)的截面宽面，其长度由内向外呈阶梯形递减。
2.根据权利要求1所述的一种竹木材料拉伸性能测试试件，其特征在于该试件以阶梯形粘贴的纤维布(2)和金属片(3)实现试件两端截面应力的逐渐平稳变化，避免了试件夹持部分与中部试验段的截面突变引起的应力集中导致的非正常破坏。
3.根据权利要求1所述的一种竹木材料拉伸性能测试试件，其特征在于：所述竹木材料(1)为待测试竹材或木材下料制作，可为原材，也可为各类人造板材。
4.根据权利要求1、2所述的一种竹木材料拉伸性能测试试件，其特征在于：所述的纤维布(2)包括碳纤维布、芳纶纤维布、玻璃纤维布、玄武岩纤维布，其与竹木材料(1)试件等宽。
5.根据权利要求1所述的一种竹木材料拉伸性能测试试件，其特征在于：所述的树脂胶包括环氧树脂胶、乙烯基树脂、聚氨酯树脂。
6.根据权利要求1、2所述的一种竹木材料拉伸性能测试试件，其特征在于：所述的金属片(3)可为铝材、钢材、铝合金，其与竹木材料(1)试件等宽。
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