CN103163016A - 一种用于准脆性材料进行轴向拉伸试验的辅助装置 - Google Patents

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徐礼华
梅国栋
黄乐
刘斌
李舒
鲁维妙
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Abstract

一种用于准脆性材料进行轴向拉伸试验的辅助装置，包括球铰组件⑴和框架组件⑵，所述框架组件⑵的两端分别连有一个球铰组件⑴，所述球铰组件⑴包括用于连接试验机夹具的轴承⑸、用于连接框架组件⑵的连接臂⑹和将轴承⑸与连接臂⑹同轴相连的销⑺。其优点在于：该装置中的特制球铰组件能保证试件准确对中而不产生端部附加弯矩，框架组件能增大试验机的整体刚度，在试验后期使试验机的回弹变形小于试件的拉伸变形，试件缓慢发生破坏，获得稳定发展的应力-应变曲线下降段。

Description

一种用于准脆性材料进行轴向拉伸试验的辅助装置
技术领域
本发明涉及试验机的辅助装置，具体的说是一种用于对混凝土试件、岩体样本等各种准脆性材料进行轴向拉伸试验时附加于试验机上的辅助装置。
背景技术
目前，对于混凝土类准脆性材料的拉伸本构关系研究有两大难题：一，试验拉伸试件难以保证轴心受拉，导致产生附加弯矩；二，试验装置的整体刚度常常难以满足试验要求，导致试件受拉应力-应变曲线的下降段曲线很难获得。然而，若想同时解决上述两大难题，对试验机性能的要求很高，甚至很多价格昂贵的试验机也不能满足条件。
对于普通万能试验机，唯有采取辅助刚性设备才有可能进行拉伸试验。现有自制的刚性辅助设备中，效果优良不一，存在各种问题。一般自制设备都由上钢块、下钢块、抗拉柱、荷载传感器以及传力杆等组成，能在不同程度上解决试验机刚度不足问题。但是，这种自制设备难以解决准脆性试块的轴向受力对中问题。主要问题存在于以下几个方面：
1，试件安装时，精度难以保证，无法保证试件安装时试件处于绝对对中，难以避免附加弯矩的产生。
2，加载开始后，刚性框架受力，由于刚性框架与试块处于固定状态，框架中受力稍有不均，即能对试件施加较大附加弯矩，试件已不再是轴心受拉而是偏心受拉状态。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于准脆性材料进行轴向拉伸试验的辅助装置，该装置中的特制球铰组件能保证试件准确对中而不产生端部附加弯矩，框架组件能增大试验机的整体刚度，在试验后期使试验机的回弹变形小于试件的拉伸变形，试件缓慢发生破坏，获得稳定发展的应力-应变曲线下降段。
一种用于准脆性材料进行轴向拉伸试验的辅助装置，包括：球铰组件1和框架组件2，所述框架组件2的两端分别连有一个球铰组件1，所述球铰组件1包括用于连接试验机夹具的轴承5、用于连接框架组件2的连接臂6和将轴承5与连接臂6同轴相连的销7。
所述轴承5的一端为杆状，轴承5的另一端为圆环状。
所述框架组件2，由两块挡板3和四根平行设置的螺纹丝杆4组成，所述挡板3的中心及四角开设螺孔，螺纹丝杆4两端分别穿过四角处的螺孔继而与两块挡板3相连。
所述框架组件2还包括连杆8，连杆8穿过挡板3的中心孔，一端和连接臂6相连，另一端用于连接待测试件。
所述螺纹丝杆4上设置有实时监测应变的应变片9。
本发明用于准脆性材料进行轴向拉伸试验的辅助装置的优点是：
1、框架组件能增大试验机的整体刚度，在试验后期使试验机的回弹变形小于试件的拉伸变形，试件缓慢发生破坏，获得稳定发展的应力-应变曲线下降段；
2、辅助装置中的特制球铰组件能保证试件准确对中而不产生端部附加弯矩，试件一旦安装，始终处于轴心受拉状态；
3、试件通过球铰组件与试验机直接连接，框架组件只对试件的轴向受力产生约束，试件不与刚性框架固定为一体；可避免试验加载后，刚性框架因受力不均对试件施加附加弯矩使之偏心受拉的问题。
附图说明
图1为本发明用于准脆性材料进行轴向拉伸试验的辅助装置的结构示意图。
图2为本发明用于准脆性材料进行轴向拉伸试验的辅助装置的俯视结构示意图。
图3为挡板的结构示意图。
图中，1为球铰组件，2为框架组件，3为挡板，4为螺纹丝杆，5为轴承，6为连接臂，7为销，8为连杆，9为应变片，10为引伸仪，11为试件。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明进行进一步说明：如图1-3所示，一种用于准脆性材料进行轴向拉伸试验的辅助装置，包括球铰组件1和框架组件2，所述框架组件2的两端分别连有一个球铰组件1，所述球铰组件1包括用于连接试验机夹具的轴承5、用于连接框架组件2的连接臂6和将轴承5与连接臂6同轴相连的销7。
所述轴承5的一端为杆状，轴承5的另一端为圆环状。
所述框架组件2，由两块挡板3和四根平行设置的螺纹丝杆4组成，所述挡板3的中心及四角开设螺孔，螺纹丝杆4两端分别穿过四角处的螺孔继而与两块挡板3相连。
所述框架组件2还包括连杆8，连杆8穿过挡板3的中心孔，一端和连接臂6相连，另一端用于连接待测试件。
所述螺纹丝杆4上均布置有实时监测应变的应变片9。
本发明是这样实现的：首先将试验所用预制试件11（试件两端为预埋连杆8）安放于框架组件2中，待螺栓将其与框架组件2紧固后与球铰组件1相连，最后整体置于试验机上进行拉伸试验。每次加载前需重新调试刚性框架组件，以保证其工作稳定性，然后安装试件并进行预拉（不超过3KN）。确认所有装置工作良好后，采用位移控制进行加载（例如采用加载速率为0.04mm/s），持续加载直至试件破坏。试件中部长方体部位为量测区，采用两个试验机标配引伸仪10安装在试件两侧以测量应变，最终应变值取均值。试件所受拉力轴向拉力为试验机显示拉力与刚性架承担拉力之差，试件量测区应变为引伸仪记录的应变值。依据应力、应变实时采集的数据，即可绘出应力-应变曲线。

Claims (5)

1.一种用于准脆性材料进行轴向拉伸试验的辅助装置，包括球铰组件⑴和框架组件⑵，所述框架组件⑵的两端分别连有一个球铰组件⑴，其特征在于：所述球铰组件⑴包括用于连接试验机夹具的轴承⑸、用于连接框架组件⑵的连接臂⑹和将轴承⑸与连接臂⑹同轴相连的销⑺。
2.如权利要求1所述的用于准脆性材料进行轴向拉伸试验的辅助装置，其特征在于：所述轴承⑸的一端为杆状，轴承⑸的另一端为圆环状。
3.如权利要求1或2所述的用于准脆性材料进行轴向拉伸试验的辅助装置，其特征在于：所述框架组件⑵，由两块挡板⑶和四根平行设置的螺纹丝杆⑷组成，所述挡板⑶的中心及四角开设螺孔，螺纹丝杆⑷两端分别穿过四角处的螺孔继而与两块挡板⑶相连。
4.如权利要求3所述的用于准脆性材料进行轴向拉伸试验的辅助装置，其特征在于：所述框架组件⑵还包括连杆⑻，连杆⑻穿过挡板⑶的中心孔，一端和连接臂⑹相连，另一端用于连接待测试件。
5.如权利要求3所述的用于准脆性材料进行轴向拉伸试验的辅助装置，其特征在于：所述螺纹丝杆⑷上设置有实时监测应变的应变片⑼。
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