CN103175741B - 一种超低温环境下钢筋拉伸试验的装置及试验方法 - Google Patents
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Abstract
一种超低温环境下钢筋拉伸试验的装置及试验方法，所述装置包括万能试验机，和置于万能试验机的上下钳口座之间的低温箱，低温箱的上下两面各有一个相互对应的、用于穿过连接在受测钢筋两端的连接夹具的孔洞，连接夹具穿出孔洞的一端通过连接在万能试验机上的钳口固定，连接夹具与受测钢筋通过螺纹连接。本发明采用特殊的连接夹具，试验时，能与受测钢筋稳固连接，连接夹具的另一端穿出低温箱，并通过常温下的万能力学试验机钳口连接固定，试验方法简单，操作方便，保证了效率，实现了将受测钢筋完全置于低温环境中进行试验的目的，能精确测试钢筋低温抗拉径缩、钢筋低温抗拉伸长率等参数。可广泛应用于低温环境下的钢筋拉伸试验。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢筋拉伸试验的装置以及试验方法。
背景技术
作为最重要的清洁能源之一，液化天然气LNG开始在世界各国广泛利用，由于LNG液化温度为-165℃，使其储存条件非常苛刻，目前，储存LNG的终端塔主要以全钢密封层结构或内部钢密封层外部钢筋混凝土保护层的协同结构为主，因此，对所用钢筋在超低温环境的力学性能进行研究是很有必要的。
目前，国内外学者在对低温或超低温环境钢筋力学研究中，主要采用三种方法：1、先将受测钢筋置于低温环境中，待钢筋达到目标温度后将其快速取出，并在常温下用万能试验机夹具固定进行力学试验；2、先将受测钢筋用万能试验机夹具固定，在试验过程中，受测钢筋中部置于低温环境，使其在力学试验时能始终保持目标温度，但靠近万能试验机夹具的钢筋两端仍然处于常温，破坏更易发生在此温度分界处；3、先将预先制成特定尺寸和形状的受测钢筋用特制夹具固定，然后将整个钢筋试样放入低温箱中进行试验。
上述方法均存在不足之处：前两种方法在试验时部分或整个钢筋试样会处于常温，这会出现温度分布不均的情况，钢筋的破坏处也更可能出现在两端，导致所测试验数据存在偏差；而第三种方法尽管避免了前两种的不足，但其夹具结构复杂，而且所测钢筋必须制成特定尺寸和形状，加工较复杂，加大了试验的难度，此外，由于可用于被万能试验机夹具固定的常规辅助夹具一般与受测钢筋咬合作用力较小，在测试高强钢筋过程中会出现滑落。
发明内容
本发明的目的是提供一种超低温环境下钢筋拉伸试验的装置及试验方法，要解决保证低温环境下钢筋拉伸试验的测量精度的技术问题；并解决试验过程简便，易于操作实现的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种超低温环境下钢筋拉伸试验的装置，包括万能试验机，和置于万能试验机的上下钳口座之间的低温箱，所述低温箱的上下两面各有一个相互对应的、用于穿过连接在受测钢筋两端的连接夹具的孔洞，所述连接夹具穿出孔洞的一端通过连接在万能试验机上的钳口固定，所述连接夹具与受测钢筋通过螺纹连接。
所述连接夹具包括通过螺纹连接在一起的连接头和传力杆，所述连接头的一端是与受力钢筋连接的内螺纹，另一端是与传力杆连接的内螺纹，所述传力杆的一端有与连接头连接的外螺纹，另一端通过钳口固定。
所述受测钢筋的外侧围有一个杯筒，所述杯筒的底部与受测钢筋下端的连接夹具固定。
一种应用所述的超低温环境下钢筋拉伸试验的装置的试验方法，具体步骤如下：
步骤一，预先对受测钢筋进行滚压加工，将钢筋两端加工出与连接夹具配合的螺纹；
步骤二，受测钢筋的两端各与一个连接夹具通过螺纹连接在一起；
步骤三，将与连接夹具连接后的受测钢筋放入低温箱内部；
步骤四，连接夹具的传力杆穿出低温箱，通过万能试验机上的钳口固定；
步骤五，盖上低温箱箱盖，启动低温箱，在0到-190℃范围调节试验温度，所需试验温度是-190℃到-196℃，向杯筒里注入液氮；
步骤六，待试验温度稳定后，启动万能试验机，进行钢筋拉伸试验。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：
本发明克服了传统钢筋力学试验温度分布不均、影响实验结果的缺点，解决了降低操作难度的技术问题。
本发明采用特殊的连接夹具，包括螺纹连接的连接头和传力杆两部分，结构简单，容易加工，易拆卸，可重复利用，受测钢筋两端各与一个连接夹具的连接头通过螺纹连接，可以保证在进行试验时，能与受测钢筋稳固连接，连接夹具的传力杆的另一端穿出低温箱，并通过常温下的万能力学试验机钳口连接固定，此外，杯筒可以用来存放液氮，将受测钢筋包覆，提供了一个低至-196℃的温度，实现了将受测钢筋完全置于低温环境中进行试验的目的，这种连接夹具对受测钢筋的尺寸和形状无特定要求，只需对受测钢筋进行滚压加工，并更换相应尺寸的连接头，即可对不同尺寸的钢筋进行力学测试，而且试验方法简单，操作方便，保证了效率，并能精确测试低温环境下的钢筋拉伸试验、钢筋低温抗拉径缩、钢筋低温抗拉伸长率等参数。
本发明可广泛应用于低温环境下的钢筋拉伸试验。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明的试验装置的结构示意图。
图2是本发明的连接夹具的结构示意图。
图3是本发明的受测钢筋的结构示意图。
附图标记：1-受测钢筋、2-连接夹具、2.1-连接头、2.2-传力杆、3-低温箱、4-万能试验机、5-钳口、6-杯筒。
具体实施方式
实施例参见图1所示，这种超低温环境下钢筋拉伸试验的装置，包括万能试验机4，和置于万能试验机4的上下钳口座之间的低温箱3，所述低温箱3的上下两面各有一个相互对应的、用于穿过连接在受测钢筋1两端的连接夹具2的孔洞，所述连接夹具2穿出孔洞的一端通过连接在万能试验机4上的钳口5固定，所述连接夹具2与受测钢筋1通过螺纹连接，受测钢筋的外侧围有一个杯筒6，所述杯筒6的底部与受测钢筋下端的连接夹具固定。
参见图2所示，所述连接夹具2包括通过螺纹连接在一起的连接头2.1和传力杆2.2，在对受测钢筋进行超低温环境拉伸破坏试验时，两者不能发生任何相对位移和变形，所述连接头的内部加工有两种尺寸内螺纹，分别配合传力杆和受测钢筋的螺纹尺寸：一端是与受力钢筋1连接的内螺纹，另一端是与传力杆连接的内螺纹；所述传力杆2.2的一端有与连接头连接的外螺纹，另一端通过钳口5固定，所选用的材料和设计尺寸必须满足在对受测钢筋进行超低温环境拉伸破坏试验时，传力杆不会发生破坏变形。
一种应用所述的超低温环境下钢筋拉伸试验的装置的试验方法，具体步骤如下：
步骤一，参见图3所示，预先对受测钢筋进行滚压加工，将钢筋两端加工出与连接夹具配合的螺纹：根据受测钢筋的强度和材质条件，受测钢筋两端所制螺纹必须保证在对受测钢筋进行超低温环境拉伸破坏试验时，连接夹具和受测钢筋之间不发生任何相对位移。
步骤二，受测钢筋的两端各与一个连接夹具通过螺纹连接在一起；
步骤三，将与连接夹具连接后的受测钢筋放入低温箱内部；
步骤四，连接夹具的传力杆穿出低温箱，通过万能试验机上的钳口固定；
步骤五，盖上低温箱箱盖，启动低温箱，在0到-190℃范围调节试验温度，为了提供更低的试验温度，可以向杯筒里注入液氮，温度可以达到-196℃；
步骤六，待试验温度稳定后，启动万能试验机，进行钢筋拉伸试验，直至受测钢筋破坏，准确测试低温环境下的钢筋拉伸试验、钢筋低温抗拉径缩、钢筋低温抗拉伸长率等参数。
Claims (2)
1.一种超低温环境下钢筋拉伸试验的装置，包括万能试验机（4），和置于万能试验机（4）的上下钳口座之间的低温箱（3），其特征在于：所述低温箱（3）的上下两面各有一个相互对应的、用于穿过连接在受测钢筋（1）两端的连接夹具（2）的孔洞，所述连接夹具（2）穿出孔洞的一端通过连接在万能试验机（4）上的钳口（5）固定，所述连接夹具（2）与受测钢筋（1）通过螺纹连接；
所述连接夹具（2）包括通过螺纹连接在一起的连接头（2.1）和传力杆（2.2），所述连接头的一端是与受力钢筋（1）连接的内螺纹，另一端是与传力杆连接的内螺纹，所述传力杆（2.2）的一端有与连接头连接的外螺纹，另一端通过钳口（5）固定；所述受测钢筋的外侧围有一个杯筒（6），所述杯筒（6）的底部与受测钢筋下端的连接夹具固定。
2.一种应用权利要求1所述的超低温环境下钢筋拉伸试验的装置的试验方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一，预先对受测钢筋进行滚压加工，将钢筋两端加工出与连接夹具配合的螺纹；
步骤二，受测钢筋的两端各与一个连接夹具通过螺纹连接在一起；
步骤三，将与连接夹具连接后的受测钢筋放入低温箱内部；
步骤四，连接夹具的传力杆穿出低温箱，通过万能试验机上的钳口固定；
步骤五，盖上低温箱箱盖，启动低温箱，在0到-190℃范围调节试验温度；所需试验温度是-190℃到-196℃，向杯筒里注入液氮；
步骤六，待试验温度稳定后，启动万能试验机，进行钢筋拉伸试验。
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