CN103604689B - 一种用于脆性筋材拉伸试验的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于脆性筋材拉伸试验的装置和方法，包括套管1、束缚螺帽2、球窝式螺帽3、球头拉杆4，套管1内部为圆台状空腔，两端内径不等，束缚螺帽2拧在套管1内径较小端外部，球头拉杆4穿过球窝式螺帽3后，将球窝式螺帽3拧在套管1内径较大端外部。使用本装置及其对应方法进行脆性筋材拉伸试验时，不需要直接夹持试样，从而避免试样端部受到过大的横向集中力，试样不会出现端部破坏；试样锚固牢固，试验过程中不会脱粘，装置可以方便重复使用。
Description
技术领域
本发明涉及试验测试设备领域，尤其是一种针对脆性筋材或其他非金属棒材拉伸试验的装置及方法。
背景技术
对于钢筋混凝土结构，在漫长的使用过程中，钢筋的锈蚀是无法避免的问题，而钢筋混凝土结构的损坏，大都是由于钢筋锈蚀引起的。因此，工程研究人员希望能够采用非锈蚀的钢材来取代钢筋，从根本上消除钢筋被锈蚀的隐患。目前在研究和使用较多的新型钢筋有玻璃纤维筋、玄武岩纤维筋等FRP筋材。对于新型材料，其最基本的力学性能必须经过反复试验验证满足要求后才能推广应用。
新型复合材料筋与钢筋不同，大多为脆性材料，拉伸试验时不适宜直接与试验机直接夹持。夹块的夹持可能会将筋材横向切断，至少会对横截面造成严重损伤，导致拉伸过程在夹持部位。为解决脆性筋材的拉伸试验问题，就需要一种过渡装置，该装置与筋材之间能够有效锚固，而且该装置可以与试验机夹持。由于新型材料筋材强度很高，拉伸试验的荷载也很大，脆性筋材的横向又不易受到较大的集中力作用，所以脆性筋材拉伸试验两端的有效锚固是个难题。因此，设计一种构造简单，可以反复应用，能够实现脆性筋材拉伸试验的装置有一定的实际应用价值。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种能够有效解决脆性筋材拉伸试验过程中不易直接夹持和脱锚的装置。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
一种用于脆性筋材拉伸试验的装置，包括套管1、束缚螺帽2、球窝式螺帽3、球头拉杆4，套管1内部为圆台状空腔，两端内径不等，束缚螺帽2拧在套管1内径较小端外部，球头拉杆4穿过球窝式螺帽3后，将球窝式螺帽3拧在套管1内径较大端外部。
套管1，由两片半管拼合而成，拼合后内部形成圆台状空腔，圆台顶部圆直径为D1，外部为圆柱体状，圆柱表面开设外螺纹，外径为D2，优选的，空腔内壁为光滑的。采用内部为圆台状空腔的有益效果是，硬化的结构胶整体不会从套管拔出，轴向拉力会增大套管对结构胶的挤压力，能够增强结构胶与筋材的粘结作用，从而解决了筋材的锚固问题。采用光滑的内壁，其有益效果是试验结束后容易清除硬化的结构胶，方便继续使用。
套管1外部为圆柱体状，圆柱表面开设外螺纹，束缚螺帽外部为圆柱体，内部空腔为二阶圆柱体，直径分别为D3和D4，D3>D4，束缚螺帽内部在直径为D3的圆柱空腔处开设内螺纹，D3=D2，D4大小与所要拉伸的脆性筋材直径相等，D4<D1。其有益效果是，束缚螺帽2和球窝式螺帽3通过螺纹与套管1拧紧，使两片半管拼合而成的套管1牢固为一整体，在拉力作用下不会分开。
其中球窝式螺帽外部为圆柱体，内部空腔为圆柱体与半球体的组合，圆柱体直径为D5，D5=D2，半球体顶部开设一直径略小的圆孔。球窝式螺帽3内部有半球状空腔，而球头拉杆的一端为球体，球头拉杆4可以穿过球窝式螺帽3，球体直径大于拉杆直径并与球窝式螺帽3半球体空腔适配，拉杆可以穿过球窝式螺帽3顶部开设的圆孔。优选的，半球状空腔和拉杆4球头尺寸匹配且尽可能圆滑，其有益效果是球头拉杆4端部球头置于半球状空腔内，可以灵活转动，该种构造可以解决拉伸试验中存在的偏心问题。
一种用于脆性筋材拉伸试验的方法，包括试样与所述装置的锚固和拉伸过程两部分。
第一，将套管1的两片半管拼合为一体，形成内部有圆台状空腔的空心螺杆；
第二，将束缚螺帽2从内径为D1的端部与套管1旋拧为一体；
第三，将试样穿过套管1和束缚螺帽2，束缚螺帽2内部空腔直径D4与试样直径相等，可以固定试样，试样端部保留在套管1空腔内，保留长度与套管1等长；
第四，将环氧结构胶灌注于试样与套管1内空腔之间空间内，置于室温待环氧结构胶固化；
第五，将球头拉杆4穿过球窝式螺帽3，球头置于半球体空腔内，并将球窝式螺帽3与套管1另一端旋拧为一体；
第六，按照上述第一至第五步骤相同的方法，将试样另一端与所述装置固定。
拉伸过程是指试样两端均与所述装置锚固后，置于拉伸试验机拉伸空间内，使球头拉杆4与试验机夹头夹持，启动拉伸试验机进行拉伸试验，记录试验数据。
上述技术方案具有如下有益效果：装置简单，操作方便，节约试验成本，降低资源浪费。
附图说明
图1是本发明套管1其中一半的正视图和侧视图。
图2是本发明套管1拼合后的示意图。
图3是本发明束缚螺帽2的正视图和俯视图。
图4是本发明束缚螺帽2与套管1的组合示意图。
图5是本发明球窝式螺帽3的正视图和仰视图。
图6是本发明球头拉杆4的示意图。
图7是本发明球窝式螺帽3和球头拉杆4的组合示意图。
图8是本发明套管1、束缚螺帽2、球窝式螺帽3与球头拉杆4的组装示意图。
图9是本发明将筋材试样一段置于套管内的示意图。
图10是本发明灌注结构胶锚固示意图。
图11是本发明试样一端与本装置安装完成的示意图。
图12是本发明最终示意图。
具体实施方式
一种用于脆性筋材拉伸试验的装置，包括套管1、束缚螺帽2、球窝式螺帽3、球头拉杆4。
如图1和图2所示，套管1，由两片半管拼合而成，拼合后内部形成圆台状空腔。套管1外部为圆柱体状，圆柱表面开设外螺纹。
如图3和图4所示，将束缚螺帽2拧在套管1内径较小的一端。
如图5-7所示，球窝式螺帽3内部有半球状空腔，球头拉杆4一端为球状，球头拉杆4可以穿过球窝式螺帽3，球头拉杆4端部球头置于半球状空腔内，可以灵活转动。
如图8所示，球头拉杆4穿过球窝式螺帽3后，再将球窝式螺帽3拧在套管1内径较大的一端。
一种用于脆性筋材拉伸试验的方法，包括试样与上述装置的锚固和拉伸过程两部分。
第一，如图1和图2所示，将套管1的两片半管拼合为一体，形成内部有圆台状空腔的空心螺杆；
第二，如图4所示，将束缚螺帽2从内径为D1的端部与套管1旋拧为一体；
第三，如图9所示，将试样穿过套管1和束缚螺帽2，束缚螺帽2内部空腔直径D4与试样直径相等，可以固定试样，试样端部保留在套管1空腔内，保留长度与套管1等长；
第四，如图10所示，将环氧结构胶灌注于试样与套管1内空腔之间空间内，置于室温待环氧结构胶固化；
第五，如图7和图11所示，将球头拉杆4穿过球窝式螺帽3，球头置于半球体空腔内，并将球窝式螺帽3与套管1另一端旋拧为一体；
第六，按照上述第一至第五步骤相同的方法，将试样另一端与所述装置固定，最终装置如图12所示。
拉伸过程是指试样两端均与所述装置锚固后，置于拉伸试验机拉伸空间内，使球头拉杆4与试验机夹头夹持，启动拉伸试验机进行拉伸试验，记录试验数据。
尽管本发明就优选实施方式进行了示意和描述，但本领域的技术人员应当理解，只要不超出本发明的权利要求所限定的范围，可以对本发明进行各种变化和修改。
Claims (6)
1.一种用于脆性筋材拉伸试验的装置，其特征在于：包括套管(1)、束缚螺帽(2)、球窝式螺帽(3)、球头拉杆(4)，套管(1)内部为圆台状空腔，两端内径不等，束缚螺帽(2)拧在套管(1)内径较小端外部，球头拉杆(4)穿过球窝式螺帽(3)后，将球窝式螺帽(3)拧在套管(1)内径较大端外部。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述套管由两片半管拼合而成，拼合后内部形成圆台状空腔，圆台顶部圆直径为D1，外部为圆柱体状，圆柱表面开设外螺纹，外径为D2。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述束缚螺帽外部为圆柱体，内部空腔为二阶圆柱体，直径分别为D3和D4，D3大于D4，束缚螺帽内部在直径为D3的圆柱空腔处开设内螺纹，D3＝D2，D4大小与所要拉伸的脆性筋材直径相等，D4小于D1。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述球窝式螺帽外部为圆柱体，内部空腔为圆柱体与半球体的组合，圆柱体直径为D5，D5＝D2，半球体顶部开设一直径略小的圆孔。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述球头拉杆的一端为球体，球体直径大于拉杆直径并与球窝式螺帽半球体空腔适配，拉杆可以穿过球窝式螺帽顶部开设的圆孔。
6.一种用于脆性筋材拉伸试验的方法，其包括试样与权1至权5任一项所述装置的锚固和拉伸过程两部分；
第一，将套管的两片半管拼合为一体，形成内部具有圆台状空腔的空心螺杆；
第二，将束缚螺帽从内径为D1的端部与套管旋拧为一体；
第三，将试样穿过套管(1)和束缚螺帽(2)，束缚螺帽(2)内部空腔直径D4与试样直径相等，可以固定试样，试样端部保留在套管(1)空腔内，保留长度与套管(1)等长；
第四，将环氧结构胶灌注于试样与套管(1)内空腔之间空间内，置于室温待环氧结构胶固化；
第五，将球头拉杆(4)穿过球窝式螺帽(3)，球头置于半球体空腔内，并将球窝式螺帽(3)与套管(1)另一端旋拧为一体；
第六，按照上述第一至第五步骤相同的方法，将试样另一端与权1至权5任一项所述装置固定；
拉伸过程是指试样两端与装置锚固后，置于拉伸试验机拉伸空间内，使球头拉杆(4)与试验机机头夹持，启动拉伸试验机进行拉伸试验，记录试验数据。
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