CN108037020B - 一种用于测试纤维复合材料杆层间界面剪切强度的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于测试纤维复合材料杆层间界面剪切强度的装置，属于纤维复合材料杆层间界面剪切强度测试装置技术领域。所述承力底座内的中心位置设有被测杆腔体，被测杆腔体底部的承力底座上设有通孔，固定顶盖与承力底座螺纹连接，固定顶盖的中心位置设有压杆孔，受力压杆与固定顶盖上的压杆孔上下滑动连接，受力压杆的上端固定有受力压杆顶盘。本发明可根据不同纤维杆的直径和测试高度进行承力底座内部孔径与空腔高度的设计，同时采用不同的压杆直径可获得不同截面处的剪切强度，适用范围十分广泛。固定顶盖通过螺纹连接将受力压杆牢牢地固定于承力底座上，保证了整个剪切装置在测试过程中纤维杆的竖向受力，避免了偏心受力。

Description

一种用于测试纤维复合材料杆层间界面剪切强度的装置
技术领域
本发明涉及一种用于测试纤维复合材料杆层间界面剪切强度的装置，属于纤维复合材料杆层间界面剪切强度测试装置技术领域。
背景技术
传统的建筑混凝土结构构件(梁、板、柱)在正常使用环境下，空气中的水分和酸将沿着混凝土表面渗入其内部，从而将内部的钢筋腐蚀，造成结构的承载能力大幅度下降，一方面导致了结构的挠度过大，另一方面在受力构件表面和内部产生了更多裂缝，从而严重的影响构件的正常使用。
为了解决钢筋锈蚀对结构构件造成的承力能力下降，最近二十年来，纤维增强树脂复合材料(FRP)杆以其具有的绝对优势在土木工程领域中应用越来越广泛。相对于传统受力材料而言(钢筋)，FRP杆以其具有轻质、高强、耐疲劳、耐腐蚀、易加工、便于运输等优点在土木工程领域中用作受力筋、体外预应力筋、斜拉索和地锚等。
FRP杆是由纤维和树脂两部分组成的，当FRP杆在实际使用过程中，往往暴露于极端的自然环境中，环境中的水分子和其他小分子将沿着FRP杆的表面进入杆体的内部，进一步破坏纤维-树脂界面之间的粘结性能，进而造成纤维-树脂界面的提前脱粘而导致力学性能下降甚至破坏。因此，FRP杆的纤维-树脂界面是一薄弱的界面层。FRP杆的层间剪切强度是表征纤维-树脂界面粘结强度的十分有效的宏观力学试验。因此，有效的测试单一纤维FRP杆层间剪切强度和混杂FRP杆的界面强度可以有效的解释FRP杆性能退化的机理，并对其在长期环境下的使用寿命具有预测作用。
目前申请有关FRP复合材料的层间界面剪切强度的设备的专利主要针对于FRP手糊片材或拉挤板材，而应用于FRP杆的相关专利较少。已申请可用于FRP杆层间剪切强度的设备采用先将FRP杆固定，然后顶盘沿着杆体的直径所在的纵向截面进行剪切试验，这种方法存在的主要问题是不能保证每次受剪截面均为直径所在的截面，而在数据的处理过程中，截面的选取均为杆体的直径与高度所在的截面，从而造成测试数据的不准确。另一方面，对于由两种或两种以上纤维生产成型的混杂FRP杆，纤维与纤维之间的界面剪切强度作为混杂杆体的薄弱受力界面，采用上述剪切装置无法进行测试，目前也没有有效的剪切设备用于上述的界面剪切强度的测试。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，进而提供一种用于测试纤维复合材料杆层间界面剪切强度的装置。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种用于测试纤维复合材料杆层间界面剪切强度的装置，包括：承力底座、固定顶盖和受力压杆，所述承力底座内的中心位置设有被测杆腔体，被测杆腔体底部的承力底座上设有通孔，固定顶盖与承力底座螺纹连接，固定顶盖的中心位置设有压杆孔，受力压杆与固定顶盖上的压杆孔上下滑动连接，受力压杆的上端固定有受力压杆顶盘。
测试前的准备：
首先根据剪切测试的标准要求将FRP杆切割至一定的长度，切割过程中必须保证切割面的平整度，将切割完毕的FRP杆表面清洗并擦拭干净准备测试。将准备好的FRP杆轻轻的沿着承力底座的被测杆腔体滑至底部，并用受力压杆进行按压，以保证其平稳的与承力底座进行接触，然后将固定顶盖沿着螺纹的方向固定在承力底座上，确保其不会发生上下或左右的晃动，然后将受力压杆慢慢的插入承力底座中并接触到试样为止，最后将安装好的本发明的剪切测试装置放于压力机压头底部进行剪切试验。
本发明的有益效果：
(1)可根据不同纤维复合材料杆的直径和测试高度进行承力底座内部孔径与空腔高度的设计，同时采用不同的压杆直径可获得不同截面处的剪切强度，适用范围十分广泛。
(2)固定顶盖通过螺纹连接将受力压杆牢牢地固定于承力底座上，保证了整个剪切装置在测试过程中纤维复合材料杆的竖向受力，避免了偏心受力。
(3)本发明结构简单、经济性好、测试数据可靠、使用范围广泛。弥补了其他剪切测试设备存在的不足，可有效的测试纤维复合材料杆的层间剪切强度及界面剪切强度。
附图说明
图1为本发明用于测试纤维复合材料杆层间界面剪切强度的装置的结构示意图。
图2为承力底座1的俯视结构示意图。
图3为固定顶盖2的俯视结构示意图。
图4为受力压杆3的俯视结构示意图。
图中的附图标记，1为承力底座，2为固定顶盖，3为受力压杆，4为待测试纤维复合材料杆，5为压杆孔，6为受力压杆顶盘，7为被测杆腔体，8为通孔。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
如图1～图4所示，本实施例所涉及的一种用于测试纤维复合材料杆层间界面剪切强度的装置，包括：承力底座1、固定顶盖2和受力压杆3，所述承力底座1内的中心位置设有被测杆腔体7，被测杆腔体7底部的承力底座1上设有通孔8，固定顶盖2与承力底座1螺纹连接，固定顶盖2的中心位置设有压杆孔5，受力压杆3与固定顶盖2上的压杆孔5上下滑动连接，受力压杆3的上端固定有受力压杆顶盘6。
所述受力压杆3的直径小于承力底座1底部通孔8的直径。
承力底座的内部孔径(被测杆腔体)应略大于纤维复合材料杆的直径，既保证纤维复合材料杆能自由的滑落至承力底座的底部，又能有效的避免孔径过大造成纤维复合材料杆的偏心受力。
承力底座的底部支撑端在长期使用下为防止其发生变形，其设计高度、厚度和材料应满足一定的强度和刚度要求。
受力压杆的顶盘平面和杆底平面必须满足一定的平整度要求，以保证纤维复合材料杆的竖向受力。此外，压杆的材料和加工过程应满足长期使用下不发生变形或发生可允许的微小变形。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种用于测试纤维复合材料杆层间界面剪切强度的装置，其特征在于，包括：承力底座(1)、固定顶盖(2)和受力压杆(3)，所述承力底座(1)内的中心位置设有被测杆腔体(7)，被测杆腔体(7)底部的承力底座(1)上设有通孔(8)，固定顶盖(2)与承力底座(1)螺纹连接，固定顶盖(2)的中心位置设有压杆孔(5)，受力压杆(3)与固定顶盖(2)上的压杆孔(5)上下滑动连接，受力压杆(3)的上端固定有受力压杆顶盘(6)；
被测杆腔体为圆柱形腔体；通孔的直径小于被测杆腔体的直径，通孔和被测杆腔体交界处形成底部支撑端；所述受力压杆(3)的直径小于承力底座(1)底部通孔(8)的直径。
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