CN108801779A - 一种纤维复材网格材料性能的测试装置及测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纤维复材网格材料性能的测试装置及测试方法，包括复材网格夹具和夹持装置；夹持装置包括：上对拉夹持装置和下对拉夹持装置，上对拉夹持装置和下对拉夹持装置均设置有滑槽一，复材网格夹具通过滑槽一分别与上对拉夹持装置和下对拉夹持装置滑动连接；上对拉夹持装置的顶端、下对拉夹持装置的底端分别与万能试验机的上下横梁夹持连接；复材网格夹具之间设置有标准件。还包括可滑动钢板和横向筋条固定装置。本发明公开的纤维复材网格材料性能的测试装置及测试方法，能够完成纤维复材网格多肢筋整体对拉试验、测试节点强度以及测试节点对复材网格材料强度的影响，不仅提高了工作效率，而且可以重复利用，节约了成本。

Description

一种纤维复材网格材料性能的测试装置及测试方法
技术领域
本发明涉及土木工程材料性能检测设备技术领域，更具体的说是涉及一种纤维复材网格材料性能的测试装置及测试方法。
背景技术
纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Plastic，简称FRP)是指将碳纤维、芳纶纤维、高玻璃纤维、玄武岩纤维等一种或多种高性能连续纤维浸渍在耐腐蚀性能良好的树脂中形成的复合材料，具有轻质、高强、耐久性好、抗腐蚀能力强、可设计性强等优点。纤维复材网格是纤维增强复合材料中一种新的产品形式，除以上优点外，其横向、纵向筋条以及节点都具有较高的强度和刚度。而将纤维复材网格实际应用到结构(加固或新建建筑)中时，必须测试纤维复材网格的横向、纵向筋条以及节点强度等材料性能参数。
由于复材网格具有较大的脆性，不能采用钢筋一样的方法直接夹在万能试验机的夹具上，必须要有锚具进行配合。目前，测试复材网格材料性能的方法是将其裁剪成单根筋条，筋条的两端采用钢圆管中注胶锚固，夹持在万能试验机上进行拉伸试验。万能试验机，是集拉伸、弯曲、压缩、剪切等功能于一体的材料试验机，主要用于金属、非金属材料力学性能试验，是工矿企业、科研单位、大专院校、工程质量监督站等部门的理想检测设备。此试验方法不仅只能得到复材网格中单根筋条的性能，不能够完全体现出复材网格整体材料性能的特点，而且不能够测试复材网格中节点的强度和节点的存在对复材网格材料强度的影响。
因此，如何提供一种纤维复材网格整体材料性能的测试装置及测试方法，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种纤维复材网格材料性能的测试装置及测试方法，能够完成纤维复材网格的三种试验：①、复材网格多肢筋整体对拉试验；②、测试节点强度；③、测试节点对复材网格材料强度的影响。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种纤维复材网格材料性能的测试装置，包括复材网格夹具和夹持装置；所述夹持装置包括：上对拉夹持装置和下对拉夹持装置，所述上对拉夹持装置和所述下对拉夹持装置均设置有滑槽一，所述复材网格夹具通过滑槽一分别与所述上对拉夹持装置和所述下对拉夹持装置滑动连接；所述上对拉夹持装置的顶端、所述下对拉夹持装置的底端分别与万能试验机的上下横梁夹持连接；所述复材网格夹具之间设置有标准件。
本发明公开的纤维复材网格材料性能的测试装置，复材网格夹具夹持标准件，复材网格夹具的两端分别连接上对拉夹持装置和下对拉夹持装置，上对拉夹持装置和下对拉夹持装置的另一端分别夹持万能试验机的上下横梁，对中后，完成对复材网格的拉伸试验，即对复材网格多肢筋整体对拉试验。
优选的，还包括：可滑动钢板和横向筋条固定装置，所述可滑动钢板设置在所述上对拉夹持装置的两侧；所述可滑动钢板的中部设置有滑槽二；所述横向筋条固定装置可在所述滑槽二上任意位置进行滑动，并且所述横向筋条在所述滑槽二上确定好位置后通过连接件与所述可滑动钢板上固定连接。通过可滑动钢板和横向筋条固定装置约束横向筋条和节点，实现对节点强度的测试和节点强度对复材网格材料强度影响的测试。
优选的，所述横向筋条固定装置包括：支座和钢管，其中，所述支座可在所述滑槽二上的任意位置滑动，确定位置后通过连接件与所述可滑动钢板固定连接；这样结构的设置，可以随时根据测试的要求对支座的位置进行调整；所述支座包括内支座和外支座，所述外支座外侧焊有螺母，在所述内支座上设置有圆孔，并且所述螺母与所述圆孔的位置以所述可滑动钢板相对称；所述钢管的一端设置有外螺纹，其另一端插入到所述内支座的圆孔中，穿过所述内支座直至所述外螺纹旋入所述外支座的螺母中，实现所述钢管和所述支座的连接。
优选的，所述上对拉夹持装置的两侧固定安装有固定板，所述固定板上设置有所述卡槽，所述可滑动钢板通过所述卡槽与所述上对拉夹持装置可拆卸连接。
优选的，所述上对拉夹持装置和所述下对拉夹持装置均包括：夹持本体、连接柱和对中装置一；所述夹持本体的中部设置有十字结构的所述滑槽一；所述连接柱与所述夹持本体固定连接，并且所述连接柱分别夹持在所述万能试验机的上下横梁上。连接柱的设计增强了结构的稳定性。
优选的，所述对中装置固定设置在所述夹持本体上，且所述对中装置一的一侧与所述夹持本体左右对称线相切，并在同侧设置标记。
优选的，所述复材网格夹具的两侧设置有与所述滑槽一结构相互匹配的凸台。凸台与滑槽一的设置实现了复材网格夹具和夹持装置的可拆卸固定连接。所述凸台将所述复材网格夹具分为夹持部和固定部，所述夹持部夹持所述标准件，且所述夹持部固定设置有对中装置二，所述对中装置二的一侧与所述复材网格夹具左右对称线相切，并在同侧设置所述标记；所述固定部位于所述夹持本体内部。
根据所述对中装置二上设置的标记，确定所述复材网格夹具从哪侧滑入所述滑槽一中，实现所述对中装置一与所述对中装置二做有所述标记的一侧相接触，完成对中过程。
进一步的，所述对中装置一和所述对中装置二可根据测试要求设计成具有一定直径的钢棒，如直径4mm的钢棒。
进一步的，所述标记为涂颜色或用笔画有横线等标识，能够辨别即可。
优选的，所述连接柱的两侧还设置有加强板，所述加强板与所述夹持本体固定连接。加强板增强了夹持装置的稳定性。
优选的，所述标准件通过注胶锚固的方式插入所述复材网格夹具的中心位置。复材网格夹具的内部空间尺寸根据网格尺寸以及试验种类确定，将检测的复材网格样品切割成标准尺寸为标准件后，两端插进复材网格夹具内，进行注胶锚固，保证了结构的稳定性。
应用上述纤维复材网格材料性能测试装置的方法，包括以下步骤：
S1、根据复材网格尺寸和试验种类选择合适的钢板焊接为复材网格夹具；
S2、将所需测试的复材网格样品切割成标准尺寸制成标准件，其中标准件至少一端插进复材网格夹具的中心位置，并进行注胶锚固，待胶凝固后，复材网格夹具和标准件成为一体；
S3、将复材网格夹具滑入相应的夹持装置，夹持装置的两端分别与万能试验机上下横梁夹持连接；
S4、对中后，完成对标准件的拉伸试验；
或，上对拉夹持装置的两侧滑入可滑动钢板并卡死，将至少2个横向筋条固定装置相对固定安装在可滑动钢板上，使得钢管包裹固定标准件的横向筋条，完成节点强度的测试或节点对复材网格材料强度影响的测试。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种纤维复材网格材料性能的测试装置及测试方法，根据复材网格间距种类以及试验种类，选择合适的复材网格夹具，将其与标准件进行注胶锚固，再将其滑入上下对拉夹持装置中固定，进行拉伸试验；还能够拼装可滑动钢板和横向筋条固定装置，约束住横向筋条和节点，完成节点强度和节点对网格材料强度的影响。
本发明公开的纤维复材网格材料性能的测试装置及测试方法，涵盖了复材网格材料所需要测试的大部分内容，提高了工作效率，而且该装置可以重复利用，节约了成本；同时，还可以根据试验种类不同进行拼装和拆卸，简化了测试装置，减轻了整体重量，具有较强的可操作性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的纤维复材网格材料性能的测试装置结构示意图。
图2附图为本发明提供的实施例一的结构示意图。
图3附图为本发明提供的实施例一的操作流程示意图一。
图4附图为本发明提供的实施例一的操作流程示意图二。
图5附图为本发明提供的实施例二的结构示意图。
图6附图为本发明提供的实施例二的操作流程示意图一。
图7附图为本发明提供的实施例二的操作流程示意图二。
图8附图为本发明提供的实施例二的操作流程示意图三。
图9附图为本发明提供的实施例三的结构示意图。
图10附图为本发明提供的实施例三的操作流程示意图一。
图11附图为本发明提供的实施例三的操作流程示意图二。
图12附图为本发明提供的实施例三的操作流程示意图三。
附图标记为：
1为复材网格夹具，2为夹持装置，3为可滑动钢板，4为横向筋条固定装置，11为凸台，12为对中装置二，13为夹持部，14为固定部，20为滑槽一，21为上对拉夹持装置，22为下对拉夹持装置，23为卡槽，24为固定板，211为夹持本体，212为加强板，213为连接柱，214为对中装置一，31为滑槽二，41为支座，42为钢管，5为标准件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参照图1-2，本发明的实施例1公开了一种纤维复材网格材料性能的测试装置，复材网格夹具1和夹持装置2；夹持装置2包括：上对拉夹持装置21和下对拉夹持装置22，上对拉夹持装置21和下对拉夹持装置22均设置有滑槽一20，复材网格夹具1通过滑槽一20分别与上对拉夹持装置21和下对拉夹持装置22滑动连接；上对拉夹持装置21的顶端、下对拉夹持装置22的底端分别与万能试验机的上下横梁夹持连接；复材网格夹具1之间设置有标准件5。
为了进一步优化上述技术方案，上对拉夹持装置21和下对拉夹持装置22均包括：夹持本体211、连接柱213和对中装置一214；夹持本体211的中部设置有十字结构的滑槽一20；连接柱213与夹持本体211固定连接，并且连接柱213分别夹持在万能试验机的上下横梁上。对中装置一214为直径为4mm的钢棒，固定设置于夹持本体211上，且对中装置一214的一侧与夹持本体211左右对称线相切，并在同侧做有标记。
为了进一步优化上述技术方案，复材网格夹具1的两侧设置有与滑槽一20结构相互匹配的凸台11。凸台将复材网格夹具1分为夹持部13和固定部14，夹持部13上焊接有对中装置二12，对中装置二12为直径4mm的钢棒，对中装置二12的一侧与复材网格夹具1左右对称线相切，并在同侧做有标记在复材网格夹具1沿着滑槽一20滑动，对中装置一214与对中装置二12做有标记的一侧相接触，完成对中过程。
为了进一步优化上述技术方案，连接柱213的两侧还设置有加强板212，加强板212与夹持本体211固定连接。标准件5通过注胶锚固的方式插入复材网格夹具1的中心位置。
参照图3-4，本发明公开的实施例1的测试方法为：
应用上述的纤维复材网格材料性能测试装置的方法，包括以下步骤：
S1、根据复材网格尺寸和试验种类选择合适的钢板焊接为复材网格夹具；
S2、将所需测试的复材网格样品切割成标准尺寸制成标准件，其中标准件至少一端插进复材网格夹具的中心位置，并进行注胶锚固，待胶凝固后，复材网格夹具和标准件成为一体；
S3、将复材网格夹具滑入相应的夹持装置，夹持装置的两端分别与万能试验机上下横梁夹持连接；
S4、对中后，完成对标准件的拉伸试验。
实施例2
参照图5，本发明的实施例2公开了一种纤维复材网格材料性能的测试装置，在实施例1的基础上，还包括：2个可滑动钢板3和2个横向筋条固定装置4，可滑动钢板3设置在上对拉夹持装置21的两侧；可滑动钢板3的中部设置有滑槽二31；横向筋条固定装置4通过连接件在滑槽二31上任意位置进行滑动，并且所述横向筋条在滑槽二31上确定好位置后通过连接件与可滑动钢板3固定连接。通过可滑动钢板3和横向筋条固定装置4约束横向筋条和节点，实现对节点强度的测试和节点强度对复材网格材料强度影响的测试。
为了进一步地优化上述技术方案，横向筋条固定装置4包括：支座41和钢管42，其中，支座41通过连接件在滑槽二31上的任意位置滑动，确定位置后通过连接件与可滑动钢板3固定连接；支座41包括内支座和外支座，外支座外侧焊有螺母，在内支座上设置有圆孔，并且螺母与圆孔的位置以可滑动钢板3相对称；钢管42的一端设置有外螺纹，其另一端插入到内支座的圆孔中，穿过内支座直至外螺纹旋入外支座的螺母中，实现钢管42和支座41的连接。
为了进一步地优化上述技术方案，上对拉夹持装置21两侧固定安装有固定板24，固定板24上设置有卡槽23，可滑动钢板3通过卡槽23与上对拉夹持装置21可拆卸连接。
参照图6-8，本发明公开的实施例2的测试方法为：
包括以下步骤：
S1、根据复材网格尺寸和试验种类选择合适的钢板焊接为复材网格夹具；
S2、将所需测试的复材网格样品切割成标准尺寸制成标准件，其中标准件至少一端插进复材网格夹具的中心位置，并进行注胶锚固，待胶凝固后，复材网格夹具和标准件成为一体；
S3、将复材网格夹具滑入相应的夹持装置，夹持装置的两端分别与万能试验机上下横梁夹持连接；
S4’、上对拉夹持装置的两侧滑入可滑动钢板并卡死，将2个横向筋条固定装置相对固定安装在可滑动钢板上，使得钢管包裹固定标准件的横向筋条，完成节点强度的测试。
实施例3
参照图9，本发明的实施例3公开了一种纤维复材网格材料性能的测试装置，在实施例2的基础上，增加2个横向筋条固定装置且相对设置。
参照图10-12，本发明公开的实施例3的测试方法为：
包括以下步骤：
S1、根据复材网格尺寸和试验种类选择合适的钢板焊接为复材网格夹具；
S2、将所需测试的复材网格样品切割成标准尺寸制成标准件，其中标准件至少一端插进复材网格夹具的中心位置，并进行注胶锚固，待胶凝固后，复材网格夹具和标准件成为一体；
S3、将复材网格夹具滑入相应的夹持装置，夹持装置的两端分别与万能试验机上下横梁夹持连接；
S4’、上对拉夹持装置的两侧滑入可滑动钢板并卡死，将4个横向筋条固定装置相对固定安装在可滑动钢板上，使得钢管包裹固定标准件的横向筋条，完成节点对复材网格材料强度影响的测试。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种纤维复材网格材料性能的测试装置，其特征在于，包括：复材网格夹具(1)和夹持装置(2)；
所述夹持装置(2)包括：上对拉夹持装置(21)和下对拉夹持装置(22)，所述上对拉夹持装置(21)和所述下对拉夹持装置(22)均设置有滑槽一(20)，所述复材网格夹具(1)通过滑槽一(20)分别与所述上对拉夹持装置(21)和所述下对拉夹持装置(22)固定连接；所述上对拉夹持装置(21)的顶端、所述下对拉夹持装置(22)的底端分别与万能试验机的上下横梁夹持连接；
所述复材网格夹具(1)之间设置有标准件(5)。
2.根据权利要求1所述的一种纤维复材网格材料性能的测试装置，其特征在于，还包括：可滑动钢板(3)和横向筋条固定装置(4)；
所述可滑动钢板(3)设置在所述上对拉夹持装置(21)的两侧；且所述可滑动钢板(3)的中部设置有滑槽二(31)；
所述横向筋条固定装置(4)可在所述滑槽二(31)上的任意位置滑动，确定位置后通过连接件与所述可滑动钢板(3)固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种纤维复材网格材料性能的测试装置，其特征在于，所述横向筋条固定装置(4)包括：支座(41)和钢管(42)；
其中，所述支座(41)可在所述滑槽二(31)上的任意位置滑动，确定位置后通过连接件与所述可滑动钢板(3)固定连接；
所述支座(41)包括内支座和外支座，所述外支座外侧焊有螺母，在所述内支座上设置有圆孔，并且所述螺母与所述圆孔的位置以所述可滑动钢板(3)相对称；
所述钢管(42)的一端设置有外螺纹，其另一端插入到所述内支座的圆孔中，穿过所述内支座直至所述外螺纹旋入所述外支座的螺母中，实现所述钢管(42)和所述支座(41)的连接。
4.根据权利要求2所述的一种纤维复材网格材料性能的测试装置，其特征在于，所述上对拉夹持装置(21)的两侧固定安装有固定板(24)，所述固定板(24)上设置有卡槽(23)，所述可滑动钢板(3)通过所述卡槽(23)与所述上对拉夹持装置(21)可拆卸连接。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种纤维复材网格材料性能的测试装置，其特征在于，所述上对拉夹持装置(21)和所述下对拉夹持装置(22)均包括：夹持本体(211)、连接柱(213)和对中装置一(214)；
所述夹持本体(211)的中部设置有十字结构的所述滑槽一(20)；
所述连接柱(213)与所述夹持本体(211)固定连接，并且所述连接柱(213)分别夹持在所述万能试验机的上下横梁上。
所述对中装置一(214)固定设置在所述夹持本体(211)上，且所述对中装置一(214)的一侧与所述夹持本体(211)左右对称线相切，并在同侧设置标记。
6.根据权利要求5所述的一种纤维复材网格材料性能的测试装置，其特征在于，所述复材网格夹具(1)的两侧设置有与所述滑槽一(20)匹配连接的凸台(11)；
所述凸台将所述复材网格夹具(1)分为夹持部(13)和固定部(14)，所述夹持部(13)上固定设置有对中装置二(12)，所述对中装置二(12)的一侧与所述复材网格夹具(1)左右对称线相切，并在同侧设置有所述标记；所述对中装置二(12)和所述对中装置一(214)设置有所述标记的一侧相接触，实现对中过程；
所述固定部位于所述夹持本体(211)内部。
7.根据权利要求6所述的一种纤维复材网格材料性能的测试装置，其特征在于，所述连接柱(213)的两侧还设置有加强板(212)，所述加强板(212)与所述夹持本体(211)固定连接。
8.根据权利要求7所述的一种纤维复材网格材料性能的测试装置，其特征在于，所述标准件(5)通过注胶锚固的方式插入所述复材网格夹具(1)的中心位置。
9.应用权利要求1-9任一项所述纤维复材网格材料性能测试装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据复材网格尺寸和试验种类选择合适的钢板焊接为复材网格夹具；
S2、将所需测试的复材网格样品切割成标准尺寸制成标准件，其中标准件至少一端插进复材网格夹具的中心位置，并进行注胶锚固，待胶凝固后，复材网格夹具和标准件成为一体；
S3、将复材网格夹具滑入相应的夹持装置，夹持装置的两端分别与万能试验机上下横梁夹持连接；
S4、对中后，完成对标准件的拉伸试验。
10.根据权利要求9所述应用纤维复材网格材料性能测试装置的方法，其特征在于，所述步骤S4替换为步骤S4'，具体包括：
S4'、上对拉夹持装置的两侧滑入可滑动钢板并卡死，将至少2个横向筋条固定装置相对固定安装在可滑动钢板上，使得钢管包裹固定标准件的横向筋条，完成节点强度的测试或节点对复材网格材料强度影响的测试。
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