CN109916734A - 可视化高温试验装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了可视化高温试验装置及使用方法，该装置包括试验机台、高温试验炉、高温引伸计，高温试验炉安装在试验机台，其包括第一炉体和第二炉体，第一炉体和第二炉体处于闭合状态时二者之间形成一加热腔，且，所述第一炉体或和第二炉体设有观察窗；高温引伸计安装在试验机台，其具有引伸导杆；试件两端与试验机台能装拆的装配，试件位于第一炉体和第二炉体之间，且当第一炉体和第二炉体处于闭合状态时试件位于加热腔内，引伸导杆穿过第一炉体、第二炉体或观察窗与试件相接触。工作人员可通过观察窗观察试件在被加热过程中的承载力变化、应力变化等。同时通过高温引伸计对试件的应力变化进行测量，可以知道试件在高温下到受力破坏前的变形情况。

Description

可视化高温试验装置及使用方法

技术领域

本发明属于钢结构防火技术领域，具体涉及可视化高温试验装置及使用方法，具体指一种可在不同的高温情况下，测量钢材在高温下的力学性能并可以观察其变形情况以及一些其他试验现象的一种装置及使用方法。

背景技术

钢结构建筑发生火灾时常会导致严重的后果，钢结构的抗火已越来越引起人们的注意，所以对于钢结构的抗火设计也是尤为重要的。钢结构抗火性能差一是因为钢材导热性能好，火灾下构件迅速升温，二是钢材强度随温度升高而迅速降低，导致钢构件承载力降低而失效。以往的研究关注的是连接的承载能力，且无法观察到钢构件的承载能力的变化。

而实际上，钢构件的变形能力也很重要。一方面，变形能力足够，钢材的节点才能发挥更好的作用，如用螺栓连接，每个螺栓都可以刚好的均匀受力；另一方面，高温下连接的承载能力决定了转动能力，而足够的转动能力是梁悬链线效应和楼板薄膜效应发挥的基础。

发明内容

本发明提供了可视化高温试验装置及使用方法，其克服了背景技术的所存在的不足。本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之一是：

可视化高温试验装置，它包括：

试验机台；

能对试件进行加热的高温试验炉，其安装在试验机台，其包括相开合连接的第一炉体和第二炉体，第一炉体和第二炉体处于闭合状态时二者之间形成一加热腔，且，所述第一炉体或和第二炉体设有观察窗；

能测量试件变形能力的高温引伸计，其安装在试验机台，其具有引伸导杆；

试件两端与试验机台能装拆的装配，试件位于第一炉体和第二炉体之间，且当第一炉体和第二炉体处于闭合状态时试件位于加热腔内，引伸导杆穿过第一炉体、第二炉体或观察窗与试件相接触。

一较佳实施例之中：所述第一炉体设有第一加热槽，第二炉体设有第二加热槽，当第一炉体和第二炉体处于闭合状态时第一加热槽和第二加热槽形成所述的加热腔。

一较佳实施例之中：所述加热腔形状与试件形状相匹配。

一较佳实施例之中：所述第一炉体和第二炉体均设有观察窗。

一较佳实施例之中：所述第二炉体的观察窗设有穿孔，所述引伸导杆穿过穿孔伸入加热腔内。

一较佳实施例之中：所述第一炉体和第二炉体之间设有铰链，且所述第一炉体外侧设有卡扣，第二炉体外侧设有能与卡扣相卡接配合的卡槽，通过卡扣与卡槽的卡接配合以及铰链的配合将第一炉体与第二炉体能开合地连接在一起。

一较佳实施例之中：所述试件为长条形，所述试件的中部位于第一炉体和第二炉体之间。

本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之二是：应用上述任意一项所述的可视化高温试验装置的使用方法，包括：

步骤1，选择合理的试件的尺寸，按照尺寸的要求，在加工厂加工试件；

步骤2，将高温试验炉安装在试验机台上，将高温引伸计安装在试验机台上；

步骤3，再将试件两端与试验机台相装配，此时，试件位于第一炉体和第二炉体之间；

步骤4，将第一炉体和第二炉体闭合；

步骤5，高温试验炉升温速率设定为15℃/min；

步骤6，试验开始时，首先将高温试验炉按设定升温速率升至比指定温度低30℃，恒温10min，升温及恒温过程设定试验机台荷载为零，即允许试件自由膨胀；然后将高温试验炉设定到目标温度并保持继续20分钟再进行加载，采用此方法是确保温度均匀分布，防止温度超过目标温度；

步骤7，达到指定温度后，由万能试验机台进行加载，加载过程保持温度恒定，应变速率0.25％/min，至试件断裂；

步骤8，通过高温引伸计的数据采集，可得到试件的应力应变关系曲线，将数据从电脑中导出即可，并通过观察窗即可观察得到试验整个过程中试件的表观变化情况。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

由于试验炉设有观察窗，其在对试件进行加热的同时，工作人员可通过观察窗观察试件在被加热过程中的承载力变化、应力变化等，可以观察试件在整个过程中的表观变化。同时，通过高温引伸计对试件的应力变化进行测量，可以知道试件在高温下到受力破坏前的变形情况，可以实现对高温下钢材在承载力破坏前的变形进行预估，为钢结构抗火提供刚好的数据，减少火灾对建筑钢结构的危害，避免结构在火灾中局部倒塌造成的灭火及人员疏散困难以及火灾中整体倒塌导致的人员伤亡,减少灾后修复费用，钢结构进行科学的结构抗火设计。且，该装置操作简单。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1绘示了该装置的整体结构示意图。

图2绘示了高温试验炉处于打开状态的结构示意图。

图3绘示了高温试验炉处于闭合状态的结构示意图。

图4绘示了试件的结构示意图。

具体实施方式

请查阅图1至图4，可视化高温试验装置的一较佳实施例，所述的可视化高温试验装置，它包括试验机台10、高温试验炉20和高温引伸计30。

本实施例中，试验机台10采用万能试验机台。如图1所示。试验机台10顶端设置有两个第一夹块11，底端设置有两个第二夹块12。试验机台10还设有支撑架13和固定板14。

高温试验炉20能对试件40进行加热，其安装在试验机台10，其包括相开合连接的第一炉体21和第二炉体22，第一炉体21和第二炉体22处于闭合状态时二者之间形成一加热腔23，且，所述第一炉体21或和第二炉体22设有观察窗24。如图1所示，高温试验炉20安装在支撑架13上。高温试验炉20与支撑架13之间可通过螺栓锁接或者也可通过焊接。

本实施例中，所述第一炉体21设有第一加热槽211，第二炉体22设有第二加热槽221，当第一炉体21和第二炉体22处于闭合状态时第一加热槽211和第二加热槽221形成所述的加热腔23。

本实施例中，所述加热腔23形状与试件40形状相匹配。或者，所述加热腔23尺寸大于试件40尺寸，以通配各种试件尺寸。

本实施例中，所述第一炉体21和第二炉体22均设有观察窗24。

本实施例中，所述第二炉体22的观察窗24设有穿孔241，所述引伸导杆31穿过穿孔241伸入加热腔23内。

本实施例中，所述第一炉体21和第二炉体22之间设有铰链，且所述第一炉体21外侧设有卡扣212，第二炉体22外侧设有能与卡扣212相卡接配合的卡槽(图中未示出)，通过卡扣212与卡槽的卡接配合以及铰链的配合将第一炉体21与第二炉体22能开合地连接在一起。

高温引伸计30能测量试件40变形能力，其安装在试验机台10，其具有引伸导杆31。如图1所示，高温引伸计安装在固定板上。高温引伸计与固定板之间可通过螺栓锁接或卡接的方式进行装配。

试件40两端与试验机台10能装拆的装配，试件40位于第一炉体21和第二炉体22之间，且当第一炉体21和第二炉体22处于闭合状态时试件40位于加热腔23内，引伸导杆31穿过第一炉体21、第二炉体22或观察窗24与试件40相接触。如图1所示，试件40的上端伸入两个第一夹块11之间并通过两个第一夹块11夹紧，试件40下端伸入两个第二夹块12之间并通过两个第二夹块12夹紧。

本实施例中，所述试件40为长条形且其中部内凹，所述试件40的中部位于第一炉体21和第二炉体22之间。

该装置的使用步骤如下：

1.按照《金属材料高温拉伸试验方法GB/T 4338-2006》中尺寸的要求，选择合理的试件40的尺寸，按照尺寸的要求，在加工厂加工试件40；

2.接着，将高温试验炉20安装在试验机台10的支撑架13上，将高温引伸计30安装在试验机台10的固定板14上；

3.再将试件40顶端通过两个第一夹块11夹紧，试件40底端通过两个第二夹块12夹紧，此时，试件40中部位于第一炉体21和第二炉体22之间；

4.将第一炉体21和第二炉体22闭合，并通过卡扣与卡槽的卡接配合将二者扣合固定；

5.高温试验炉20升温速率设定为15℃/min；

6.试验开始时，首先将高温试验炉20按设定升温速率升至比指定温度低30℃，恒温10min，升温及恒温过程设定试验机台10荷载为零，即允许试件自由膨胀；然后将高温试验炉20设定到目标温度并保持继续20分钟再进行加载，采用此方法是确保温度均匀分布，防止温度超过目标温度；

7.达到指定温度后，由万能试验机台进行加载，加载过程保持温度恒定，应变速率0.25％/min，至试件40断裂；

8.通过高温引伸计30的数据采集，可得到试件40的应力应变关系曲线，将数据从电脑中导出即可，并通过观察窗24即可观察得到试验的整个过程中试件40的表观变化情况。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (8)

1.可视化高温试验装置，其特征在于：它包括：

试验机台；

能对试件进行加热的高温试验炉，其安装在试验机台，其包括相开合连接的第一炉体和第二炉体，第一炉体和第二炉体处于闭合状态时二者之间形成一加热腔，且，所述第一炉体或和第二炉体设有观察窗；

能测量试件变形能力的高温引伸计，其安装在试验机台，其具有引伸导杆；

试件两端与试验机台能装拆的装配，试件位于第一炉体和第二炉体之间，且当第一炉体和第二炉体处于闭合状态时试件位于加热腔内，引伸导杆穿过第一炉体、第二炉体或观察窗与试件相接触。

2.根据权利要求1所述的可视化高温试验装置，其特征在于：所述第一炉体设有第一加热槽，第二炉体设有第二加热槽，当第一炉体和第二炉体处于闭合状态时第一加热槽和第二加热槽形成所述的加热腔。

3.根据权利要求2所述的可视化高温试验装置，其特征在于：所述加热腔形状与试件形状相匹配。

4.根据权利要求1所述的可视化高温试验装置，其特征在于：所述第一炉体和第二炉体均设有观察窗。

5.根据权利要求4所述的可视化高温试验装置，其特征在于：所述第二炉体的观察窗设有穿孔，所述引伸导杆穿过穿孔伸入加热腔内。

6.根据权利要求1所述的可视化高温试验装置，其特征在于：所述第一炉体和第二炉体之间设有铰链，且所述第一炉体外侧设有卡扣，第二炉体外侧设有能与卡扣相卡接配合的卡槽，通过卡扣与卡槽的卡接配合以及铰链的配合将第一炉体与第二炉体能开合地连接在一起。

7.根据权利要求1所述的可视化高温试验装置，其特征在于：所述试件为长条形，所述试件的中部位于第一炉体和第二炉体之间。

8.应用权利要求1至7中任意一项所述的可视化高温试验装置的使用方法，其特征在于：包括：

步骤1，选择合理的试件的尺寸，按照尺寸的要求，在加工厂加工试件；

步骤2，将高温试验炉安装在试验机台上，将高温引伸计安装在试验机台上；

步骤3，再将试件两端与试验机台相装配，此时，试件位于第一炉体和第二炉体之间；

步骤4，将第一炉体和第二炉体闭合；

步骤5，高温试验炉升温速率设定为15℃/min；

步骤6，试验开始时，首先将高温试验炉按设定升温速率升至比指定温度低30℃，恒温10min，升温及恒温过程设定试验机台荷载为零，即允许试件自由膨胀；然后将高温试验炉设定到目标温度并保持继续20分钟再进行加载，采用此方法是确保温度均匀分布，防止温度超过目标温度；

步骤7，达到指定温度后，由万能试验机台进行加载，加载过程保持温度恒定，应变速率0.25％/min，至试件断裂；

步骤8，通过高温引伸计的数据采集，可得到试件的应力应变关系曲线，将数据从电脑中导出即可，并通过观察窗即可观察得到试验整个过程中试件的表观变化情况。