CN110702533A - 土工合成材料长期力学性能的高低温循环及加载测试装置 - Google Patents

土工合成材料长期力学性能的高低温循环及加载测试装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种土工合成材料长期力学性能的高低温循环及加载测试装置，其特点是：包括试验台架、设置在试验台架上的温控试验箱、温度循环系统、配电箱及测试控制系统，温控试验箱内顶部设置的上横梁上设置上夹具，上夹具下方设置下夹具，下夹具处连接的位移传感器与测试控制系统连接。温控试验箱内底部的下横梁中间和温控试验箱底面分别设置通孔和底面通孔，下夹具的底部连接一砝码加载杆竖直向下伸出温控试验箱的底面，在砝码加载杆的下端连接砝码底座。温度循环系统与温控试验箱连通，循环通入冷空气和热空气，配电箱为温度循环系统及测试控制系统供电。可以有效模拟一个高低温循环的外界条件，并能施加一定范围的载荷进行材料长期性能测试。

Description

土工合成材料长期力学性能的高低温循环及加载测试装置
技术领域
本发明属于土工合成材料检测技术领域，具体说是一种土工合成材料长期力学性能的高低温循环及加载测试装置。
背景技术
土工合成材料在工程使用过程中，外界环境温度及其变化对材料性能的影响非常明显，从而影响材料的使用寿命。为了保障材料优异的长期力学性能及工程安全性，需要评估土工合成材料在受力和高低温循环下的长期力学性能，这对于材料的工程应用具有非常重要的意义。目前在土工合成材料领域大型高低温循环和长期加载的试验仪器仍是空白。
如何设计一种土工合成材料长期力学性能的高低温循环及加载测试装置，温度循环稳定，温度范围大，可在一定时间内进行高低温循环，并能施加一定范围的载荷进行材料长期性能测试。这是本领域目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明为解决现有技术存在的上述问题，提供一种土工合成材料长期力学性能的高低温循环及加载测试装置，可以有效模拟一个高低温循环的外界条件，并能施加一定范围的载荷进行材料长期性能测试；进一步的目的是可记录土工合成材料的形变随时间变化的数据及曲线，为衡量土工合成材料使用过程中的失效提供试验依据。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种土工合成材料长期力学性能的高低温循环及加载测试装置，其特征在于，包括试验台架、温控试验箱、温度循环系统、配电箱及测试控制系统，所述温控试验箱设置在所述试验台架上，所述温控试验箱内顶部设置上横梁，所述上横梁底部上至少设置一个上夹具，每一所述上夹具的下方对应设置一下夹具，所述下夹具处连接位移传感器，所述位移传感器与所述测试控制系统连接，所述温控试验箱内的底面上设置下横梁，所述下横梁中间设置通孔，所述温控试验箱底面上对应通孔设置底面通孔，所述下夹具的底部连接一砝码加载杆，所述砝码加载杆竖直向下穿过所述通孔和底面通孔伸出所述温控试验箱的底面，所述砝码加载杆的下端连接砝码底座；所述温度循环系统与所述温控试验箱连通，并向所述温控试验箱内循环通入冷空气和热空气，所述配电箱为温度循环系统及测试控制系统供电。
对上述技术方案的改进：所述温度循环系统包括箱体、空气加热装置及制冷装置，所述空气加热装置及制冷装置均与所述测试控制系统连接，所述砝码底座配备若干不同标准重量的砝码。
对上述技术方案进一步改进：所述温控试验箱内设置烟雾报警器及自动喷淋装置，所述烟雾报警器及自动喷淋装置分别与所述测试控制系统连接，所述温控试验箱内壁采用防火保温材质。
对上述技术方案进一步改进：所述温控试验箱上设置温度传感器及温度报警器，所述温度传感器及温度报警器均与所述测试控制系统连接。
对上述技术方案进一步改进：所述温度循环系统的箱体上设置控制显示屏，所述控制显示屏上设置紧急停止按钮，所述控制显示屏及紧急停止按钮均与所述测试控制系统连接。
对上述技术方案进一步改进：所述温控试验箱为长方体形，所述试验台架为四根支腿，所述四根支腿与所述温控试验箱底部的四个角连接，所述温度循环系统的箱体为长方体形，所述温度循环系统的箱体一侧与所述温控试验箱的一侧连接，所述配电箱设置在所述温度循环系统的箱体底部上。
对上述技术方案进一步改进：所述下横梁的顶面上设置软质缓冲垫。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明具有温度循环稳定、温度范围大及温度循环精准的特点，并能施加一定范围的载荷进行材料长期性能测试的特点。可以有效模拟一个高低温循环的外界条件，满足材料在较低温和较高温循环的外界环境要求，更加客观准确的衡量测试材料受外界环境温度影响的长期性能。
2、本发明在下夹具处设置了位移传感器，随着土工合成材料的缓慢变形，通过位移传感器的位移变化，可记录位移随时间变化的数据及曲线，可有效评估试验过程中一定载荷下，土工合成材料的形变与时间的关系，为衡量材料使用过程中的失效提供试验依据。
3、由于一般土工合成材料结构单元较大，本发明可以为大结构单元的土工合成材料提供试验空间，改善了目前装置不能测试大结构单元土工合成材料长期性能的情况。多套上夹具和下夹具配合同时使用，可以有效提高土工合成材料长期性能的测试效率。
4、本发明在下横梁的顶面上设置软质缓冲垫，下横梁可以缓冲下夹具坠落时产生的冲击力，有效提高试验的精准性。
5、本发明在温控试验箱内设置烟雾报警器及自动喷淋装置，所述烟雾报警器及自动喷淋装置分别与所述测试控制系统连接，温控试验箱的内壁采用防火保温材质。如温控试验箱内发生火灾，烟雾报警器会及时报警，自动喷淋装置也会进行自动喷淋灭火，有效预防火灾隐患，大大提高了安全性。
附图说明
图1是本发明土工合成材料长期力学性能的高低温循环及加载测试装置的立体图；
图2是本发明土工合成材料长期力学性能的高低温循环及加载测试装置中测试控制系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明：
参见图1、图2，本发明一种土工合成材料长期力学性能的高低温循环及加载测试装置的实施例，包括试验台架、温控试验箱4、温度循环系统9、配电箱11及测试控制系统，温控试验箱4设置在试验台架上。上述温控试验箱4内顶部设置上横梁5，在上横梁5底部上至少设置一个上夹具6，每一所述上夹具6的下方对应设置一下夹具3，下夹具3处连接一位移传感器14，位移传感器14与所述测试控制系统连接。在温控试验箱4内底面上设置下横梁2，在下横梁2中间设置通孔，在温控试验箱4的底面上对应所述通孔设置底面通孔。上述下夹具3的底部连接一砝码加载杆，砝码加载杆竖直向下穿过所述通孔和底面通孔伸出温控试验箱4的底面，在砝码加载杆的下端连接砝码底座13。上述温度循环系统9与温控试验箱4连通，并向温控试验箱4内循环通入冷空气和热空气，由配电箱11为温度循环系统及测试控制系统供电。
进一步地，上述温度循环系统9包括箱体、空气加热装置及制冷装置，空气加热装置及制冷装置均与测试控制系统连接，制冷装置通常由为压缩机、换热器及制冷剂循环系统等组成。为砝码底座13配备若干不同标准重量的砝码12。
再一步地，在温控试验箱4内设置烟雾报警器15及自动喷淋装置16，所述烟雾报警器及自动喷淋装置分别与所述测试控制系统连接，温控试验箱4的内壁采用防火保温材质。若温控试验箱4内试样起火燃烧，烟雾报警器会及时报警，测试控制系统会控制自动喷淋装置16进行自动喷淋灭火，有效预防火灾隐患，大大提高了安全性。如图1所示，烟雾报警器15及自动喷淋装置16设置在温控试验箱4内顶面上。
在温控试验箱4上设置温度传感器及温度报警器7，所述温度传感器及温度报警器7均与所述测试控制系统连接，通常温度传感器与温度报警器7为一体结构设置在温控试验箱4内顶面上。
在上述温度循环系统9的箱体上设置控制显示屏8，所述控制显示屏8上设置紧急停止按钮10，控制显示屏8及紧急停止按钮10均与测试控制系统连接。
具体而言：上述温控试验箱4为长方体形，所述试验台架为四根支腿1，所述四根支腿1与温控试验箱4底部的四个角连接。温度循环系统9的箱体为长方体形，温度循环系统的箱体一侧与温控试验箱4的一侧连接，配电箱11设置在温度循环系统9的箱体底部上。
实际加工制作时，因土工合成材料结构单元较大，要求测试装置试验箱尺寸较大，本发明的温控试验箱4内的尺寸不低于1m×0.5m×0.5m，可对较大结构单元的土工合成材料提供试验空间。另外，土工合成材料在测量长期力学性能指标时，试验时间较长，为了更好地衡量材料的长期性能，需一次尽可能多的获得试验数据，这就需要试验仪器具有多个试验架位，本发明可在温控试验箱4内设置由多套上夹具6与下夹具3配合形成的多个试验架位，可以多组试样同时进行长期性能测试。且试验过程中为了避免当一个试样断裂时对其它试样的影响，本发明在下横梁2的顶面上设置软质缓冲垫，这样，可以有效消除试验断裂对其它试样的影响。
本发明的循环温度范围可达-10℃至80℃，每一次高低温循环过程中的时间周期可以根据需要在0.5h到10h之间随意控制，并可施加土工合成材料拉伸强度5%—70%的载荷进行长期性能测试。
上夹具6通过销钉与上横梁5上的连接杆连接，将土工合成材料试样一端夹在上夹具6，另一端夹在下夹具2上，将砝码12加在砝码底座13上，实现对试样施加载荷，通过标准重量的砝码12累计来实现施加不同载荷。试验时，通过控制显示屏输入相应高低温循环需要的温度，装置通过空气加热装置(如加热棒)对温控试验箱4内部进行稳定升温，温度传感器检测温控试验箱4内达到最高设定温度后，通过测试控制系统控制制冷装置运行开始冷却，以此方式循环制热和制冷。当温度超过设置的上限温度或低于下限温度时，测试控制系统控制报警器7报警，如遇紧急问题可直接拍下紧急停止按钮10，可有效保证人员安全。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种土工合成材料长期力学性能的高低温循环及加载测试装置，其特征在于，包括试验台架、温控试验箱、温度循环系统、配电箱及测试控制系统，所述温控试验箱设置在所述试验台架上，所述温控试验箱内顶部设置上横梁，所述上横梁底部上至少设置一个上夹具，每一所述上夹具的下方对应设置一下夹具，所述下夹具处连接位移传感器，所述位移传感器与所述测试控制系统连接，所述温控试验箱内的底面上设置下横梁，所述下横梁中间设置通孔，所述温控试验箱底面上对应通孔设置底面通孔，所述下夹具的底部连接一砝码加载杆，所述砝码加载杆竖直向下穿过所述通孔和底面通孔伸出所述温控试验箱的底面，所述砝码加载杆的下端连接砝码底座；所述温度循环系统与所述温控试验箱连通，并向所述温控试验箱内循环通入冷空气和热空气，所述配电箱为温度循环系统及测试控制系统供电。
2.按照权利要求1所述的土工合成材料长期力学性能的高低温循环及加载测试装置，其特征在于，所述温度循环系统包括箱体、空气加热装置及制冷装置，所述空气加热装置及制冷装置均与所述测试控制系统连接，所述砝码底座配备若干不同标准重量的砝码。
3.按照权利要求1或2所述的土工合成材料长期力学性能的高低温循环及加载测试装置，其特征在于，所述温控试验箱内设置烟雾报警器及自动喷淋装置，所述烟雾报警器及自动喷淋装置分别与所述测试控制系统连接，所述温控试验箱内壁采用防火保温材质。
4.按照权利要求1或2所述的土工合成材料长期力学性能的高低温循环及加载测试装置，其特征在于，所述温控试验箱上设置温度传感器及温度报警器，所述温度传感器及温度报警器均与所述测试控制系统连接。
5.按照权利要求1或2所述的土工合成材料长期力学性能的高低温循环及加载测试装置，其特征在于，所述温度循环系统的箱体上设置控制显示屏，所述控制显示屏上设置紧急停止按钮，所述控制显示屏及紧急停止按钮均与所述测试控制系统连接。
6.按照权利要求3所述的土工合成材料长期力学性能的高低温循环及加载测试装置，其特征在于，所述温度循环系统的箱体上设置控制显示屏，所述控制显示屏上设置紧急停止按钮，所述控制显示屏及紧急停止按钮均与所述测试控制系统连接。
7.按照权利要求4所述的土工合成材料长期力学性能的高低温循环及加载测试装置，其特征在于，所述温度循环系统的箱体上设置控制显示屏，所述控制显示屏上设置紧急停止按钮，所述控制显示屏及紧急停止按钮均与所述测试控制系统连接。
8.按照权利要求1或2所述的土工合成材料长期力学性能的高低温循环及加载测试装置，其特征在于，所述温控试验箱为长方体形，所述试验台架为四根支腿，所述四根支腿与所述温控试验箱底部的四个角连接，所述温度循环系统的箱体为长方体形，所述温度循环系统的箱体一侧与所述温控试验箱的一侧连接，所述配电箱设置在所述温度循环系统的箱体底部上。
9.按照权利要求3所述的土工合成材料长期力学性能的高低温循环及加载测试装置，其特征在于，所述温控试验箱为长方体形，所述试验台架为四根支腿，所述四根支腿与所述温控试验箱底部的四个角连接，所述温度循环系统的箱体为长方体形，所述温度循环系统的箱体一侧与所述温控试验箱的一侧连接，所述配电箱设置在所述温度循环系统的箱体底部上。
10.按照权利要求9所述的土工合成材料长期力学性能的高低温循环及加载测试装置，其特征在于，所述下横梁的顶面上设置软质缓冲垫。
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