CN114414380A - 测量结构工程用的复合材料管轴向拉伸性能的试验装置和试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及测量结构工程用的复合材料管轴向拉伸性能的试验装置，包括轴向应变片、环向应变片、两个夹持拉伸试样端部的夹持拉伸件；夹持拉伸件包括底座、夹持拉伸杆、多组弧形夹块；底座为圆柱形，底座的一端面设有环形的凹槽，多组弧形夹块沿着圆周可拆卸式安装在凹槽内；一组弧形夹块包括一个内夹块和外夹块，内、外夹块的截面均为直角梯形，内、外夹块组合后的截面形状与凹槽的截面形状相应，拉伸试样的端部伸入凹槽且夹紧于内夹块和外夹块之间。还涉及测量结构工程用的复合材料管轴向拉伸性能的试验方法。本发明试验装置结构简单，试验方法操作灵活、便捷，使用效率高，适用性广，属于土木工程中结构材料性能检测技术领域。

Description

测量结构工程用的复合材料管轴向拉伸性能的试验装置和试 验方法
技术领域
本发明涉及土木工程中结构材料性能检测技术，具体涉及测量结构工程用的复合材料管轴向拉伸性能的试验装置和试验方法。
背景技术
纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer，即FRP)作为一种新型的材料，具有强度高、耐腐蚀性好等优良的性能，近年来被广泛应用于土木工程领域，其中最典型的应用为纤维增强复合材料管(以下简称：复材管)约束混凝土。复材管既可以采用纤维布湿铺法手工制作，也可以直接采用拉挤制作或纤维缠绕制作。对于复材管约束混凝土而言，主要是通过复材管中沿环向或接近环向布置的纤维来约束混凝土，以提高构件的承载力和延性，因此一般来说，其具有较大的环向刚度。但是，当构件处于偏压或受弯的状态时，复材管的局部将处于受拉状态，因此准确测定复材管的轴向拉伸性能(包括轴向极限拉伸强度、轴向拉伸弹性模量和泊松比)，对于此类构件的研究和应用具有重要的意义。另外，对于要求复材管具有一定轴向刚度的构件而言，复材管轴向拉伸性能的测定具有更为重要的意义。在测量复合材料拉伸性能的试验方法中，除了传统的直条形片材拉伸试验外，世界各国的学者也提出了各种各样的试验方法，但是现有的这些方法在实际工程应用中都存在着一定的局限性。
直条形片材拉伸试验方法测量纤维增强复合材料的拉伸性能在很多国家和地区的试验规范里都有明确的阐述，例如《聚合物基复合材料拉伸性能标准试验方法》[ASTMD3039/D3039M-14(2014)]、《土木工程加固用纤维增强复合材料拉伸性能标准试验方法》[ASTM D7565/D7565 M-10(2017)]、《定向纤维增强聚合物基复合材料拉伸性能试验方法》[GB/T 3354(2014)、《纤维增强复合材料弹性常数测试方法》[GB/T 32376(2015)]等等。但是，直条形片材拉伸试验方法主要适用于连续的单向纤维增强复合材料平板。对于结构工程用复材管而言，为了保证其具有一定的轴向刚度，纤维的缠绕或铺陈方向往往与水平方向具有一定的夹角，而直条形片材拉伸试验方法对于非连续的偏轴材料，尤其是偏轴比较大的情况下，纤维材料将在试样边缘被切断而形成边缘效应，这将使得试验所测得的材料性能误差较大；而另一方面，对复材拉挤或缠绕管而言，沿其轴向截取的试样具有一定的弧度，无法适用直条形片材拉伸试验方法；而对于采用手工湿铺法制作的复材管，虽然可以制作出与管材相同材料和相同铺层的直条形片材试样，并进行拉伸试验，但是由于两者之间曲率的差别，以及制作方法的不同，直条形片材拉伸试验方法的结果很难准确标定复材管的实际性能。
为了消除边界效应、试样弧形等不利影响，在测定复材管轴向拉伸性能时直接采用完整的管段作为试样是最佳的解决办法，如《玻璃纤维增强热塑管轴向拉伸性能标准试验方法》[ASTM D2105-01(2014)]、《纤维增强热固性塑料管轴向拉伸性能试验方法》[GB/T5359(2005)]和《环向缠绕聚合物基质复合材料横向拉伸性能标准试验方法》[ASTM D5450/D5450M-16(2016)]，则是采用的这种方法。前两者利用圆柱体楔形夹具分别夹紧试件的两端，后者则是利用胶结材料将试件的端部嵌固在两端加载头的凹槽里。受拉伸试验机空间和端部固定方式的限制，以上三种试验方法均不适用于大直径的复材管，如《纤维增强热固性塑料管轴向拉伸性能试验方法》[GB/T 5359(2005)]则明确指出该试验方法仅适用于公称直径为50～100mm，直径与增强厚度之比不大于50的复材管。而不管是工程实际应用还是科学研究中，土木工程结构用复材管大都是具有较大的直径，通常大于150mm。另外，前两种试验方法为了保证楔形夹具的夹紧效果，要求所测复材管的外径不能有大的偏差，即对复材管外径的离散水平要求严格。
因此，为解决现有复材管轴向拉伸试验方法的局限性，在《环向缠绕聚合物基质复合材料横向拉伸性能标准试验方法》[ASTM D5450/D5450M-16(2016)]中描述的方法的基础上，依据现有的技术条件，本发明提出了一个针对测量复材管轴向拉伸性能简易可行、结构可靠、适用性广的试验装置和试验方法。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种适用性广的测量结构工程用的复合材料管轴向拉伸性能的试验装置和试验方法。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
测量结构工程用的复合材料管轴向拉伸性能的试验装置，包括设置在拉伸试样上的轴向应变片和环向应变片，还包括两个夹持拉伸试样端部的夹持拉伸件；夹持拉伸件包括底座、夹持拉伸杆、多组弧形夹块；底座为圆柱形，底座的一端面设有环形的凹槽，凹槽的截面为等腰梯形，夹持拉伸杆沿着底座的中心轴线从底座的另一端面伸出，多组弧形夹块沿着圆周可拆卸式安装在凹槽内；一组弧形夹块包括一个内夹块和一个外夹块，内夹块和外夹块的截面均为直角梯形，内夹块和外夹块组合后的截面形状与凹槽的截面形状相应，拉伸试样的端部伸入凹槽且夹紧于内夹块和外夹块之间。其中，凹槽的作用是用于放置内外夹块并在夹紧固定试样过程中限制内夹块与外夹块的内外扩张；
作为一种优选，一组弧形夹块中，内夹块位于外夹块的内侧，内夹块的内、外侧面和外夹块的内、外侧面均为圆弧形，内夹块的两侧端面和外夹块的两侧端面均为平面，内夹块的上、下端面和外夹块的上、下端面均为平面，内夹块的两侧端面与外夹块的两侧端面沿着径向相互对齐。
作为一种优选，内夹块和外夹块均通过螺栓安装在底座上，供螺栓穿过的螺口设置在凹槽的底部且贯穿底座。
作为一种优选，凹槽的截面的等腰梯形中，位于凹槽底部的底角为95度；内夹块和外夹块的截面的直角梯形中，对应凹槽底部的底角为95度。其中，设置坡度，以在夹紧固定试样的过程中适应试样管径的波动和壁厚的变化。
作为一种优选，相邻组弧形夹块之间设有间隙，间隙所对应的圆心角为3-5度。
作为一种优选，一组弧形夹块中，内夹块和外夹块的相对面上设有增加摩擦力的锯齿；夹持拉伸杆的表面设有增加摩擦力的锯齿。
作为一种优选，夹持拉伸杆包括杆状部分和限位部分，限位部分的外径大于杆状部分，限位部分位于杆状部分的端部，限位部分嵌入底座内部，杆状部分穿过底座上设置的圆孔，杆状部分和圆孔之间设有调节空间；一个轴向应变片和一个环向应变片构成一组应变片；多组应变片在拉伸试样的高度一半的位置处沿圆周均匀粘贴在拉伸试样的外壁上。其中，设置调节空间，以便在夹持过程中保持轴心加载；调节空间优选圆孔内径比杆状部分外径大10-20mm。
测量结构工程用的复合材料管轴向拉伸性能的试验方法，采用测量结构工程用的复合材料管轴向拉伸性能的试验装置，包括如下步骤：
a.拉伸试样制作：从复合材料管上截取试样；
b.拉伸试样安装：首先将内、外夹块通过螺栓从上、下底座的预留螺口伸入固定在上、下底座，此时螺栓不完全上紧；将试样的下端套入下底座的由内、外夹块形成的缝隙中，并初步对中；上紧下底座的内夹块的螺栓使试样的下端完全对中固定，再上紧外夹块的螺栓夹紧固定；倒转试样，再用试样的另一端套入上底座的由内、外夹块形成的缝隙中，并初步对中；上紧上底座的内夹块的螺栓使试样的上端完全对中固定，再上紧外夹块的螺栓夹紧固定，完成整个试样的安装；其中，位于下侧的夹持拉伸件所对应的底座称为下底座，位于上侧的夹持拉伸件所对应的底座称为上底座；
c.加载：试验的拉伸设备采用微机控制电液伺服试验机，将两根夹持拉伸杆分别夹持于拉伸设备上下两端的夹具；吨位的选择满足使试样施加载荷落在满载的10％～90％范围内(尽量落在满载的一边)，且不应小于拉伸设备最大吨位的4％；对试样均匀拉伸，拉伸速度为试样轴向应变每分钟增加0.06％；
d.数据的选取和计算：选取试验过程中规定的轴向应变范围的试验数据，计算得到复合材料管的轴向拉伸线性参数。
作为一种优选，步骤a中，试样需取自于试验所用或工程实际所用同批次的复合材料管，试样总数不少于5个；试样的端部需进行打磨处理，修平管壁上的胶瘤或突起物，并保证试样的两端平面平行，试样环形侧面垂直于端面。
作为一种优选，步骤d中，选取试验过程中规定轴向应变范围的试验数据，计算得到复材管的轴向拉伸线性参数：轴向拉伸强度、轴向拉伸弹性模量、泊松比；
按照式(1)计算试样的轴向拉伸强度：
Figure BDA0003518621390000041
式中：
Pt——试样的轴向拉伸强度，单位MPa；
Ft,max——试样的最大拉伸载荷，单位N；
d——试样的平均内径，单位mm；
t——试样的平均厚度，单位mm；
按照式(2)计算试样的轴向应力：
Figure BDA0003518621390000051
式中：
σx——试样的轴向应力，单位MPa；
Ft——试样的轴拉载荷，单位N；
按照式(3)计算轴向拉伸弹性模量：
Figure BDA0003518621390000052
式中：
Ex——试样的轴向拉伸弹性模量，单位MPa；
Δεx——试样弹性范围内的平均轴向应变增量，至少为0.2％，建议选取平均轴向应变0.1％～0.3％的范围；
Δσx——与平均轴向应变增量Δεx对应的平均轴向应力增量，单位MPa；
按照式(4)计算试样的泊松比：
Figure BDA0003518621390000053
式中：
νxθ——试样的轴向拉伸泊松比；
Δεθ——与平均轴向应变增量Δεx对应的平均环向应变增量。
本发明具有如下优点：
1.本发明是一种新型的简易试验装置和试验方法，能够精确测量复材管的轴向拉伸性能相关参数(轴向拉伸强度、轴向弹性模量、轴向泊松比)。
2.本发明所设计的夹持拉伸件，内、外夹块的相对面上设有锯齿，且背对面具有5°的坡度，嵌入底座的具有5°锥度的环向凹槽内，通过螺栓固定调节，可形成0-5mm的可调节缝隙，用于夹紧固定试样，并可适应试样管径的波动和壁厚的变化；每一圈弧形夹块的两两之间都有一定的间距，并非连续的环形圆管，可消除不可用于大直径复材管的缺点。
3.本发明适用性广的特点主要体现在以下三个方面：(1)除了典型的复材拉挤和缠绕管之外，采用湿铺法手工制作的复材管均可以适用于此方法；(2)对所测复材管几何尺寸(直径和厚度)的离散水平有较高的接受度；(3)适用于任何纤维缠绕或铺陈角度的复材管。
4.可实现复材管的轴心拉伸。
5.试验装置操作方便，结构简单，可重复使用。
附图说明
图1是试样的侧视图。
图2是应变片在试样上的布置示意图。
图3a为底座的侧视图，图3b为底座的俯视图，图3c为底座的立体图。
图4a是内、外夹块的侧视图，图4b是内、外夹块的立体图。
图5是夹持拉伸件夹紧试样的示意图。
图6a-6d是试验装置的安装示意图。
图7是试验装置的立体图。
其中，1为上底座，2为下底座，3为夹持拉伸杆，4为螺口，5为螺栓，6为轴向应变片，7为环向应变片，8为外夹块，9为内夹块，10为试样。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。
测量结构工程用的复合材料管轴向拉伸性能的试验装置，包括设置在拉伸试样上的轴向应变片和环向应变片，还包括两个夹持拉伸试样端部的夹持拉伸件；夹持拉伸件包括底座、夹持拉伸杆、多组弧形夹块；底座为圆柱形，底座的一端面设有环形的凹槽，凹槽的截面为等腰梯形，夹持拉伸杆沿着底座的中心轴线从底座的另一端面伸出，多组弧形夹块沿着圆周可拆卸式安装在凹槽内；一组弧形夹块包括一个内夹块和一个外夹块，内夹块和外夹块的截面均为直角梯形，内夹块和外夹块组合后的截面形状与凹槽的截面形状相应，拉伸试样的端部伸入凹槽且夹紧于内夹块和外夹块之间。
一组弧形夹块中，内夹块位于外夹块的内侧，内夹块的内、外侧面和外夹块的内、外侧面均为圆弧形，内夹块的两侧端面和外夹块的两侧端面均为平面，内夹块的上、下端面和外夹块的上、下端面均为平面，内夹块的两侧端面与外夹块的两侧端面沿着径向相互对齐。
内夹块和外夹块均通过螺栓安装在底座上，供螺栓穿过的螺口设置在凹槽的底部且贯穿底座。
凹槽的截面的等腰梯形中，位于凹槽底部的底角为95度；内夹块和外夹块的截面的直角梯形中，对应凹槽底部的底角为95度。
相邻组弧形夹块之间设有间隙，间隙所对应的圆心角为3-5度。
一组弧形夹块中，内夹块和外夹块的相对面上设有增加摩擦力的锯齿；夹持拉伸杆的表面设有增加摩擦力的锯齿。
夹持拉伸杆包括杆状部分和限位部分，限位部分的外径大于杆状部分，限位部分位于杆状部分的端部，限位部分嵌入底座内部，杆状部分穿过底座上设置的圆孔，杆状部分和圆孔之间设有调节空间，圆孔内径比杆状部分外径大10-20mm；一个轴向应变片和一个环向应变片构成一组应变片；多组应变片在拉伸试样的高度一半的位置处沿圆周均匀粘贴在拉伸试样的外壁上。
下面进行详细说明：
1试样
1.1试样型式
试样需取自于试验所用或工程实际所用同批次的复材管，试样总数不少于5个。试样的端部需进行打磨处理，修平管壁上的胶瘤或突起物，试样型式见图1。D为试样外径；d为试样内径；H为试样高度；t为试样厚度。
1.2试样尺寸
试样高度H＝2×固定端高度l+试样有效高度L，其中试样有效高度L等于100mm，试样的固定端高度l：对于直径d小于等于200mm时，l≥20mm；对于直径d大于200mm且小于等于400时，l≥30mm；对于直径d大于400mm且小于等于600时，l≥40mm；对于直径d大于600mm时，l≥50mm。
1.3试样端面要求
试样端面应平整、无分层、撕裂等现象，其余表面无损伤。试样两端面要求尽量平行，且与试样轴线垂直，平行度应不大于0.1mm。
1.4试样应变片的粘贴
如图2所示，在试样高度一半处的截面沿其外表面均匀粘贴应4-8组应变片，如果试样的直径较大，应变片的组数可适当增加。每组应变片均包括两个单向应变片，一个沿试样轴向布置，另一个沿环向布置，宜采用标距为20mm的应变片。
1.5试样数量
力学性能试样每组不少于5个，并保证同批次有5个有效试样，物理性能试样按相应标准的规定。
2试验条件
2.1试验环境条件
2.2.1实验室标准环境条件
温度：(23±2)℃；相对温度：(50±10)％。
2.2.2实验室非标准环境条件
若不具备实验室标准环境条件时，选择接近实验室标准环境条件的实验室环境条件。
2.2试验状态调节
具备条件时至少在温度(23±2)℃环境中放置4h并在相同环境下进行试验。不具备条件时在实验室环境温度下进行试验。
3装置和设备
3.1试验装置
本复材管轴向拉伸试验方法的试验装置由上、下铁底座和6块内夹块、6块外夹块组成，如图7所示。
3.1.1底座
3.1.1.1试验装置的上、下铁底座板为圆柱形，并沿圆周设有一条环形凹槽，另一面的中心位置各有一条钢铁夹持拉伸杆，夹持拉伸杆表面设有锯齿，夹持拉伸杆始终垂直于底座，并在环向具有一定的调节空间，如图3a-3c所示。
3.1.1.2底座端板的直径D1为238mm，外圈套厚度T为21.5mm；底座中央的圆柱形凸起直径D2为98mm；端板高度h1(不包括圆柱形凸起厚度)为30mm，圆柱形凸起高度与外圈套高度相同为h2等于60mm，螺口直径d1为12mm。
3.1.2内、外夹块
3.1.2.1内、外夹块分别由6个组成一套，如图4a-4b所示。
3.1.2.2夹块的锥度为5°，高度h3等于55mm。内、外夹块组成的缝隙B为0～5mm(根据螺栓上紧后决定缝隙宽度)。
3.2试验装置的安装
3.2.1将内外夹块通过螺栓从上、下底座的预留螺口伸入固定在上、下底座(螺栓不完全上紧)，将试样的下端套入下底座的由内、外夹块形成的缝隙中，并初步对中，如图6a所示；
3.2.2上紧下底座的内夹块的螺栓使试样的下端完全对中固定，如图6b所示；
3.2.3上紧外夹块的螺栓夹紧固定，如图6c所示；
3.2.4倒转试验，再用试样的另一端套入上底座的由内、外夹块形成的缝隙中，并初步对中；上紧上底座的内夹块的螺栓使试样的上端完全对中固定，再上紧外夹块的螺栓夹紧固定，完成整个试件的安装，如图6d所示。
3.3试验设备
试验的拉伸设备应采用微机控制电液伺服试验机，吨位的选择应使试样施加载荷落在满载的10％～90％范围内(尽量落在满载的一边)，且不应小于试验机最大吨位的4％。
3.4加载速度
轴向加载速度为试样轴向应变每分钟增加0.06％。
3.5试样的对中
为保证试样的轴心拉伸，在正式加载开始前需对试样进行对中调试。将试样初步加载至轴向应变达到0.02％左右，判断对称布置的轴向应变中的误差值不大于两者平均值的10％，即满足试样对中的要求。否则需调整试样的位置直至满足对中要求。
4试验步骤
4.1试样制备按1.1、1.2、1.3和1.4的规定。
4.2试样需经外观检查，如有缺陷和不符合尺寸及制备要求的试样，应作废。
4.3将合格试样进行编号，并测量试样尺寸。分别测量试样的内径、外径以及试样的厚度，测量精确到0.01mm。在试样两个端面上，分别测量相互垂直两个方向上外径，取其平均值为平均外径。在试样任一端面的八个等间隔处测量壁厚，舍弃其中最大值和最小值，取其余各点的平均值为平均壁厚，试样的壁厚为两个端面平均壁厚的平均值。
4.4试样状态调节按2.2的规定。
4.5试样的安装按3.2的规定。
4.6加载速度按3.4的规定、均匀、连续的拉伸，直至试样破坏。
4.7试样对中要求按3.5的规定。
4.8试验过程中，需要采集并储存的数据包括：荷载、试样的应变和拉伸时间。
5复材管线性轴向性能参数的计算
5.1规定压为正，拉为负。
5.2按照式(1)计算试样的轴向拉伸强度：
Figure BDA0003518621390000101
式中：
Pt——试样的轴向拉伸强度(MPa)；
Ft,max——试样的最大轴拉载荷(N)；
d——试样的平均内径(mm)；
t——试样的平均厚度(mm)。
5.3按照式(2)计算试样的轴向应力：
Figure BDA0003518621390000102
式中：
σx——试样的轴向应力(MPa)；
Fc——试样的轴拉载荷(N)；
5.4按照式(3)计算轴向拉伸弹性模量：
Figure BDA0003518621390000103
式中：
Ex——试样的轴向拉伸弹性模量(MPa)；
Δεx——试样弹性范围内的平均轴向应变增量，应至少为0.2％，建议选取平均轴向应变0.1％～0.3％的范围；
Δσx——与平均轴向应变增量Δεx对应的平均轴向应力增量(MPa)。
5.5按照式(4)计算试样的泊松比：
Figure BDA0003518621390000111
式中：
νxθ——试样的轴向拉伸泊松比；
Δεθ——与平均轴向应变增量Δεx对应的平均环向应变增量。
6试验结果
应求出轴向初始弹性模量、轴向初始泊松比等试验结果的算数平均值、标准差、离散系数等。对于离散系数较大的，应分析具体原因。如是因试样质量问题，应重新制作一批试样再次进行试验。
6.1每个试样的性能值：X1，X2，X3，…,Xn。必要时，应说明每个试样的破坏情况。
6.2按照式(5)计算算术平均值，计算到三位有效数字：
Figure BDA0003518621390000112
式中：
Figure BDA0003518621390000113
——算术平均值；
Xi——每个试样的性能值；
n——试样数。
6.3按照式(6)计算标准差S，计算到二位有效数字：
Figure BDA0003518621390000114
式中：
S——标准差。
6.4按照式(7)计算离散系数Cv，计算到二位有效数字：
Figure BDA0003518621390000121
式中：
Cv——离散系数。
6.5平均值的置信区间。
按ISO 2602:1980计算。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.测量结构工程用的复合材料管轴向拉伸性能的试验装置，其特征在于：包括设置在拉伸试样上的轴向应变片和环向应变片，还包括两个夹持拉伸试样端部的夹持拉伸件；
夹持拉伸件包括底座、夹持拉伸杆、多组弧形夹块；底座为圆柱形，底座的一端面设有环形的凹槽，凹槽的截面为等腰梯形，夹持拉伸杆沿着底座的中心轴线从底座的另一端面伸出，多组弧形夹块沿着圆周可拆卸式安装在凹槽内；
一组弧形夹块包括一个内夹块和一个外夹块，内夹块和外夹块的截面均为直角梯形，内夹块和外夹块组合后的截面形状与凹槽的截面形状相应，拉伸试样的端部伸入凹槽且夹紧于内夹块和外夹块之间。
2.按照权利要求1所述的测量结构工程用的复合材料管轴向拉伸性能的试验装置，其特征在于：一组弧形夹块中，内夹块位于外夹块的内侧，内夹块的内、外侧面和外夹块的内、外侧面均为圆弧形，内夹块的两侧端面和外夹块的两侧端面均为平面，内夹块的上、下端面和外夹块的上、下端面均为平面，内夹块的两侧端面与外夹块的两侧端面沿着径向相互对齐。
3.按照权利要求1所述的测量结构工程用的复合材料管轴向拉伸性能的试验装置，其特征在于：内夹块和外夹块均通过螺栓安装在底座上，供螺栓穿过的螺口设置在凹槽的底部且贯穿底座。
4.按照权利要求1所述的测量结构工程用的复合材料管轴向拉伸性能的试验装置，其特征在于：凹槽的截面的等腰梯形中，位于凹槽底部的底角为95度；内夹块和外夹块的截面的直角梯形中，对应凹槽底部的底角为95度。
5.按照权利要求1所述的测量结构工程用的复合材料管轴向拉伸性能的试验装置，其特征在于：相邻组弧形夹块之间设有间隙，间隙所对应的圆心角为3-5度。
6.按照权利要求1所述的测量结构工程用的复合材料管轴向拉伸性能的试验装置，其特征在于：一组弧形夹块中，内夹块和外夹块的相对面上设有增加摩擦力的锯齿；夹持拉伸杆的表面设有增加摩擦力的锯齿。
7.按照权利要求1所述的测量结构工程用的复合材料管轴向拉伸性能的试验装置，其特征在于：夹持拉伸杆包括杆状部分和限位部分，限位部分的外径大于杆状部分，限位部分位于杆状部分的端部，限位部分嵌入底座内部，杆状部分穿过底座上设置的圆孔，杆状部分和圆孔之间设有调节空间；
一个轴向应变片和一个环向应变片构成一组应变片；多组应变片在拉伸试样的高度一半的位置处沿圆周均匀粘贴在拉伸试样的外壁上。
8.测量结构工程用的复合材料管轴向拉伸性能的试验方法，采用权利要求1-7中任一项所述的测量结构工程用的复合材料管轴向拉伸性能的试验装置，其特征在于，包括如下步骤：
a.拉伸试样制作：从复合材料管上截取试样；
b.拉伸试样安装：首先将内、外夹块通过螺栓从上、下底座的预留螺口伸入固定在上、下底座，此时螺栓不完全上紧；将试样的下端套入下底座的由内、外夹块形成的缝隙中，并初步对中；上紧下底座的内夹块的螺栓使试样的下端完全对中固定，再上紧外夹块的螺栓夹紧固定；倒转试样，再用试样的另一端套入上底座的由内、外夹块形成的缝隙中，并初步对中；上紧上底座的内夹块的螺栓使试样的上端完全对中固定，再上紧外夹块的螺栓夹紧固定，完成整个试样的安装；其中，位于下侧的夹持拉伸件所对应的底座称为下底座，位于上侧的夹持拉伸件所对应的底座称为上底座；
c.加载：试验的拉伸设备采用微机控制电液伺服试验机，将两根夹持拉伸杆分别夹持于拉伸设备上下两端的夹具；吨位的选择满足使试样施加载荷落在满载的10％～90％范围内，且不应小于拉伸设备最大吨位的4％；对试样均匀拉伸，拉伸速度为试样轴向应变每分钟增加0.06％；
d.数据的选取和计算：选取试验过程中规定的轴向应变范围的试验数据，计算得到复合材料管的轴向拉伸线性参数。
9.按照权利要求8所述的测量结构工程用的复合材料管轴向拉伸性能的试验方法，其特征在于：步骤a中，试样需取自于试验所用或工程实际所用同批次的复合材料管，试样总数不少于5个；试样的端部需进行打磨处理，修平管壁上的胶瘤或突起物，并保证试样的两端平面平行，试样环形侧面垂直于端面。
10.按照权利要求8所述的测量结构工程用的复合材料管轴向拉伸性能的试验方法，其特征在于：
步骤d中，选取试验过程中规定轴向应变范围的试验数据，计算得到复材管的轴向拉伸线性参数：轴向拉伸强度、轴向拉伸弹性模量、泊松比；
按照式(1)计算试样的轴向拉伸强度：
Figure FDA0003518621380000031
式中：
Pt——试样的轴向拉伸强度，单位MPa；
Ft,max——试样的最大拉伸载荷，单位N；
d——试样的平均内径，单位mm；
t——试样的平均厚度，单位mm；
按照式(2)计算试样的轴向应力：
Figure FDA0003518621380000032
式中：
σx——试样的轴向应力，单位MPa；
Ft——试样的轴拉载荷，单位N；
按照式(3)计算轴向拉伸弹性模量：
Figure FDA0003518621380000033
式中：
Ex——试样的轴向拉伸弹性模量，单位MPa；
Δεx——试样弹性范围内的平均轴向应变增量，至少为0.2％，建议选取平均轴向应变0.1％～0.3％的范围；
Δσx——与平均轴向应变增量Δεx对应的平均轴向应力增量，单位MPa；
按照式(4)计算试样的泊松比：
Figure FDA0003518621380000034
式中：
νxθ——试样的轴向拉伸泊松比；
Δεθ——与平均轴向应变增量Δεx对应的平均环向应变增量。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115122121A (zh) * 2022-07-13 2022-09-30 刘永亮 一种锁定组件及切削刀片加工系统
WO2024089210A1 (de) * 2022-10-27 2024-05-02 Ipt Institut Für Prüftechnik Gerätebau Gmbh & Co. Kg Prüftechnik für rohrförmige probenkörper unter verwendung von liquid-druck
CN118243510A (zh) * 2024-05-17 2024-06-25 陕西交通职业技术学院 一种frp筋与uhpc结构的受力检测装置及方法

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