CN201548457U - 一种间接拉伸强度测试仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种间接拉伸强度测试仪，包括试件固定装置、设置在试件固定装置外侧的恒温箱、竖直向下运动同时能从环状被测试件中部穿过并向环状被测试件内壁施加径向且均匀的动态内压力的锥形滑块、对锥形滑块施加竖直向下压力并相应驱动锥形滑块作竖直上下运动的驱动机构和与驱动机构相接的上位监控机，锥形滑块为外表面光滑且由上至下直径逐渐缩小的锥形块；环状被测试件内部固定套装有与锥形滑块配合使用且用于传递动态内压力的圆环套件。本实用新型结构简单、加工制作及拆装方便且使用操作方便，能从环状试件内壁对试件进行均匀施力，有效解决了现有间接拉伸强度测试装置只能单纯反映材料所施力处拉伸强度的实际缺陷。
Description
技术领域
本实用新型属于道路工程材料拉伸强度测定技术领域，尤其是一种间接拉伸强度测试仪。
背景技术
拉伸强度是描述道路工程材料力学特性的重要参数，因而对道路工程材料拉伸强度的测定相当重要，对其相关参数测量的精确度要求也越来越高。在道路工程中，水泥混凝土、沥青混凝土以及不同改性剂改良的改良土(也称稳定土)的拉伸强度一直是重要的设计参数。目前，研究道路工程材料拉伸强度的试验方法归纳起来主要有以下两种：一种是直接测定方法，如单轴拉伸试验；另一种是间接测定方法，包括梁弯曲法、径向压裂法(也称巴西劈裂法)等。梁弯曲法和径向压裂法存在的问题是没有考虑道路工程材料的非均匀各向异性特点。实用新型专利200820028561.2中提出的间接拉伸疲劳测试仪中，从环状试件内壁对试件施加均匀压力，可以考虑道路工程材料的非均匀性特点，但存在的问题是其加载方式为通过乳胶膜内的液体实施液压加载，加载方式较为复杂，因而不能快速、简便、准确地反映所检测工程材料的拉伸强度。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种间接拉伸强度测试仪，其结构简单、加工制作及拆装方便且使用操作方便，能从环状试件内壁对试件进行均匀施力，有效解决了现有间接拉伸强度测试装置只能单纯反映材料所施力处拉伸强度的实际缺陷。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种间接拉伸强度测试仪，其特征在于：包括用于水平固定环状被测试件的试件固定装置、设置在所述试件固定装置外侧且将环状被测试件置于恒温状态的恒温箱、竖直向下运动同时能从环状被测试件中部穿过并向环状被测试件内壁施加径向且均匀的动态内压力的锥形滑块、对锥形滑块施加竖直向下压力并相应驱动锥形滑块作竖直上下运动的驱动机构和与驱动机构相接的上位监控机，所述锥形滑块为外表面光滑且由上至下直径逐渐缩小的锥形块；所述环状被测试件内部固定套装有与锥形滑块配合使用且用于传递动态内压力的圆环套件，圆环套件的外径与环状被测试件的内径相同且其内径由上至下逐渐增大；所述锥形滑块位于环状被测试件正上方，且所述试件固定装置上对应开设有供锥形滑块穿过的通孔。
所述试件固定装置包括上盖板、底座以及将上盖板和底座组装为一体的支撑固定件，所述上盖板和底座均水平设置。
所述上盖板和底座的结构和尺寸均相同且二者均为圆形板，上盖板位于底座正上方。
所述驱动机构位于恒温箱上部且与锥形滑块之间通过传动轴进行连接，所述恒温箱上部开有供传动轴穿过的通孔。
所述支撑固定件包括支撑柱和螺栓，所述上盖板和底座通过固定在二者之间的支撑柱以及分别安装在支撑柱与上盖板和底座间连接处的螺栓组装为一体，所述支撑柱的上下两端部分别从上盖板顶部和底座底部穿出。
所述环状被测试件、上盖板、底座和锥形滑块均同轴设置。
所述传动轴与恒温箱间的连接处设置有防止传动轴因转动而发生错动并保证传动轴始终竖直向下运动的限位件。
所述圆环套件卡装在上盖板和底座之间且其高度与环状被测试件的高度相同。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、结构简单且加工制作及拆装方便。
2、使用操作简便且适用面广，适用于水泥混凝土、沥青混凝土、改良土、重塑土等多种道路工程材料拉伸强度的测定，其被测试件制成环状，实验时通过在环状试件内壁施加径向且均匀的内压力，而试件同时在环向方向产生拉应力，当试件内壁压力作用到一定大小后，试件发生破坏，之后对实验数据进行分析便可得到试件的间接拉伸强度。
3、加载方式简单方便且测试效果准确，本实用新型巧妙地通过一个由驱动机构驱动进行竖直上下运动的锥形滑块向环状被测试件内壁施加径向且均匀的动态内压力，并且试验过程中，驱动锥形滑块竖直上下运动且同时向锥形滑块施加竖直向下压力的驱动机构由上位监控机进行监控，即驱动机构驱动锥形滑块竖直上下运动的频率和施加在锥形滑块上的竖直向下压力大小均由上位监控机进行控制调整，因而无需再对锥形滑块作用在环状被测试件的内应力进行测试。
4、实验结果非常稳定，测试结果能完整准确反映所检测材料的拉伸强度，由于实验过程中，环状试件的每个断面的受力情况都相同，因此在本测试中，从环状试件内壁对试件进行均匀施力，试件自动从最薄弱的断面破坏，这使得道路工程材料的非均匀性得到了考虑，与其它的实验方法相比具有明显的优越性。
综上所述，本实用新型结构简单、加工制作及拆装方便且使用操作方便，能从环状试件内壁对试件进行均匀施力，有效解决了现有间接拉伸强度测试装置只能单纯反映材料所施力处拉伸强度的实际缺陷。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型环状被测试件与圆环套件的组装示意图。
图3为本实用新型环状被测试件的受力状态示意图。
图4为图3沿A-A方向剖视的受力状态示意图。
附图标记说明：
1-环状被测试件； 2-恒温箱； 3-锥形滑块；
4-驱动机构； 5-上位监控机； 6-圆环套件；
7-1-上盖板； 7-2-底座； 7-3-支撑柱；
7-4-螺栓； 8-传动轴； 9-限位件。
具体实施方式
如图1、图2所示，本实用新型包括用于水平固定环状被测试件1的试件固定装置、设置在所述试件固定装置外侧且将环状被测试件1置于恒温状态的恒温箱2、竖直向下运动同时能从环状被测试件1中部穿过并向环状被测试件1内壁施加径向且均匀的动态内压力的锥形滑块3、对锥形滑块3施加竖直向下压力并相应驱动锥形滑块3作竖直上下运动的驱动机构4和与驱动机构4相接的上位监控机5，所述锥形滑块3为外表面光滑且由上至下直径逐渐缩小的锥形块。所述环状被测试件1内部固定套装有与锥形滑块3配合使用且用于传递动态内压力的圆环套件6，圆环套件6的外径与环状被测试件1的内径相同且其内径由上至下逐渐增大。所述锥形滑块3位于环状被测试件1正上方，且所述试件固定装置上对应开设有供锥形滑块3穿过的通孔。
本实施例中，所述试件固定装置包括上盖板7-1、底座7-2以及将上盖板7-1和底座7-2组装为一体的支撑固定件，所述上盖板7-1和底座7-2均水平设置。所述上盖板7-1和底座7-2的结构和尺寸均相同且二者均为圆形板，上盖板7-1位于底座7-2正上方。所述支撑固定件包括支撑柱7-3和螺栓7-4，所述上盖板7-1和底座7-2通过固定在二者之间的支撑柱7-3以及分别安装在支撑柱7-3与上盖板7-1和底座7-2间连接处的螺栓7-4组装为一体，所述支撑柱7-3的上下两端部分别从上盖板7-1顶部和底座7-2底部穿出。所述圆环套件6卡装在上盖板7-1和底座7-2之间且其高度与环状被测试件1的高度相同。
所述驱动机构4位于恒温箱2上部且其与锥形滑块3之间通过传动轴8进行连接，所述恒温箱2上部开有供传动轴8穿过的通孔。所述传动轴8与恒温箱2间的连接处设置有防止传动轴8因转动而发生错动并保证传动轴8始终竖直向下运动的限位件9。
所述环状被测试件1、上盖板7-1、底座7-2和锥形滑块3均同轴设置，并且所述传动轴8与锥形滑块3同轴设置。
本实用新型的工作过程是：首先将环状被测试件1固定在上盖板7-1和底座7-2之间，启动驱动机构4带动锥形滑块3作竖直上下运动，且锥形滑块3竖直上下运动同时通过圆环套件6向环状被测试件1内壁施加径向且均匀的动态内压力，此时环状被测试件1在环向方向产生拉应力。结合图3和图4，根据弹性力学知识，在环状被测试件1的外表面自由而其内壁受均匀内压作用时，其所受的径向正应力σr始终为压应力，环向正应力σθ始终为拉应力，且拉应力σθ的最大值发生在环状被测试件1的内壁上。又由于道路工程材料的抗拉强度远小于其抗压强度，因此环状被测试件1的破坏只可能首先出现在其内壁的拉伸破坏上，即环状被测试件1的内壁最早因拉伸而被破坏。
静荷载下，当环状被测试件1的内压足够大，而其内壁所受的拉应力σθ达到材料的抗拉强度所能承受的拉应力σt时，内壁就会出现裂纹，通过此时即裂纹出现时所检测到的内压力P，就可以计算出环状被测试件1的抗拉强度。需注意的是，整个实验过程中，设置在所述试件固定装置外侧的恒温箱2将试验温度维持在恒定温度上，实践中可以根据对不同工程材料的检测等需要将温度在-20℃-60℃之间相应进行选择调整。并且试验过程中，由于驱动机构4驱动锥形滑块3竖直上下运动的频率和其施加在锥形滑块3上的竖直向下压力均由上位监控机5进行设定和监控，则只需从上位监控机5的设定参数即可读出驱动机构4作用在环状被测试件1上的竖直向下压力F，继而可推算出环状被测试件1的内壁所受的压应力，具体而言：当锥形滑块3受竖直向下压力F作用时，将在环状被测试件1的内壁产生P＝F×tgθ的均布作用力，θ为锥形滑块3外表面与竖直方向的夹角且其为已知值，记录F与时间的变化关系，测定破坏时F的大小，根据相应的力学理论，可以计算出环状被测试件1间接拉伸强度的大小。
当对材料为AC-13A沥青混凝土的环状被测试件1进行检测时，其AC-13A沥青混凝土级配为规范中值，油石比为4.3％，密度2.368g/cm3，试件高度50mm，内壁直径50mm，外径150mm，保持试验温度分别为-10℃、15℃、25℃、45℃和60℃，并且上述五个温度条件下分别采用6个环状被测试件1进行测试，测定后取6个环状被测试件1的平均值，所采用锥形滑块3的数量为3块，且锥形滑块3壁厚10mm，底部壁厚12mm，实测上述四种温度条件下AC-13沥青混凝土的抗拉强度分别为2.163Mpa、1.572Mpa、1.142Mpa、0483Mpa和0.226MPa。
综上，本实用新型的实验结果非常稳定，测试结果能完整准确反映所检测材料的拉伸强度，由于实验过程中，环状被测试件1每个断面的受力情况都相同，从环状被测试件1内壁对试件进行均匀施力，因而环状被测试件1自动从最薄弱的断面破坏，这使得道路工程材料的非均匀性得到了考虑，与其它的实验方法相比具有明显的优越性。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (8)
1.一种间接拉伸强度测试仪，其特征在于：包括用于水平固定环状被测试件(1)的试件固定装置、设置在所述试件固定装置外侧且将环状被测试件(1)置于恒温状态的恒温箱(2)、竖直向下运动同时能从环状被测试件(1)中部穿过并向环状被测试件(1)内壁施加径向且均匀的动态内压力的锥形滑块(3)、对锥形滑块(3)施加竖直向下压力并相应驱动锥形滑块(3)作竖直上下运动的驱动机构(4)和与驱动机构(4)相接的上位监控机(5)，所述锥形滑块(3)为外表面光滑且由上至下直径逐渐缩小的锥形块；所述环状被测试件(1)内部固定套装有与锥形滑块(3)配合使用且用于传递动态内压力的圆环套件(6)，圆环套件(6)的外径与环状被测试件(1)的内径相同且其内径由上至下逐渐增大；所述锥形滑块(3)位于环状被测试件(1)正上方，且所述试件固定装置上对应开设有供锥形滑块(3)穿过的通孔。
2.按照权利要求1所述的一种间接拉伸强度测试仪，其特征在于：所述试件固定装置包括上盖板(7-1)、底座(7-2)以及将上盖板(7-1)和底座(7-2)组装为一体的支撑固定件，所述上盖板(7-1)和底座(7-2)均水平设置。
3.按照权利要求2所述的一种间接拉伸强度测试仪，其特征在于：所述上盖板(7-1)和底座(7-2)的结构和尺寸均相同且二者均为圆形板，上盖板(7-1)位于底座(7-2)正上方。
4.按照权利要求1或2所述的一种间接拉伸强度测试仪，其特征在于：所述驱动机构(4)位于恒温箱(2)上部且与锥形滑块(3)之间通过传动轴(8)进行连接，所述恒温箱(2)上部开有供传动轴(8)穿过的通孔。
5.按照权利要求2所述的一种间接拉伸强度测试仪，其特征在于：所述支撑固定件包括支撑柱(7-3)和螺栓(7-4)，所述上盖板(7-1)和底座(7-2)通过固定在二者之间的支撑柱(7-3)以及分别安装在支撑柱(7-3)与上盖板(7-1)和底座(7-2)间连接处的螺栓(7-4)组装为一体，所述支撑柱(7-3)的上下两端部分别从上盖板(7-1)顶部和底座(7-2)底部穿出。
6.按照权利要求3所述的一种间接拉伸强度测试仪，其特征在于：所述环状被测试件(1)、上盖板(7-1)、底座(7-2)和锥形滑块(3)均同轴设置。
7.按照权利要求4所述的一种间接拉伸强度测试仪，其特征在于：所述传动轴(8)与恒温箱(2)间的连接处设置有防止传动轴(8)因转动而发生错动并保证传动轴(8)始终竖直向下运动的限位件(9)。
8.按照权利要求2所述的一种间接拉伸强度测试仪，其特征在于：所述圆环套件(6)卡装在上盖板(7-1)和底座(7-2)之间且其高度与环状被测试件(1)的高度相同。
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