CN210401037U - 一种用于光圆拉挤cfrp棒材拉伸及声发射试验的锚具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于光圆拉挤CFRP棒材拉伸及声发射试验的锚具，锚具本体包括上夹板和下夹板，上夹板和下夹板相应的位置左右对称设置有紧固螺栓孔，上夹板和下夹板内侧的中部设置有凹槽，上夹板上开设有传感器定位孔，传感器定位孔中设置有声发射传感器，传感器定位孔上方设置有与上夹板扣合的定位盖板。本实用新型能够更好地锚固光圆CFRP棒材，并通过声发射传感器，同时研究索结构的破坏机理。

Description

一种用于光圆拉挤CFRP棒材拉伸及声发射试验的锚具

技术领域

本实用新型涉及土木工程结构实验的技术领域，更具体地，涉及一种用于光圆拉挤CFRP棒材拉伸及声发射试验的锚具。

背景技术

建筑桥梁等工程的施工中，经常要用到拉索构件，因而，土木工程试验中，常常需要测试用于生产制造索结构的材料的抗拉强度。碳纤维增强复合材料(简称CFRP)具有质量轻，强度高，耐腐蚀，耐疲劳断裂，不易蠕变，线膨胀系数和松弛率低等特点，因而被认为是替代钢材制作预应力拉索构件的理想材料，可以改善索结构的综合性能。

光圆拉挤CFRP棒材，即棒材拉挤成型后，外表呈光圆状的CFRP棒材，是目前CFRP棒的主要类型之一。声发射是指材料受外界因素作用局部因能量瞬间释放而发出瞬态弹性波的现象，因此声发射也被称为应力波发射。声发射是一种非常常见的物理现象，大多数材料发生变形和断裂时都会有声发射现象，如果释放能量足够大就可以产生听得见的声音，但对多数材料而言，变形或断裂产生的声发射信号都非常弱，人耳是无法直接听到，因此需要借助一些灵敏的电子仪器来检测。用仪器探测、记录并分析声发射信号，利用声发射信号推断声发射源的技术称为声发射技术，声发射技术是一种动态无损检测技术，是众多的健康监测技术中，能够对结构缺陷、裂纹进行动态监测，对损伤进行定位及判定损伤的发展趋势是最直接有效的方法，运用声发射技术分析CFRP拉索拉伸破坏机理是一种有效的研究方法。

与螺纹CFRP棒不同的是，光圆拉挤CFRP棒表面光滑，难以使用胶结材料将其锚固，而采用夹片式锚具极易引起CFRP棒的横向损伤，导致棒材的抗拉伸强度难以充分体现，光圆拉挤棒的测试和使用也较为困难，在锚固光圆CFRP棒材的同时，进行声发射测试，研究索结构的破坏机理，还没有在试验中得到充分的运用。因此，现有技术中需要一种能够避免棒材受到沿棒材直径方向的横向损伤，且能同时进行声发射测试的试验锚具对光圆拉挤CFRP棒材进行锚固。

实用新型内容

针对上述现有技术中的不足，本实用新型提出了一种能够对不同直径的 CFRP棒进行锚固的，且能同时进行声发射测试的用于光圆拉挤CFRP棒材拉伸及声发射试验的锚具。

为实现上述目的，本实用新型提供下述技术方案予以实现：

一种用于光圆拉挤CFRP棒材拉伸及声发射试验的锚具，由锚具本体构成，所述锚具本体包括上夹板和下夹板，所述上夹板和下夹板相应的位置左右对称设置有紧固螺栓孔，所述紧固螺栓孔中设置有贯穿所述上夹板和下夹板的紧固螺栓，所述上夹板和下夹板内侧的中部设置有凹槽，所述凹槽内设置有用于放置试验用 CFRP棒的中空结构的保护套，所述上夹板和下夹板上还对称设置有铰接孔，所述上夹板上开设有传感器定位孔，所述传感器定位孔中设置有声发射传感器，所述传感器定位孔上方设置有与所述上夹板扣合的定位盖板。

所述定位盖板上开设有定位螺栓孔和与所述声发射传感器相适应的传感器限位槽，所述上夹板上还开设有与所述定位螺栓孔的位置相对应的传感器安装孔，所述定位螺栓孔和所述传感器安装孔中穿设有定位螺栓。

所述凹槽内设置有螺纹。

所述保护套内设置有刻痕。

所述保护套采用铝合金制成。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：

1.利用带凹槽的夹板将被测试的CFRP棒材夹紧，并通过内壁设置有刻痕的保护套来包裹被测试被测试的CFRP棒材，在避免了棒材受横向损伤的同时，增大CFRP棒材与保护套内壁的摩擦力，更好地锚固光圆CFRP棒材，并且使光圆 CFRP棒材拉伸的应力测试更加准确；

2.将声发射传感器固定在夹板上，在进行棒材拉伸测试的同时，还能进行试验过程中的声发射监测，对棒材的结构缺陷、裂纹进行动态监测，对损伤进行定位及判定损伤的发展趋势，能够在拉伸过程中，研究索结构的破坏机理。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的俯视结构示意图。

图3是本实用新型的主视结构示意图。

图4是本实用新型的侧视结构示意图。

图5是下夹板的结构示意图。

图6是上夹板的结构示意图。

图7是定位盖板的结构示意图。

附图标记：1-CFRP棒，2-保护套，3-紧固螺栓，4-上夹板，5-下夹板，6-定位螺栓，7-定位盖板，8-声发射传感器，9-紧固螺栓孔，10-凹槽，11传感器定位孔，12-铰接孔，13-定位螺栓孔，14-传感器限位槽，15-传感器安装孔。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式对本实用新型做进一步的阐述。

如图1-4所示的一种用于光圆拉挤CFRP棒材拉伸及声发射试验的锚具，由锚具本体构成，锚具本体包括45号碳钢制成的上夹板4和下夹板5，上夹板4 和下夹板5相应的位置左右对称设置有紧固螺栓孔9，紧固螺栓孔9中设置有贯穿上夹板4和下夹板5的紧固螺栓3，上夹板4和下夹板5内侧的中部设置有内设螺纹的凹槽10，凹槽10内设置有用于放置试验用CFRP棒1的中空结构的保护套2，保护套2采用铝合金制成，为了增大保护套2与CFRP棒1的摩擦力，保护套2内设置有刻痕，保护套2的内径与CFRP棒1的直径相契合；上夹板4 和下夹板5上还对称设置有铰接孔12。

如图5所示，下夹板5的凹槽10位于下夹板5的左半部分的中心线上，六个紧固螺栓孔9分两两一组共分为三组，每组紧固螺栓孔9对称分布于凹槽10 的两侧，下夹板5上的铰接孔12位于下夹板5的右半部分，下夹板5上的紧固螺栓孔9、凹槽10及铰接孔12与上夹板4上下对称设置。

如图6所示，上夹板4上还开设有镂空的传感器定位孔11，传感器定位孔 11中设置有声发射传感器8，传感器定位孔11上方设置有与上夹板4扣合的定位盖板7。

如图7所示，定位盖板7上开设有定位螺栓孔13和与声发射传感器8相适应的传感器限位槽14，上夹板4上还开设有与定位螺栓孔13的位置相对应的传感器安装孔15，定位螺栓孔13和传感器安装孔15中穿设有定位螺栓6。

使用该锚具时，将上下两片保护套2扣合，将直径为5mm的T700级CFRP 棒1包裹住，上下两片保护套2分别与上下夹板上的凹槽10配合，调整好位置，将上夹板4与下夹板5扣合，则上夹板4与下夹板5上的紧固螺栓孔9两两一组对齐，上下夹板的铰接孔12对齐，将紧固螺栓3穿过紧固螺栓孔9，用扭矩扳手对紧固螺栓3施加预紧力，安装好CFRP棒材之后，将声发射传感器8表面涂抹耦合剂，再放入上夹板4上的传感器定位孔11中，进一步调整棒材1的位置并拧紧紧固螺栓3，使声发射传感器8与CFRP棒1表面接触，然后将定位盖板 7上的传感器限位槽14与声发射传感器8的后盖匹配，扣合在声发射传感器8 上，再将用于紧固声发射传感器8的定位螺栓6依次穿过定位螺栓孔13和传感器安装孔15，然后进行紧固，实现声发射传感器8的固定。声发射传感器8在工作时必须与被测试物体的表面接触，在声发射传感器8表面涂抹耦合剂的作用是挤出接触面的空气，使声发射信号收集得更好。

在进行试验时，将两个同样的上述锚具分别夹在被测试的CFRP棒1两端，铰接孔12连接拉伸试验机，对棒材的破坏模式为中部非锚固段爆炸式断裂，三组紧固螺栓3扭矩值分别是30N·m、45N·m、60N·m，可实现锚固强度2650MPa。对于不同直径的CFRP棒材，可以通过改变锚具的凹槽10直径，并调节紧固螺栓3的扭矩，来实现对不同直径的光圆CFRP棒材的锚固。声发射传感器8连接到声发射解析装置，以获取声发射信号并分析，从而获得棒材的形变和断裂等信息。该锚具通过紧固螺栓3和钢夹板施加挤压力，并通过保护套2缓解应力集中，避免棒材横向损伤，取得了良好的锚固效果，且在拉伸过程中，能够通过声发射测试技术，来研究索结构的破坏机理。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，但本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于光圆拉挤CFRP棒材拉伸及声发射试验的锚具，由锚具本体构成，其特征是，所述锚具本体包括上夹板(4)和下夹板(5)，所述上夹板(4)和下夹板(5)相应的位置左右对称设置有紧固螺栓孔(9)，所述紧固螺栓孔(9)中设置有贯穿所述上夹板(4)和下夹板(5)的紧固螺栓(3)，所述上夹板(4)和下夹板(5)内侧的中部设置有凹槽(10)，所述凹槽(10)内设置有用于放置试验用CFRP棒(1)的中空结构的保护套(2)，所述上夹板(4)和下夹板(5)上还对称设置有铰接孔(12)，所述上夹板(4)上开设有传感器定位孔(11)，所述传感器定位孔(11)中设置有声发射传感器(8)，所述传感器定位孔(11)上方设置有与所述上夹板(4)扣合的定位盖板(7)。

2.根据权利要求1所述的用于光圆拉挤CFRP棒材拉伸及声发射试验的锚具，其特征是，所述定位盖板(7)上开设有定位螺栓孔(13)和与所述声发射传感器(8)相适应的传感器限位槽(14)，所述上夹板(4)上还开设有与所述定位螺栓孔(13)的位置相对应的传感器安装孔(15)，所述定位螺栓孔(13)和所述传感器安装孔(15)中穿设有定位螺栓(6)。

3.根据权利要求1或2所述的用于光圆拉挤CFRP棒材拉伸及声发射试验的锚具，其特征是，所述凹槽(10)内设置有螺纹。

4.根据权利要求1或2所述的用于光圆拉挤CFRP棒材拉伸及声发射试验的锚具，其特征是，所述保护套(2)内设置有刻痕。

5.根据权利要求1或2所述的用于光圆拉挤CFRP棒材拉伸及声发射试验的锚具，其特征是，所述保护套(2)采用铝合金制成。

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