CN220437995U - 一种纤维增强复合材料蠕变性能测试装置 - Google Patents
一种纤维增强复合材料蠕变性能测试装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN220437995U CN220437995U CN202321787272.1U CN202321787272U CN220437995U CN 220437995 U CN220437995 U CN 220437995U CN 202321787272 U CN202321787272 U CN 202321787272U CN 220437995 U CN220437995 U CN 220437995U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- creep
- screw rod
- vertical plate
- clamp
- screw
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 66
- 239000003733 fiber-reinforced composite Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000011056 performance test Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 claims description 13
- 230000007774 longterm Effects 0.000 claims description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 abstract description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 abstract description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种纤维增强复合材料蠕变性能测试装置，包括蠕变测试反力架、夹具、位移测量仪、第一螺杆、顶板、U形架、千斤顶、第一立板、第二立板、顶压弹簧以及第二螺杆；所述第一螺杆和第二螺杆水平设置在所述蠕变测试反力架的两侧；在所述第一螺杆和第二螺杆的内端分别设置一个所述夹具；所述第一立板位置可调的固定在所述第一螺杆的外端，所述千斤顶设置在所述U形架和第一立板之间；所述第二立板位置可调的固定在所述第二螺杆的外端，所述顶压弹簧位于述蠕变测试反力架与第二立板之间。本实用新型装置能够实现对不同纤维、不同树脂种类的FRP进行高效的蠕变性能测试，且加工成本低、易于实施，对实际工程应用有着重要意义。
Description
技术领域
本实用新型涉及蠕变性能测试技术领域，特别涉及一种纤维增强复合材料(FRP)蠕变性能测试装置。
背景技术
FRP在长期应力下应变随时间增长的现象，被称为蠕变，蠕变性能是FRP的重要性能之一，直接关系到FRP增强结构的长期变形和预应力FRP的松弛。
传统的FRP蠕变性能测试方法，主要是对FRP筋或FRP板开展蠕变试验，但由于需要事先生产FRP筋或FRP板，如果要对不同纤维、不同树脂种类的FRP进行蠕变性能测试，这种方式较为费时，成本也较高。另一方面，既有的蠕变试验方法一般为竖向，例如在材料下方悬吊重物(可与杠杆结合)，或直接采用蠕变试验机，但竖向试验方法所占空间较大，装置复杂且难以同时开展大量蠕变试验，因此该方法对蠕变性能测试的效率较低。
发明内容
本实用新型的主要目的在于提供一种高效的纤维增强复合材料(FRP)蠕变性能测试装置。
为解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案是：
一种纤维增强复合材料蠕变性能测试装置，包括蠕变测试反力架、夹具、位移测量仪、第一螺杆、顶板、U形架、千斤顶、第一立板、第二立板、顶压弹簧以及第二螺杆；所述第一螺杆和第二螺杆水平设置在所述蠕变测试反力架的两侧，所述第一螺杆和第二螺杆的内端位于所述蠕变测试反力架内，所述第一螺杆和第二螺杆的外端位于所述蠕变测试反力架外；在所述第一螺杆和第二螺杆的内端分别设置一个所述夹具；所述顶板、U形架以及第一立板依次设置在所述第一螺杆上，所述顶板固定在所述蠕变测试反力架上；所述第一立板位置可调的固定在所述第一螺杆的外端，所述千斤顶设置在所述U形架和第一立板之间；所述第二立板位置可调的固定在所述第二螺杆的外端，所述顶压弹簧套在所述第二螺杆上，并位于述蠕变测试反力架与第二立板之间；所述位移测量仪设置在所述第二螺杆连接的夹具上。
采用一种摩擦型夹具对浸胶纱进行锚固，夹具内表面有网格状纹路，保证长期蠕变试验中浸胶纱与夹具之间不发生滑移；在浸胶纱未固化时，将其锚固段压制成扁平状，再进行固化，以保证浸胶纱与夹具之间的锚固效果。所述位移测量仪为百分表。
在所述顶板外侧设置有用于将顶板固定在所述蠕变测试反力架外的第一螺母。
在所述第一立板的外侧设置有第二螺母。
保证蠕变测试过程中浸胶纱与夹具之间不发生滑移，是本测试中准确测量蠕变变形的关键。本实用新型采用一种摩擦型夹具对浸胶纱进行锚固，夹具内表面有特制的网格状纹路，保证长期蠕变试验中浸胶纱与夹具之间不发生滑移。在制作浸胶纱的过程中，浸胶纱未固化时，将其两端压制成扁平状，然后进行固化，从而增大浸胶纱与夹具之间的接触面，保证浸胶纱与夹具之间的锚固性能。
用千斤顶对浸胶纱进行张拉，张拉方法与普通的预应力张拉类似，通过U形架、顶板、立板、螺杆等装置传递到浸胶纱上，张拉过程中，通过力传感器测量张拉力。张拉完毕后，拆除U形架、千斤顶、力传感器和张拉端螺杆。
远离浸胶纱张拉端的另一端，在反力架外侧布置一个顶压弹簧。张拉浸胶纱时，浸胶纱向张拉端移动，通过弹簧中心的螺杆将力传递到弹簧上，使弹簧压缩。在长期蠕变测试过程中，弹簧会随着浸胶纱蠕变而发生变形，通过百分表可以测量相应的蠕变变形。在FRP蠕变过程中，弹簧劲度系数K与蠕变期间弹簧长度变化量δ的乘积不宜超过张拉力的10％，以避免长期应力产生较大变化。δ可通过试探试验或理论计算初步确定。
蠕变测试结束后，对于蠕变性能粗略测试，蠕变应变可直接取百分表的测量结果。对于蠕变性能精准测试，则需在百分表的测量结果基础上，采用分步法进行蠕变应变修正，计算步的结束时间分别取1min、3min、6min、9min、15min、30min、45min以及1h、1.5h、2h、4h、10h、24h、48h、72h、96h和120h，此后每120h取一次，直至测试时间结束。考虑蠕变试验期间每一计算步中弹簧收缩造成的应力降低，对每一计算步的蠕变应变修正按下式进行：
其中，Δεi’为第i个计算步修正后的蠕变应变；Δεi为第i个计算步的蠕变应变测量值，该值等于夹具位移与浸胶纱自由段初始长度的比值；ΔL0为弹簧的初始伸长量；ΔLi为弹簧在第i个计算步的伸长量，该值等于ΔL0与夹具位移的差值。
需要注意的是，由于上述修正方法的基本假定是FRP始终处于线性蠕变阶段，即每个计算步中的FRP蠕变应变与其应力成正比，因此，FRP长期应力不得大于其在蠕变测试时间内的蠕变断裂应力。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
本实用新型可实现对FRP蠕变性能高效测试的目的。一方面，采用浸胶纱进行测试，节省了FRP试样制作时间，节约了制备成本。另一方面，本实用新型中涉及的蠕变测试装置，可大幅减少FRP蠕变测试所占用的空间，能同时开展多组测试，提高了FRP蠕变性能测试的效率。
附图说明
图1为本实用新型中蠕变测试装置的立体图；
图2为本实用新型中浸胶纱锚固端和夹具示意图；
图3为采用本实用新型装置进行测试得到的FRP蠕变曲线。
图中：1、测试架；2、夹具；3、百分表；4、第一螺杆；5、顶板；6、第一螺母；7、U形架；8、千斤顶；9、第一立板；10、第二螺母；11、顶压弹簧；12、第二螺杆；13、第三螺母；14、浸胶纱自由段；15、浸胶纱锚固段；16、夹具内表面；17、螺栓孔。
具体实施方式
参照图1所示，本实用新型纤维增强复合材料(FRP)蠕变性能测试装置，主要由测试架1和拉伸组件构成。测试架1的内部设置有两个夹具2，可以对FRP的两端夹持。浸胶纱、夹具的示意图如图2，浸胶纱制备过程中，在其未固化时，在锚固段用压板施加压力，使锚固端形成图2所示的扁平扩大头，增大锚固段与夹具的接触面。在夹具内表面16，加工有图2所示的网格状纹路，目的是增大夹具和浸胶纱接触面的摩擦系数。需要注意的是，螺栓孔17不得穿过浸胶纱锚固段15。
拉伸组件包括第一螺杆4和第二螺杆12，测试架1的两侧对称开设有和第一螺杆4以及第二螺杆12相适配的安装孔。第一螺杆4和第二螺杆12相互靠近的一端均安装有夹具2。
第一螺杆4的外壁通过螺纹配合安装有第一螺母6，千斤顶8的远离第一螺母6的一端固定安装用第一立板9，用于张拉时对千斤顶提供反力。第一立板9靠近千斤顶8的一端固定安装有用于测量千斤顶8压力的压力传感器。顶板5用于承受U形架7的压力，U形架7的内表面开设有和第一螺杆4相适配的通孔，千斤顶8的一端和U形架7的外表面固定连接。第二螺杆12的外壁套接有第二立板，第二立板靠近测试架1的一侧固定安装有顶压弹簧11，顶压弹簧11的另一端和测试架1的外表面固定连接。
采用千斤顶张拉时，第二螺杆12向靠近第一螺杆4的方向移动，此时顶压弹簧11受力压缩，并对第二螺杆12提供一个持续向远离第一螺杆4方向移动的推力，便可以实现对浸胶纱施加长期应力的目的。第二螺杆12的外壁通过螺纹配合安装有用于对自身限位的第三螺母13，第三螺母13位于第二立板远离顶压弹簧11的一侧。张拉完成后，拧紧第一螺母6，以实现对FRP施加长期应力的目的。
测试架1的内表面固定百分表3，用于测量夹具2移动距离，百分表3的测量端和靠近第二螺杆12的夹具2一端相互贴合，通过百分表3可以测量夹具2的移动距离，进而得到FRP蠕变变形。
蠕变测试结束后，需要对测量数据进行处理，处理方式分为：粗略测试和精准测试。
对于蠕变性能粗略测试，蠕变应变可直接取百分表的测量结果。对于蠕变性能精准测试，需在百分表的测量结果基础上，采用分步法进行蠕变应变修正，计算步的结束时间分别取1min、3min、6min、9min、15min、30min、45min以及1h、1.5h、2h、4h、10h、24h、48h、72h、96h和120h，此后每120h取一次，直至测试时间结束。考虑蠕变试验期间每一计算步中弹簧变形造成的应力降低，对每一计算步的蠕变应变修正按下式进行：
其中，Δεi’为第i个计算步修正后的蠕变应变；Δεi为第i个计算步的蠕变应变测量值，该值等于夹具位移与浸胶纱自由段初始长度的比值；ΔL0为弹簧的初始伸长量；ΔLi为弹簧在第i个计算步的伸长量，该值等于ΔL0与夹具位移的差值。
需要注意的是，由于上述修正方法的基本假定是FRP始终处于线性蠕变阶段，即每个计算步中的FRP蠕变应变与其应力成正比，因此，FRP长期应力不得大于其在蠕变测试时间内的蠕变断裂应力。
发明人以玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)和碳纤维增强复合材料(CFRP)为对象，采用本实用新型中的方法，以0.5倍极限强度的应力为初始张拉应力，开展了为期40天的蠕变测试，测试结果如图3。图中，虚线代表百分表实测值，实线为修正值。可以看出，该数据处理方法有效地考虑了长期应力随弹簧变形的降低，能够实现蠕变性能精准测试。另一方面，由于K·δ不超过张拉力的10％，因弹簧变形导致的蠕变应变误差(即虚、实线之间的误差)在10％以内。所以，百分表实测值可直接用于蠕变性能的粗略测试。
Claims (6)
1.一种纤维增强复合材料蠕变性能测试装置，其特征在于：包括蠕变测试反力架（1）、夹具（2）、位移测量仪（3）、第一螺杆（4）、顶板（5）、U形架（7）、千斤顶（8）、第一立板（9）、第二立板、顶压弹簧（11）以及第二螺杆（12）；所述第一螺杆（4）和第二螺杆（12）水平设置在所述蠕变测试反力架（1）的两侧，所述第一螺杆（4）和第二螺杆（12）的内端位于所述蠕变测试反力架（1）内，所述第一螺杆（4）和第二螺杆（12）的外端位于所述蠕变测试反力架（1）外；在所述第一螺杆（4）和第二螺杆（12）的内端分别设置一个所述夹具（2）；所述顶板（5）、U形架（7）以及第一立板（9）依次设置在所述第一螺杆（4）上，所述顶板（5）固定在所述蠕变测试反力架（1）上；所述第一立板（9）位置可调的固定在所述第一螺杆（4）的外端，所述千斤顶（8）设置在所述U形架（7）和第一立板（9）之间；所述第二立板位置可调的固定在所述第二螺杆（12）的外端，所述顶压弹簧（11）套在所述第二螺杆（12）上，并位于所述蠕变测试反力架（1）与第二立板之间；所述位移测量仪（3）设置在所述第二螺杆（12）连接的夹具上。
2.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料蠕变性能测试装置，其特征在于：采用一种摩擦型夹具对浸胶纱进行锚固，夹具内表面有网格状纹路，保证长期蠕变试验中浸胶纱与夹具之间不发生滑移；在浸胶纱未固化时，将其锚固段压制成扁平状，再进行固化，以保证浸胶纱与夹具之间的锚固效果。
3.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料蠕变性能测试装置，其特征在于：所述位移测量仪为百分表。
4.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料蠕变性能测试装置，其特征在于：在所述顶板外侧设置有用于将顶板固定在所述蠕变测试反力架（1）外的第一螺母（6）。
5.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料蠕变性能测试装置，其特征在于：在所述第一立板（9）的外侧设置有第二螺母（10）。
6.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料蠕变性能测试装置，其特征在于：在所述第二立板外设置有用于调节第二立板安装位置的第三螺母（13）。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202321787272.1U CN220437995U (zh) | 2023-07-07 | 2023-07-07 | 一种纤维增强复合材料蠕变性能测试装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202321787272.1U CN220437995U (zh) | 2023-07-07 | 2023-07-07 | 一种纤维增强复合材料蠕变性能测试装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN220437995U true CN220437995U (zh) | 2024-02-02 |
Family
ID=89692094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202321787272.1U Active CN220437995U (zh) | 2023-07-07 | 2023-07-07 | 一种纤维增强复合材料蠕变性能测试装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN220437995U (zh) |
-
2023
- 2023-07-07 CN CN202321787272.1U patent/CN220437995U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110274825B (zh) | 高模碳纤维增强树脂基复合材料纵向压缩性能测试方法 | |
| CN109060555B (zh) | 一种基于四点弯曲加载的混凝土徐变测试装置与分析方法 | |
| CN202471397U (zh) | 弹性支座零件柔度试验器 | |
| CN220437995U (zh) | 一种纤维增强复合材料蠕变性能测试装置 | |
| CN111751276A (zh) | 一种用于筋材与约束混凝土粘结性能试验的加载装置及方法 | |
| CN114414380A (zh) | 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 | |
| CN116893102A (zh) | 一种纤维增强复合材料蠕变性能测试装置及测试方法 | |
| CN108918263B (zh) | 一种纤维束特征强度及Weibull模量测定装置及方法 | |
| CN113252453A (zh) | 测量结构工程用复合材料管环向拉伸性能的试验装置和试验方法 | |
| CN103047939A (zh) | 光纤光栅应变传感器工程适用性评价方法 | |
| CN217059707U (zh) | 测量结构工程用的复合材料管轴向拉伸性能的试验装置 | |
| CN110553926B (zh) | 一种纤维增强复合材料杆的弯曲蠕变测试装置 | |
| CN115472245A (zh) | 一种混凝土梁的受弯承载力和配筋率的计算方法 | |
| CN213209873U (zh) | 一种用于筋材与约束混凝土粘结性能试验的加载装置 | |
| CN215218341U (zh) | 测量结构工程用复合材料管环向拉伸性能的试验装置 | |
| CN214668249U (zh) | 测量结构工程用复合材料管轴向压缩性能的试验装置 | |
| CN111537348A (zh) | 一种测量大直径纤维增强复合材料管轴向拉伸性能的试验装置及其试验方法 | |
| CN112098220A (zh) | 一种研究钢管砼构件徐变性能的自平衡恒定加载装置 | |
| CN110158476A (zh) | 一种用于悬索桥索夹螺杆的张拉方法 | |
| CN110686973B (zh) | 拉伸-扭转复合引伸计 | |
| CN113514212B (zh) | 一种剪切支持刚度模拟装置 | |
| CN212019006U (zh) | 一种捻打直轴装置 | |
| CN114577592B (zh) | 钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置及方法 | |
| CN211013838U (zh) | 一种研究钢管砼构件徐变性能的自平衡恒定加载装置 | |
| CN113092290B (zh) | 一种体外预应力加固混凝土梁疲劳试验装置及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |