一種用于脆性筋材拉伸試驗的裝置及方法
【專利摘要】一種用于脆性筋材拉伸試驗的裝置和方法，包括套管1、束縛螺帽2、球窩式螺帽3、球頭拉桿4，套管1內部為圓臺狀空腔，兩端內徑不等，束縛螺帽2擰在套管1內徑較小端外部，球頭拉桿4穿過球窩式螺帽3后，將球窩式螺帽3擰在套管1內徑較大端外部。使用本裝置及其對應方法進行脆性筋材拉伸試驗時，不需要直接夾持試樣，從而避免試樣端部受到過大的橫向集中力，試樣不會出現端部破壞；試樣錨固牢固，試驗過程中不會脫粘，裝置可以方便重復使用。
【專利說明】一種用于脆性筋材拉伸試驗的裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及試驗測試設備領域，尤其是一種針對脆性筋材或其他非金屬棒材拉伸試驗的裝置及方法。
【背景技術】
[0002]對于鋼筋混凝土結構，在漫長的使用過程中，鋼筋的銹蝕是無法避免的問題，而鋼筋混凝土結構的損壞，大都是由于鋼筋銹蝕引起的。因此，工程研究人員希望能夠采用非銹蝕的鋼材來取代鋼筋，從根本上消除鋼筋被銹蝕的隱患。目前在研究和使用較多的新型鋼筋有玻璃纖維筋、玄武巖纖維筋等FRP筋材。對于新型材料，其最基本的力學性能必須經過反復試驗驗證滿足要求后才能推廣應用。
[0003]新型復合材料筋與鋼筋不同，大多為脆性材料，拉伸試驗時不適宜直接與試驗機直接夾持。夾塊的夾持可能會將筋材橫向切斷，至少會對橫截面造成嚴重損傷，導致拉伸過程在夾持部位。為解決脆性筋材的拉伸試驗問題，就需要一種過渡裝置，該裝置與筋材之間能夠有效錨固，而且該裝置可以與試驗機夾持。由于新型材料筋材強度很高，拉伸試驗的荷載也很大，脆性筋材的橫向又不易受到較大的集中力作用，所以脆性筋材拉伸試驗兩端的有效錨固是個難題。因此，設計一種構造簡單，可以反復應用，能夠實現脆性筋材拉伸試驗的裝置有一定的實際應用價值。
【發明內容】
[0004]針對上述現有技術的不足，本發明要解決的技術問題是提供一種能夠有效解決脆性筋材拉伸試驗過程中不易直接夾持和脫錨的裝置。
[0005]為解決上述問題，本發明采用如下技術方案:
[0006]一種用于脆性筋材拉伸試驗的裝置，包括套管1、束縛螺帽2、球窩式螺帽3、球頭拉桿4，套管I內部為圓臺狀空腔，兩端內徑不等，束縛螺帽2擰在套管I內徑較小端外部，球頭拉桿4穿過球窩式螺帽3后，將球窩式螺帽3擰在套管I內徑較大端外部。
[0007]套管1，由兩片半管拼合而成，拼合后內部形成圓臺狀空腔，圓臺頂部圓直徑為D1，外部為圓柱體狀，圓柱表面開設外螺紋，外徑為D2，優選的，空腔內壁為光滑的。采用內部為圓臺狀空腔的有益效果是，硬化的結構膠整體不會從套管拔出，軸向拉力會增大套管對結構膠的擠壓力，能夠增強結構膠與筋材的粘結作用，從而解決了筋材的錨固問題。采用光滑的內壁，其有益效果是試驗結束后容易清除硬化的結構膠，方便繼續使用。
[0008]套管I外部為圓柱體狀，圓柱表面開設外螺紋,束縛螺帽外部為圓柱體，內部空腔為二階圓柱體，直徑分別為D3和D4，D3>D4，束縛螺帽內部在直徑為D3的圓柱空腔處開設內螺紋，D3=D2, D4大小與所要拉伸的脆性筋材直徑相等，D4〈D1。其有益效果是，束縛螺帽2和球窩式螺帽3通過螺紋與套管I擰緊，使兩片半管拼合而成的套管I牢固為一整體，在拉力作用下不會分開。
[0009]其中球窩式螺帽外部為圓柱體，內部空腔為圓柱體與半球體的組合，圓柱體直徑為D5，D5=D2，半球體頂部開設ー直徑略小的圓孔。球窩式螺帽3內部有半球狀空腔，而球頭拉桿的一端為球體，球頭拉桿4可以穿過球窩式螺帽3，球體直徑大于拉桿直徑并與球窩式螺帽3半球體空腔適配，拉桿可以穿過球窩式螺帽3頂部開設的圓孔。優選的，半球狀空腔和拉桿4球頭尺寸匹配且盡可能圓滑，其有益效果是球頭拉桿4端部球頭置于半球狀空腔內，可以靈活轉動，該種構造可以解決拉伸試驗中存在的偏心問題。
[0010]一種用于脆性筋材拉伸試驗的方法，包括試樣與所述裝置的錨固和拉伸過程兩部分。
[0011]第一，將套管I的兩片半管拼合為一體，形成內部有圓臺狀空腔的空心螺桿；
[0012]第二，將束縛螺帽2從內徑為Dl的端部與套管I旋擰為一體；
[0013]第三，將試樣穿過套管I和束縛螺帽2，束縛螺帽2內部空腔直徑D4與試樣直徑相等，可以固定試樣，試樣端部保留在套管I空腔內，保留長度與套管I等長；
[0014]第四，將環氧結構膠灌注于試樣與套管I內空腔之間空間內，置于室溫待環氧結構膠固化；
[0015]第五，將球頭拉桿4穿過球窩式螺帽3，球頭置于半球體空腔內，并將球窩式螺帽3與套管I另ー端旋抒為一體；
[0016]第六，按照上述第一至第五步驟相同的方法，將試樣另一端與所述裝置固定。
[0017]拉伸過程是指試樣兩端均與所述裝置錨固后，置于拉伸試驗機拉伸空間內，使球頭拉桿4與試驗機夾頭夾持，啟動拉伸試驗機進行拉伸試驗，記錄試驗數據。
[0018]上述技術方案具有如下有益效果:裝置簡單，操作方便，節約試驗成本，降低資源浪費。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明套管I其中一半的正視圖和側視圖。
[0020]圖2是本發明套管I拼合后的示意圖。
[0021]圖3是本發明束縛螺帽2的正視圖和俯視圖。
[0022]圖4是本發明束縛螺帽2與套管I的組合示意圖。
[0023]圖5是本發明球窩式螺帽3的正視圖和仰視圖。
[0024]圖6是本發明球頭拉桿4的示意圖。
[0025]圖7是本發明球窩式螺帽3和球頭拉桿4的組合示意圖。
[0026]圖8是本發明套管1、束縛螺帽2、球窩式螺帽3與球頭拉桿4的組裝示意圖。
[0027]圖9是本發明將筋材試樣一段置于套管內的示意圖。
[0028]圖10是本發明灌注結構膠錨固示意圖。
[0029]圖11是本發明試樣一端與本裝置安裝完成的示意圖。
[0030]圖12是本發明最終示意圖。
【具體實施方式】
[0031]一種用于脆性筋材拉伸試驗的裝置，包括套管1、束縛螺帽2、球窩式螺帽3、球頭拉桿4。
[0032]如圖1和圖2所示，套管1，由兩片半管拼合而成，拼合后內部形成圓臺狀空腔。套管I外部為圓柱體狀，圓柱表面開設外螺紋。
[0033]如圖3和圖4所示，將束縛螺帽2擰在套管I內徑較小的一端。
[0034]如圖5-7所示，球窩式螺帽3內部有半球狀空腔，球頭拉桿4 一端為球狀，球頭拉桿4可以穿過球窩式螺帽3，球頭拉桿4端部球頭置于半球狀空腔內，可以靈活轉動。
[0035]如圖8所示，球頭拉桿4穿過球窩式螺帽3后，再將球窩式螺帽3擰在套管I內徑較大的一端。
[0036]一種用于脆性筋材拉伸試驗的方法，包括試樣與上述裝置的錨固和拉伸過程兩部分。
[0037]第一，如圖1和圖2所示，將套管I的兩片半管拼合為一體，形成內部有圓臺狀空腔的空心螺桿；
[0038]第二，如圖4所示，將束縛螺帽2從內徑為Dl的端部與套管I旋擰為一體；
[0039]第三，如圖9所示，將試樣穿過套管I和束縛螺帽2，束縛螺帽2內部空腔直徑D4與試樣直徑相等，可以固定試樣，試樣端部保留在套管I空腔內，保留長度與套管I等長；
[0040]第四，如圖10所示，將環氧結構膠灌注于試樣與套管I內空腔之間空間內，置于室溫待環氧結構膠固化；
[0041]第五，如圖7和圖11所示，將球頭拉桿4穿過球窩式螺帽3，球頭置于半球體空腔內，并將球窩式螺帽3與套管I另一端旋擰為一體；
[0042]第六，按照上述第一至第五步驟相同的方法，將試樣另一端與所述裝置固定，最終裝置如圖12所示。
[0043]拉伸過程是指試樣兩端均與所述裝置錨固后，置于拉伸試驗機拉伸空間內，使球頭拉桿4與試驗機夾頭夾持，啟動拉伸試驗機進行拉伸試驗，記錄試驗數據。
[0044]盡管本發明就優選實施方式進行了示意和描述，但本領域的技術人員應當理解，只要不超出本發明的權利要求所限定的范圍，可以對本發明進行各種變化和修改。
【權利要求】
1.一種用于脆性筋材拉伸試驗的裝置，其特征在于:包括套管(I)、束縛螺帽(2)、球窩式螺帽(3)、球頭拉桿(4)，套管(I)內部為圓臺狀空腔，兩端內徑不等，束縛螺帽(2)擰在套管(I)內徑較小端外部，球頭拉桿(4)穿過球窩式螺帽(3)后，將球窩式螺帽(3)擰在套管(I)內徑較大端外部。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于:所述套管由兩片半管拼合而成，拼合后內部形成圓臺狀空腔，圓臺頂部圓直徑為D1，外部為圓柱體狀，圓柱表面開設外螺紋，外徑為D2。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于:所述束縛螺帽外部為圓柱體，內部空腔為二階圓柱體，直徑分別為D3和D4，D3大于D4，束縛螺帽內部在直徑為D3的圓柱空腔處開設內螺紋，D3=D2, D4大小與所要拉伸的脆性筋材直徑相等，D4小于D1。
4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于:所述球窩式螺帽外部為圓柱體，內部空腔為圓柱體與半球體的組合，圓柱體直徑為D5，D5=D2，半球體頂部開設ー直徑略小的圓孔。
5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于:所述球頭拉桿的一端為球體，球體直徑大于拉桿直徑并與球窩式螺帽半球體空腔適配，拉桿可以穿過球窩式螺帽頂部開設的圓孔。
6.一種用于脆性筋材拉伸試驗的方法，其包括試樣與權I至權5任一項所述裝置的錨固和拉伸過程兩部分； 第一，將套管的兩片半管拼合為一體，形成內部具有圓臺狀空腔的空心螺桿； 第二，將束縛螺帽從內徑為Dl的端部與套管旋擰為一體； 第三，將試樣穿過套管(I)和束縛螺帽(2)，束縛螺帽(2)內部空腔直徑D4與試樣直徑相等，可以固定試樣，試樣端部保留在套管(I)空腔內，保留長度與套管(I)等長； 第四，將環氧結構膠灌注于試樣與套管(I)內空腔之間空間內，置于室溫待環氧結構膠固化； 第五，將球頭拉桿(4)穿過球窩式螺帽(3)，球頭置于半球體空腔內，并將球窩式螺帽(3)與套管(I)另ー端旋抒為一體； 第六，按照上述第一至第五步驟相同的方法，將試樣另一端與權I至權5任一項所述裝置固定。 拉伸過程是指試樣兩端與裝置錨固后，置于拉伸試驗機拉伸空間內，使球頭拉桿(4)與試驗機機頭夾持，啟動拉伸試驗機進行拉伸試驗，記錄試驗數據。
【文檔編號】G01N3/02GK103604689SQ201310587127
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月20日 優先權日:2013年11月20日
【發明者】王潘繡, 宣衛紅, 陳育志, 陳曉洪, 王瑤, 王艷 申請人:金陵科技學院