材料剪壓綜合受力性能實驗裝置的製作方法
2023-05-29 11:53:41
專利名稱：材料剪壓綜合受力性能實驗裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種實驗裝置，特別涉及一種材料剪壓綜合受力性能實驗裝置。
背景技術：
纖維增強複合塑料(FRP)具有高強度、較低彈性模量和抗腐蝕性強的優點，因而 對FRP材料施加預應力是充分利用材料強度性能的最佳選擇，使FRP錨具成為FRP預應力 技術研究的核心問題。 現有技術中，為提高錨具的錨固力，FRP與鋼質錨固件之間需施加橫向擠壓力。但 是由於實踐中缺乏檢測膠體與金屬基體之間、膠體與FRP之間粘結剪壓複合強度指標，缺 乏膠體剪壓複合受力性能指標，以及缺乏FRP材料在剪壓複合受力狀態下層間受力性能指 標，因而錨具的可靠性評價和優化設計沒有理論依據，使得試驗及實際應用由於沒有依據 而無法進行。 因而，急需一種應用於纖維增強複合塑料(FRP)受力性能實驗的檢測裝置，能夠 根據需要檢測膠體與金屬基體之間、膠體與FRP之間粘結剪壓複合強度指標、膠體剪壓復 合受力性能指標以及FRP材料在剪壓複合受力狀態下層間受力性能指標，為錨具的可靠性 評價和優化設計提供理論依據，從而使得試驗及實際應用能夠順利進行。
發明內容
有鑑於此，本發明的目的提供一種材料剪壓綜合受力性能實驗裝置，能夠根據需 要檢測膠體與金屬基體之間、膠體與FRP之間粘結剪壓複合強度指標、膠體剪壓複合受力 性能指標以及FRP材料在剪壓複合受力狀態下層間受力性能指標，為錨具的可靠性評價和 優化設計提供理論依據，從而使得試驗及實際應用能夠順利進行。 本發明的材料剪壓綜合受力性能實驗裝置，包括圓盤形基體，所述圓盤形基體由 傳力半盤I和傳力半盤II組成，傳力半盤I和傳力半盤II之間形成通過圓心的徑向直縫， 所述傳力半盤I和傳力半盤II形成直縫的側面為材料附著面，所述傳力半盤I和傳力半盤 II的表面分別設置有角度刻度，所述角度刻度的0度刻度線與徑向直縫中心線重合；所述 傳力半盤I的角度刻度和傳力半盤II的角度刻度相對於圓心對稱設置。
進一步，所述徑向直縫兩端分別向傳力半盤I的角度刻度外側和傳力半盤II的角 度刻度外側折彎，所述傳力半盤I與其角度刻度對應在外圓設置可沿圓周移動的徑向傳力 塊I，傳力半盤II與其角度刻度對應在外圓設置可沿圓周移動的徑向傳力塊II，徑向傳力 塊I和徑向傳力塊II相對於圓盤形基體的圓心對稱設置並由伺服試驗機加壓沿徑向作用 於圓盤形基體； 進一步，所述徑向傳力塊I和徑向傳力塊II分別設置向圓盤形基體的圓心延伸的 角度指針； 進一步，所述傳力半盤I和傳力半盤II的材料附著面沿徑向兩端均設置有弧形凹 槽，所述傳力半盤I和傳力半盤II上的弧形凹槽相對形成軸向通孔。
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本發明的有益效果本發明的材料剪壓綜合受力性能實驗裝置，採用分體式圓盤 形基體，利用傳力半盤I和傳力半盤II之間在外力作用下可發生相對位移並對位於徑向直 縫內的材料施加剪切力、壓力或剪切力和壓力的合力，能夠根據需要檢測膠體與金屬基體 之間、膠體與FRP之間粘結剪壓複合強度指標、膠體剪壓複合受力性能指標以及FRP材料在 剪壓複合受力狀態下層間受力性能指標，為錨具的可靠性評價和優化設計提供理論依據， 從而使得試驗及實際應用能夠順利進行；由於板面上設置角度刻度，根據三角函數能夠計 算出併合理分配剪切力和壓力，實現不同的檢測需要；本裝置僅通過一個分體式圓盤形基 體既能實現發明目的，結構簡單，製作和使用成本低。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述。
圖1為本發明測剪切力時的結構示意圖； 圖2為本發明測剪切力和壓力複合受力時的結構示意圖。
具體實施例方式
圖1為本發明測剪切力時的結構示意圖，圖2為本發明測剪切力和壓力複合受力 時的結構示意圖，如圖所示本實施例的材料剪壓綜合受力性能實驗裝置，包括圓盤形基 體，本實施例中，圓盤形基體為鋼質結構；所述圓盤形基體由傳力半盤I l和傳力半盤II 2 組成，傳力半盤I l和傳力半盤II 2之間形成通過圓心的徑向直縫3，所述傳力半盤I l和 傳力半盤II 2形成直縫的側面為材料附著面，所述傳力半盤I l和傳力半盤II 2的表面 分別設置有角度刻度(圖中分別為角度刻度5和角度刻度4)，所述角度刻度(角度刻度5 和角度刻度4)的0度刻度線與徑向直縫3中心線重合；所述傳力半盤I 1的角度刻度5和 傳力半盤II 2的角度刻度4相對於圓心對稱設置。 使用時，將膠體或FRP板8粘貼於中心區域的徑向直縫兩側，膠體固化後，在伺服 試驗機上選定沿與結合面成某一角度的直徑施加壓力，即可完成對膠體或FRP與受剪相關 的性能試驗。 本發明利用單軸伺服試驗機簡單加載，藉助伺服試驗機的測力系統和位移測試系 統，即可完成膠體及FRP板與受剪有關的多種性能測試，其中包括
(1)膠體與鋼質基體之間的粘結剪壓複合強度；
(2)膠體在剪壓複合受力狀態下的應力應變本構關係；
(3)FRP層間受剪狀態下的應力應變本構關係。 分別在傳力半盤I l和傳力半盤II 2的角度刻度區域邊緣向圓盤形基體施加徑 向力，試驗角(施力點施力方向與O刻度之間的夾角)為a ，結合面發生剪切破壞時單軸壓 力為Pu，則結合面上的剪力為V = Pu cosa ，正壓力為N = Pu sina。結合面的面積為A， 破壞時結合面上的正壓應力和相應的剪應力為 當a為零時測的是剪切力，為90。時，測的是壓力。 每次試驗時，同時製作若干只圓盤試件，根據試驗結果進行統計分析。
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本實施例中，所述徑向直縫3兩端分別向傳力半盤I 1的角度刻度外側和傳力半 盤II 2的角度刻度外側折彎，可使傳力半盤I l和傳力半盤II 2的邊緣具有較大的實例 空間，方便施力；所述傳力半盤I 1與其角度刻度5對應在外圓設置可沿圓周移動的徑向 傳力塊I 7，傳力半盤I1 2與其角度刻度4對應在外圓設置可沿圓周移動的徑向傳力塊I1 6，可沿圓周移動可以採用在傳力半盤I l和傳力半盤II 2邊緣設置環形軌道，徑向傳力塊 I 7和徑向傳力塊I1 6通過環形軌道設置在傳力半盤I l和傳力半盤II 2上，結構簡單； 徑向傳力塊I l和徑向傳力塊II 2相對於圓盤形基體的圓心對稱設置並由伺服試驗機加 壓沿徑向作用於圓盤形基體；採用徑向傳力塊I 7和徑向傳力塊I1 6結構，使用時伺服試 驗機壓力輸出端作用在徑向傳力塊I 7和徑向傳力塊I1 6，使用方便簡單。
本實施例中，所述徑向傳力塊I 7和徑向傳力塊I1 6分別設置向圓盤形基體的圓 心延伸的角度指針(圖中為角度指針71和角度指針61)，能夠清楚的看出施力角度的大小。
本實施例中，所述傳力半盤I l和傳力半盤II 2的材料附著面沿徑向兩端均設置 有弧形凹槽(傳力半盤I 1的弧形凹槽在圖中分別為弧形凹槽11和弧形凹槽12，傳力半 盤II 2的弧形凹槽在圖中分別為弧形凹槽21和弧形凹槽22)，所述傳力半盤I l和傳力半 盤II 2上的弧形凹槽相對形成軸向通孔；被檢測材料粘附後，徑向兩端以弧形凹槽內側為 限，為材料的粘附提供基準，提高工作效率；同時，弧形凹槽消除應力集中，利於保證材料檢 測數據的準確性。 最後說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較 佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技 術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和範圍，其均應涵蓋在本 發明的權利要求範圍當中。
權利要求
一種材料剪壓綜合受力性能實驗裝置，其特徵在於包括圓盤形基體，所述圓盤形基體由傳力半盤I和傳力半盤II組成，傳力半盤I和傳力半盤II之間形成通過圓心的徑向直縫，所述傳力半盤I和傳力半盤II形成直縫的側面為材料附著面，所述傳力半盤I和傳力半盤II的表面分別設置有角度刻度，所述角度刻度的0度刻度線與徑向直縫中心線重合；所述傳力半盤I的角度刻度和傳力半盤II的角度刻度相對於圓心對稱設置。
2. 根據權利要求1所述的材料剪壓綜合受力性能實驗裝置，其特徵在於所述徑向直縫兩端分別向傳力半盤I的角度刻度外側和傳力半盤II的角度刻度外側折彎，所述傳力半盤I與其角度刻度對應在外圓設置可沿圓周移動的徑向傳力塊I，傳力半盤II與其角度刻度對應在外圓設置可沿圓周移動的徑向傳力塊II，徑向傳力塊I和徑向傳力塊II相對於圓盤形基體的圓心對稱設置並由伺服試驗機加壓沿徑向作用於圓盤形基體。
3. 根據權利要求2所述的材料剪壓綜合受力性能實驗裝置，其特徵在於所述徑向傳力塊I和徑向傳力塊II分別設置向圓盤形基體的圓心延伸的角度指針。
4. 根據權利要求3所述的材料剪壓綜合受力性能實驗裝置，其特徵在於所述傳力半盤I和傳力半盤II的材料附著面沿徑向兩端均設置有弧形凹槽，所述傳力半盤I和傳力半盤II上的弧形凹槽相對形成軸向通孔。
全文摘要
本發明公開了一種材料剪壓綜合受力性能實驗裝置，包括由傳力半盤I和傳力半盤II組成的圓盤形基體，利用傳力半盤I和傳力半盤II之間在外力作用下可發生相對位移並對位於徑向直縫內的材料施加剪切力、壓力或剪切力和壓力的合力，能夠根據需要檢測膠體與金屬基體之間、膠體與FRP之間粘結剪壓複合強度指標、膠體剪壓複合受力性能指標以及FRP材料在剪壓複合受力狀態下層間受力性能指標，為錨具的可靠性評價和優化設計提供理論依據，從而使得試驗及實際應用能夠順利進行；由於板面上設置角度刻度，根據三角函數能夠計算出併合理分配剪切力和壓力，實現不同的檢測需要；本裝置僅通過一個分體式圓盤形基體即能實現發明目的，結構簡單，製作和使用成本低。
文檔編號G01N3/00GK101718662SQ20101004209
公開日2010年6月2日 申請日期2010年1月20日 優先權日2010年1月20日
發明者全學友 申請人:重慶大學