本发明专利技术公开了一种材料密实度的压杆测量装置及测量方法。本发明专利技术的装置包括与待测试件垂直接触的入射杆，所述待测试件上贴有应变片，所述入射杆的另一端依次设置有前置打击杆和后置打击杆，所述的前置打击杆和所述的后置打击杆之间设置有连接链，所述前置打击杆与所述后置打击杆之间具有间隙d，后置打击杆的长度l2、前置打击杆和后置打击杆之间的间隙长度d、入射杆的长度l3、试件的长度ls满足的约束关系为：2d/v0+2l2/C0＜l3/C0与2d/v0+2l2/C0＜ls/Cs。本发明专利技术应用范围较为广泛，可对同种材料之间和不同种材料之间均可进行密实度的比较，优势明显。
【技术实现步骤摘要】
一种材料密实度的压杆测量装置及测量方法
：本专利技术涉及一种材料密实度的压杆测量装置及测量方法，属于材料动力学测试领域。
技术介绍
：材料密实度的判断对于工程质量具有重要作用，如公路工程中，铺路层的密实度对于公路质量至关重要，再如，对于混凝土和岩石材料，对其密实度的判断可在一定程度上反应出其内部缺陷与层理程度等情况；且密实度也可以侧面反应出材料的强度、延展性等重要性质，因此密实度是材料的一个重要参数。现有的密实度测量装置有回填土密实度测量仪,但其适用范围非常有限，仅适用于回填土，且其锤击会对材料进行破坏，无法适用于坚硬材料，如岩石、金属等。另外，对于给定的两种同材质材料或两种不同材质材料，如何比较其内部的密实度更是个技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供材一种材料密实度的压杆测量装置及测量方法，该装置基于应变片的两个脉冲波应变测量信号的大小比较，可以对试件材料的密实状态进行判断。上述的目的通过以下技术方案实现：一种材料密实度的压杆测量装置，包括与待测试件垂直接触的入射杆，所述待测试件上贴有应变片，所述入射杆的另一端依次设置有前置打击杆和后置打击杆，所述的前置打击杆和所述的后置打击杆之间设置有连接链，所述前置打击杆与所述后置打击杆之间具有间隙d，后置打击杆的长度l2、前置打击杆和后置打击杆之间的间隙长度d、入射杆的长度l3、试件的长度ls满足的约束关系为：2d/v0+2l2/C0＜l3/C0与2d/v0+2l2/C0＜ls/Cs，其中：v0为前置打击杆和后置打击杆所具有共同的撞击速度，C0为前置打击杆、后置打击杆、入射杆所具有的共同的波速，Cs为试件的波速。所述的材料密实度的压杆测量装置，所述前置打击杆、后置打击杆、入射杆的中心轴都与待测试件在同一条直线上。所述的材料密实度的压杆测量装置，所述前置打击杆和所述后置打击杆相互靠近的一侧的中间分别设置有一个凹槽，所述的连接链的两头分别连接在前置打击杆和所述后置打击杆的凹槽里面。所述的材料密实度的压杆测量装置，所述前置打击杆的长度l1、前置打击杆后置打击杆之间的间隙长度d的约束关系为l1/C0＜d/v0，其中v0为前置打击杆和后置打击杆所具有共同的撞击速度，C0为前置打击杆、后置打击杆、入射杆所具有的共同的波速。所述的材料密实度的压杆测量装置，所述应变片距离待测试件自由端的距离ly满足d/v0+l2/C0＜ly/Cs，其中d为前置打击杆和后置打击杆之间的间隙长度，l2为后置打击杆的长度，v0为前置打击杆和后置打击杆所具有共同的撞击速度，C0为前置打击杆、后置打击杆、入射杆所具有的共同的波速，Cs为试件的波速。用上述材料密实度的压杆测量装置进行材料密实度的测量方法，该方法为：(1)在前置打击杆上施加作用力，在连接链的带动下，前置打击杆3和后置打击杆连成一体，具有共同的撞击速度v0，先后撞击入射杆，形成两次压缩加载脉冲，该两次加载脉冲经由入射杆传入待测试件中，对待测试件进行两次加载；(2)记录粘帖于待测试件上的应变片的应变信号，前端压缩脉冲信号记为εTS1，后端压缩脉冲信号记为εTS2；(3)计算判断因子k值，k＝εST1/εST2，判断因子，在k＜1的情况下，k越小，说明材料的密实度越小，k越大，说明材料的密实度越大；如果k＝1说明材料已达到最大密实度，如果k＞1说明实验失败。有益效果：与现有技术相比，本专利技术可应用于混凝土、岩石、金属等材料密实度的判断，而该装置应用范围较为广泛，在同种材料和不同种材料之间均可进行比较，优势明显。附图说明图1是一种材料密实度的压杆测量装置示意图图2是本专利技术实施例的试件应变片处所测量的双压缩脉冲透射波信号其中，1-后置打击杆；2-连接链；3-前置打击杆；4-入射杆；5-待测试件；6-应变片。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案进一步说明。如图1所示，本专利技术的材料密实度的压杆测量装置，包括与待测试件5垂直接触的入射杆4，所述待测试件上贴有应变片6，所述入射杆的另一端依次设置有前置打击3杆和后置打击杆1，所述的前置打击杆和所述的后置打击杆之间设置有连接链2。本专利技术的前置打击杆3、后置打击杆1、入射杆4必须采用相同的材质，具有相同的密度等属性。而待测试件5的材质不同于所述的前置打击杆3、后置打击杆1、入射杆4。所述前置打击杆与所述后置打击杆之间具有间隙d，后置打击杆的长度l2、前置打击杆和后置打击杆之间的间隙长度d、入射杆的长度l3、试件的长度ls满足的约束关系为：2d/v0+2l2/C0＜l3/C0与2d/v0+2l2/C0＜ls/Cs，其中：v0为前置打击杆3和后置打击杆1所具有共同的撞击速度，C0为前置打击杆3、后置打击杆1、入射杆4所具有的共同的波速，Cs为试件的波速。2d/v0为第二个脉冲波的起点距第一个脉冲波的起点的波长，2l2/C0为第二个脉冲波的波长，2d/v0+2l2/C0则为整个双压缩脉冲波的波长，而ls/Cs为试件所能容许的最大波长。2d/v0+2l2/C0＜ls/Cs的目的在于两个压缩脉冲可以完整的穿越试件，而防止双压缩脉冲在试件内部传播过程中产生反射拉伸波，对于混凝土、岩石等材料，其抗拉强度低，拉伸波易使得试件屈服，进而进入塑性状态，因此，约束关系2d/v0+2l2/C0＜ls/Cs可保证应变片6所接收的透射波信号为弹性撞击的透射波信号，这是保证弹性撞击的前提条件，而弹性撞击是材料密实判据生效的条件之一。l3/C0为入射杆4所能容许的最大波长，其目的在于两个压缩脉冲可以完整的穿越入射杆4，以防两个压缩脉冲波内部的反射干扰，影响其整体传入试件5的脉冲波质量。本实施例中所述的材料密实度的压杆测量装置，所述前置打击杆3、后置打击杆1、入射杆4的中心轴都与待测试件在同一条直线上。本实施例中所述的材料密实度的压杆测量装置，所述前置打击杆和所述后置打击杆相互靠近的一侧的中间分别设置有一个凹槽，所述的连接链的两头分别连接在前置打击杆和所述后置打击杆的凹槽里面。凹槽也是后置打击杆1撞击前置打击杆3后的连接链的储放位置。本实施例中所述的材料密实度的压杆测量装置，所述前置打击杆的长度l1、前置打击杆后置打击杆之间的间隙长度d的约束关系为l1/C0＜d/v0，其作用是使两个脉冲波可以分离，防止两个脉冲波的相互耦合重叠。其原理为，2d/v0是第二个脉冲波的起点距第一个脉冲波的起点的波长，前置打击杆2撞击入射杆后，即产生第一个入射波脉冲，以此为0点，前置打击杆2撞击后，其速度为v0/2，后置打击杆1以v0经过间隙d撞击前置打击杆2，则第二次撞击瞬间距离第一次撞击瞬间的时间(波长)即为d/(v0-v0/2)＝2d/v0，而前置打击杆2本身产生的波长为2l1/C0，只有满足2l1/C0＜2d/v0，即l1/C0＜d/v0，才能使前后两个压缩脉冲波分离。其中v0为前置打击杆和后置打击杆所具有共同的撞击速度，C0为前置打击杆、后置打击杆、入射杆所具有的共同的波速。本实施例中所述的材料密实度的压杆测量装置，所述应变片距离待测试件自由端的距离ly满足d/v0+l2/C0＜ly/Cs，这是应变片6能接收到两个完整压缩脉冲波而无发射拉伸波的必要条件。其中d为前置打击杆和后置打击杆之间的间隙长度，l2为后置打击杆的长度，v0为前置本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种材料密实度的压杆测量装置，其特征在于，包括与待测试件垂直接触的入射杆，所述待测试件上贴有应变片，所述入射杆的另一端依次设置有前置打击杆和后置打击杆，所述的前置打击杆和所述的后置打击杆之间设置有连接链，所述前置打击杆与所述后置打击杆之间具有间隙d，后置打击杆的长度l2、前置打击杆和后置打击杆之间的间隙长度d、入射杆的长度l3、试件的长度ls满足的约束关系为：2d/v0+2l2/C0＜l3/C0与2d/v0+2l2/C0＜ls/Cs，其中：v0为前置打击杆和后置打击杆所具有共同的撞击速度，C0为前置打击杆、后置打击杆、入射杆所具有的共同的波速，Cs为试件的波速。
【技术特征摘要】
1.一种材料密实度的压杆测量装置，其特征在于，包括与待测试件垂直接触的入射杆，所述待测试件上贴有应变片，所述入射杆的另一端依次设置有前置打击杆和后置打击杆，所述的前置打击杆和所述的后置打击杆之间设置有连接链，所述前置打击杆与所述后置打击杆之间具有间隙d，后置打击杆的长度l2、前置打击杆和后置打击杆之间的间隙长度d、入射杆的长度l3、试件的长度ls满足的约束关系为：2d/v0+2l2/C0＜l3/C0与2d/v0+2l2/C0＜ls/Cs，其中：v0为前置打击杆和后置打击杆所具有共同的撞击速度，C0为前置打击杆、后置打击杆、入射杆所具有的共同的波速，Cs为试件的波速。2.根据权利要求1所述的材料密实度的压杆测量装置，其特征在于，所述前置打击杆、后置打击杆、入射杆的中心轴都与待测试件的中心轴线在同一条直线上。3.根据权利要求1所述的材料密实度的压杆测量装置，其特征在于，所述前置打击杆和所述后置打击杆相互靠近的一侧的中间分别设置有一个凹槽，所述的连接链的两头分别连接在前置打击杆和所述后置打击杆的凹槽里面。4.根据权利要求1所述的材料密实度的压杆测量装置，其特征在于，所述前置打击杆的长度l1、前置打击杆后置打击杆之间的间隙长度d的约束关系为l1/...
【专利技术属性】
技术研发人员：宗周红，韩靖，钱海敏，刘路，院素静，甘露，潘亚豪，吴睿，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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