一种检测构件力学性能的试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种检测构件力学性能的试验装置，包括：工作舱，用于安置试验构件，所述工作舱内能够产生极端低温环境；热加载系统，设置在位于所述工作舱一侧，用于对所述工作舱进行热载荷的加载；内部机械荷载加载系统，设置在所述工作舱内部，与所述试验构件相连，用于向所述试验构件施加机械载荷；外部机械荷载加载系统，与所述内部机械荷载加载系统，用于向所述内部机械荷载加载系统施加机械载荷；温度控制系统，与所述工作舱相连，用于控制所述工作舱中的温度升降及保证温度的均匀度；测试系统，与所述试验构件相连，用于测试所述试验构件的力学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在深冷环境下测试温度对材料或构件的力学性质影响的试验装置，特别涉及超低温下进行钢筋混凝土试件的力学性能测试的试验装置。
技术介绍
大型气体存储设施需要在低温环境运行工作。例如存储乙烯需在-103.7℃环境，存储LNG(液化天然气)需在-165℃环境。外太空的探索也涉及超低温的环境，例如月球表面最低温度达零下183℃。南北极极寒地区也是低温环境，最低温度达-80℃。随着人类社会的发展，对能源及其他材料的需求增加，如可燃冰的开采需要大量的存储设施；对外太空及极地的探索活动也不断的增加，因此对超低温环境下运行的材料需求也越来越多。钢筋混凝土材料是常用的廉价的材料之一，在大型低温储罐中经常使用。温度对钢筋混凝土性能的影响及在超低温环境中钢筋混凝土的性能如何？是我们建造超低温运行设施必须考虑的问题。为了解像钢筋混凝土这类材料在极端低温环境下的特性，需要在超低温环境下测试其力学性能，以及测试温度变化对材料或试件的力学性能影响。目前，针对极端温度环境下试件性能试验的装置，一般都由研究单位自行研制或委托有关工厂设计、制造。由于各单位确定研究的温度范围，试验内容和方法，以及试件的形状和尺寸等方面的差别，已有试验设备的配置和构造大相径庭，且在性能方面仍有不足。现具体总结如下：MaterialsandDesign发表的《MechanicalpropertiesofnormalstrengthmildsteelandhighstrengthsteelS690inlowtemperaturerelevanttoArcticenvironment》以及《低温建筑技术》发表的《超低温环境下钢筋力学性能测试装置研制》，可以实现在温度箱内直接对试件加载试验。但受到温度箱体积及加载装置条件等方面限制，此类设备多用于对钢筋或钢绞线等的材料性能试验研究，难以针对钢筋混凝土等大型结构试件开展超低温环境下力学性能研究。《低温建筑技术》发表的《超低温混凝土降温回温曲线的试验研究》中，提出了一套超低温加载环境系统，其中通过在超低温加载试验箱的上下面设置圆形加压口，使用自行设计制作的加压头传递外部力学试验机荷载，将试块放在箱内与压头接触进行压力试验。中国专利“一种用于力学试验的高低温装置”(专利号201410531129.5)，提出将高低温试验箱与力学试验机结合，将夹具与力学试验机相连，通过把耐高低温夹具连同所夹试件移入上下带口的高低温试验箱，由此实现高低温环境下试件的力学试验。这类装置虽然理论上可以实现对大型钢筋混凝土试件在低温环境下进行力学加载试验，但其存在的问题体现在：由于加压头或夹具直接与力学试验机相连，导致试验箱中温度变化时，加压头或夹具会将温度通过试件传递给力学试验机。尤其是针对超低温环境的模拟，从试验箱内部导出的超低温不但对力学试验机造成损害，还会降低试验箱内降温效率，导致通氮量增加，降温成本大幅度提高。此外，上述已有设备还存在的问题为：极端温度与力同时调整作用下试件的应变值无法准确获知。由于通常材料的变形(应变)传感器无法在极端低温环境下工作，因此多采用间接方式测量极端温度作用下试件的应变值。比如在试件两端受力压头上各安装伸出试验箱的外伸臂，由此将试件的变形转移至温度箱外。这种间接测量方式，难以获得钢筋及混凝土最直观应变数据，给温度和力相互独立调整作用下钢筋混凝土截面应力重分布情况的精确研究造成障碍。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种用于极端低温度(可达-180℃)环境测试钢筋混凝土构件的力学性能和测试温度变化对钢筋混凝土构件力学性能影响的试验装置，用于解决了机械荷载加载和热荷载加载之间的相互耦合影响。为达上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种检测构件力学性能的试验装置，包括：工作舱，用于安置试验构件，所述工作舱内能够产生极端低温环境；热加载系统，设置在位于所述工作舱一侧，用于对所述工作舱进行热载荷的加载；内部机械荷载加载系统，设置在所述工作舱内部，与所述试验构件相连，用于向所述试验构件施加机械载荷；外部机械荷载加载系统，与所述内部机械荷载加载系统，用于向所述内部机械荷载加载系统施加机械载荷；温度控制系统，与所述工作舱相连，用于控制所述工作舱中的温度升降及保证温度的均匀度；测试系统，与所述试验构件相连，用于测试所述试验构件的力学性能。根据本专利技术提出的一种检测构件力学性能的试验装置，其中，所述热加载系统包括蒸发器、加热管和风轮，设置在所述工作舱一侧的混气舱的墙壁上，所述加热管用于提供所需的热量，所述蒸发器用于对工作舱内产生的水分进行蒸发，所述风轮在电机的带动下旋转以均匀分散热量。根据本专利技术提出的一种检测构件力学性能的试验装置，其中，所述内部机械载荷加载系统包括：加载夹具，用于夹持在所述试验构件的中间部位；内部支撑，设置在所述试验构件的下方，所述内部支撑的两端分别向上设置有支座，用于支承所述试验构件的两端部位；所述内部支撑的两端还向下延伸出两支承柱，所述两支承柱穿出所述工作舱的外壳固定在两橡胶支座上；内部传力装置，其通过一套杆与所述加载夹具相连，向所述加载夹具传递荷载。根据本专利技术提出的一种检测构件力学性能的试验装置，其中，所述外部机械载荷加载系统包括与所述内部传力装置相连的外部传力装置，所述外部传力装置受到外部加载的机械荷载，从而向所述内部传力装置传递荷载。根据本专利技术提出的一种检测构件力学性能的试验装置，其中，所述外部加载的机械荷载通过液压系统或者砝码实现。根据本专利技术提出的一种检测构件力学性能的试验装置，其中，所述工作舱的底部外层设置有保温层。根据本专利技术提出的一种检测构件力学性能的试验装置，其中，所述加载夹具为井字形夹具，其上侧为可转动的滚轴套杆，所述试验构件通过所述滚轴套杆支撑在所述内部支撑上。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术解决了以前类似的试验装置无法同时或单独调整热荷载和机械荷载问题。类似的试验装置在温度荷载对机械荷载有较大的影响。本专利技术的试验装置在热荷载施加时影响机械荷载，机械荷载施加时不影响热荷载，因此热荷载和机械荷载相互独立，没有耦合。类似的试验装置热荷载和机械荷载间有耦合效应。2、本专利技术试验装置在试验过程中，在施加热荷载或施加机械荷载时不必移动试验构件或试验构件的环境，保证了试验结果的准确性。3、类似的试验装置主要是进行试件试验，本专利技术的试验装置可进行构件试验。构件的尺寸远远大于试件的尺寸。在尺度上与实际构件在同一量级。4、测试系统可以测试在极端温度环境下温度和机械荷载改变过程中，构件上的一些力学响应的的过程曲线。便于研究极端温度环境下构件的力学性能及温度对构件的力学性能的影响。附图说明图1是对受弯试件加载及测试的超低温试验装置的结构示意图；图2是对轴拉试件加载及测试的超低温试验装置的结构示意图；图3(a)和(b)分别为受弯加载夹具与内部传力装置上端头的连接结构平视图和侧视图；图4(a)和(b)分别为轴拉加载夹具与内部传力装置上端头的连接结构平视图和侧视图；图5(a)和(b)分别为内部传力装置的平视图和侧视图；图6(a)和(b)分别为外部传力装置的平视图和侧视图；图7是内部传力装置与外部传力装置的连接剖视图；图8是内部支撑柱脚与外部支撑装置之间的支承连接剖视图。附图标记说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测构件力学性能的试验装置，其特征在于，包括：工作舱，用于安置试验构件，所述工作舱内能够产生极端低温环境；热加载系统，设置在位于所述工作舱一侧，用于对所述工作舱进行热载荷的加载；内部机械荷载加载系统，设置在所述工作舱内部，与所述试验构件相连，用于向所述试验构件施加机械载荷；外部机械荷载加载系统，与所述内部机械荷载加载系统，用于向所述内部机械荷载加载系统施加机械载荷；温度控制系统，与所述工作舱相连，用于控制所述工作舱中的温度升降及保证温度的均匀度；测试系统，与所述试验构件相连，用于测试所述试验构件的力学性能。

【技术特征摘要】
1.一种检测构件力学性能的试验装置，其特征在于，包括：工作舱，用于安置试验构件，所述工作舱内能够产生极端低温环境；热加载系统，设置在位于所述工作舱一侧，用于对所述工作舱进行热载荷的加载；内部机械荷载加载系统，设置在所述工作舱内部，与所述试验构件相连，用于向所述试验构件施加机械载荷；外部机械荷载加载系统，与所述内部机械荷载加载系统，用于向所述内部机械荷载加载系统施加机械载荷；温度控制系统，与所述工作舱相连，用于控制所述工作舱中的温度升降及保证温度的均匀度；测试系统，与所述试验构件相连，用于测试所述试验构件的力学性能。2.根据权利要求1所述的一种检测构件力学性能的试验装置，其特征在于，所述热加载系统包括蒸发器、加热管和风轮，设置在所述工作舱一侧的混气舱的墙壁上，所述加热管用于提供所需的热量，所述蒸发器用于对工作舱内产生的水分进行蒸发，所述风轮在电机的带动下旋转以均匀分散热量。3.根据权利要求1所述的一种检测构件力学性能的试验装置，其特征在于，所述内部机械载荷加载系统包括：加载夹具，用...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡元奇，郑建华，李金光，李扬，易宝生，宋延杰，姚国明，曹力慧，武海坤，李航，
申请(专利权)人：中国寰球工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11