霍普金森杆混凝土材料双面剪切试验装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种霍普金森杆混凝土材料双面剪切试验装置及其使用方法，包括透射杆，透射杆前端上套有与透射杆相固定的空心套筒，所述空心套筒前端上固定连接有实心圆台，所述实心圆台前端设有入射杆，所述入射杆后端与实心圆台之间夹设有双面剪切试件，所述透射杆后端上固定有吸收杆。本发明专利技术结构简单，设计合理，大幅度扩大了构件截面尺寸，能在霍普金森杆上实现混凝土材料双面剪切试验，更能有效反映混凝土实际动态剪切性能，稳定性高且使用性强，提高试验效率，具有创新性。

Double-sided Shear Test Device for Hopkinson Bar Concrete Material and Its Application Method

【技术实现步骤摘要】
霍普金森杆混凝土材料双面剪切试验装置及其使用方法
本专利技术涉及一种霍普金森杆混凝土材料双面剪切试验装置及其使用方法。
技术介绍
目前分离式的霍普金森压杆（SHPB）技术被认为是测量固体材料动态特性的最有效的方法之一，且装配式混凝土结构在承受地震荷载作用时的应变率在霍普金森杆可测试范围内，同时考虑双面剪切试件对称性，受力均匀性，采用霍普金森杆进行装配式叠合梁双面剪切试验。由于混凝土材料所含粗骨料尺寸较大和材质的不均匀性，导致小试件测量结果不能对其宏观统计规律实现有效反映，为保证试验数据的有效性，一般采用增大试件尺寸的方法减小试验误差，因此SHPB试验装置的压杆截面尺寸呈现出增大的趋势。目前霍普金森压杆压杆直径一般为50~100mm，当进行混凝土双面剪切试验时，由于受到压杆截面尺寸的限制，双面剪切试件的尺寸偏小，不利于实际的面内动态剪切性能。一些较早的试验装置通过改变输入杆的截面尺寸以达到相同的测试效果（变截面压杆）。但是，增大压杆的截面尺寸同时也会增大应力波在压杆中的横向惯性并导致其弥散效应的增加，也使得试件与压杆杆端面的摩擦效应更加明显。梅叶尔（压缩载荷下低合金钢的绝热剪切强度，冲击波和高应变率现象在合金领域的应用，梅叶尔编辑，纽约，1986:647-657.）利用轴向冲击压缩来实现剪切加载的帽形结构试样，通过试样自剪切的设计来测定材料局部位置的冲击剪切破坏强度。该方法所需试样结构复杂，制备难度大，特别是对复合材料等各向异性材料则较难实现，试样本身的复杂性也使得试验和数据处理更加复杂和困难。基于以上金属材料的动态剪切装置，现有的SHPB试验装置截面尺寸较小，限制混凝土试件尺寸，进行混凝土材料双面剪切试验效果不佳，无法更加有效反应混凝土剪切面宏观动态性能。
技术实现思路
本专利技术对上述问题进行了改进，即本专利技术要解决的技术问题是提供一种霍普金森杆混凝土材料双面剪切试验装置及其使用方法，拆卸简单且使用方便。本专利技术的具体实施方案是：提供一种霍普金森杆混凝土材料双面剪切试验装置及其使用方法，包括透射杆，透射杆前端上套有与透射杆相固定的空心套筒，所述空心套筒前端上固定连接有实心圆台，所述实心圆台前端设有入射杆，所述入射杆后端与实心圆台之间夹设有双面剪切试件。进一步的，实心圆台包括上圆面及下圆面，所述上圆面直径小于下圆面，实心圆台的上圆面与空心套筒固定连接，空心套筒与透射杆插接配合，所述透射杆后端还固定有吸收杆。进一步的，所述实心圆台与空心套筒为一体式。进一步的，所述空心套筒内径大于透射杆外径，所述透射杆端部上缠绕有用于填充空心套筒与透射杆之间间隙的生带料，空心套筒与透射杆连接后，透射杆与套筒连接处缠绕有用于将透射杆与空心套筒加以固定的强力胶带。进一步的，入射杆、双面剪切试件、实心圆台、套筒、透射杆以及吸收杆中心线位于同一水平线。进一步的，所述实心圆台与空心套筒材质均为Q235钢。进一步的，所述入射杆前端设有子弹以及驱动子弹发射的发射装置。进一步的，所述吸收杆后端设有用于耗减运动能量的阻尼器。进一步的，所述射杆及透射杆上设有应变片，应变片分别与数据处理系统电连接。进一步的，一种利用如权利要求9所述的一种霍普金森杆混凝土材料双面剪切试验装置的使用方法，包括步骤如下：（1）首先，调节入射杆与透射杆的水平度、同轴度，保证入射杆中心线和透射杆中心线保持同轴及水平；（2）将透射杆端部缠绕上生料带以后，将缠绕有生料带一端的透射杆插入空心套筒内部固定；（3）在空心套筒及透射杆连接处外部再缠绕上强力胶带，进行进一步加固；（4）将双面剪切试件两端夹顶在入射杆与实心圆台的下圆面之间并固定好，调整双面剪切试件位置，使入射杆、双面剪切试件、实心圆台、空心套筒以及透射杆中心轴线位于同一水平位置上；（5）检查完毕后，驱动发射装置，发射子弹，开始试验；（6）计算机的数据处理系统（虚拟示波器）进行采集、记录、储存相关时域动态应变信号；（7）冲击完成以后，试验数据采集记录完成，取下试件。进一步的，所述入射杆及透射杆上设有应变片，应变片与连接数据处理系统电连接。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本装置设计合理，结构简单，拆装方便，成本低，不影响数据的有效性，稳定性高且使用性强，尤其适用于混凝土等复合型材料的动态剪切性质研究，具有实用性。附图说明图1为本专利技术实施例结构示意图；图2为本专利技术实施例空心套筒与透射杆连接处示意图；图3为本专利技术实施例双面剪切试件结构示意图。图中：1-入射杆，2-透射杆，3-双面剪切试件，31-加载端，32-支撑端，4-实心圆台，41-上圆面，42-下圆面，5-吸收杆，6-子弹，7-阻尼器，8-发射装置，9-数据处理系统，10-空心套筒，11-应变片。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细的说明。实施例：如图1~3所示，本实施例中，提供一种霍普金森杆混凝土材料双面剪切试验装置及其使用方法，包括透射杆2，透射杆2前端上套有与透射杆相固定的空心套筒10，所述空心套筒10前端上固定连接有实心圆台4，所述实心圆台4前端设有入射杆1，所述入射杆1后端与实心圆台4之间夹设有双面剪切试件3。本实施例中，双面剪切试件3包括一个加载端31和两个对称支撑端32，加载端31与支撑端连接部位是矩形剪切区域。本实施例中，实心圆台4包括上圆面41及下圆面42，所述上圆面直径小于下圆面，实心圆台的上圆面与空心套筒10固定连接，空心套筒10与透射杆2插接配合，所述透射杆后端上同轴固定有吸收杆5。本实施例中，所述实心圆台4与空心套筒10还可以是一体式。本实施例中，所述空心套筒10内径大于透射杆2外径，空心套筒内径可以大于透射杆外径2mm，所述透射杆端部上缠绕有生带料，将透射杆缠绕有生料带一端插入空心套筒内部，生料带可以将空心套筒内部与透射杆之间的间隙填满。本实施例中，空心套筒10与透射杆2连接后，透射杆与空心套筒外部连接处缠绕有用于将透射杆与空心套筒加以固定的强力胶带，保证固定强度。本实施例中，入射杆、双面剪切试件、实心圆台、套筒、透射杆以及吸收杆中心线位于同一水平线。本实施例中，实心圆台与空心套筒材质均为Q235钢，经久耐用。本实施例中，所述入射杆1前端设有水平设置的子弹6以及驱动子弹发射的发射装置8。本实施例中，所述吸收杆5后端设有用于耗减运动能量的阻尼器7。本实施例中，所述入射杆1及透射杆2上设有应变片11，位于入射杆及透射杆上的应变片分别与数据处理系统9电连接，数据处理系统9可以是安装在计算机上的虚拟示波器。本实施例中，使用时，首先，调整入射杆1与透射杆2的水平度与同轴度，保证两者水平及同轴，然后将透射杆2端部缠绕上生料带，将透射杆2插入空心套筒10内部固定好，空心套筒10与透射杆2连接位置再缠绕上强力胶带，进行进一步固定，接着，将双面剪切试件3夹在入射杆与实心圆台之间并固定好，并调整双面剪切试件位置，使入射杆、双面剪切试件、实心圆台、空心套筒以及透射杆中心轴线位于同一水平位置，检查完毕后，驱动发射装置，发射子弹，计算机上的数据处理系统（虚拟示波器）采集、记录、储存该次时域动态应变信号，最后，冲击试验完成以后，取下试件即可。本专利技术结构简单，设计合理，操作简单，易拆卸，不影响原装置压杆进行其他材料的冲击试验，成本低，提升试验效本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种霍普金森杆混凝土材料双面剪切试验装置，其特征在于，包括透射杆，透射杆前端上套有与透射杆相固定的空心套筒，所述空心套筒前端上固定连接有实心圆台，所述实心圆台前端设有入射杆，所述入射杆后端与实心圆台之间夹设有双面剪切试件。

【技术特征摘要】
1.一种霍普金森杆混凝土材料双面剪切试验装置，其特征在于，包括透射杆，透射杆前端上套有与透射杆相固定的空心套筒，所述空心套筒前端上固定连接有实心圆台，所述实心圆台前端设有入射杆，所述入射杆后端与实心圆台之间夹设有双面剪切试件。2.根据权利要求1所述的一种霍普金森杆混凝土材料双面剪切试验装置，其特征在于，实心圆台包括上圆面及下圆面，所述上圆面直径小于下圆面，实心圆台的上圆面与空心套筒固定连接，空心套筒与透射杆插接配合，所述透射杆后端还固定有吸收杆。3.根据权利要求2所述的一种霍普金森杆混凝土材料双面剪切试验装置，其特征在于，所述实心圆台与空心套筒为一体式。4.根据权利要求3所述的一种霍普金森杆混凝土材料双面剪切试验装置，其特征在于，所述空心套筒内径大于透射杆外径，所述透射杆端部上缠绕有用于填充空心套筒与透射杆之间间隙的生带料，空心套筒与透射杆连接后，透射杆与套筒连接处缠绕有用于将透射杆与空心套筒加以固定的强力胶带。5.根据权利要求4所述的一种霍普金森杆混凝土材料双面剪切试验装置，其特征在于，入射杆、双面剪切试件、实心圆台、套筒、透射杆以及吸收杆中心线位于同一水平线。6.根据权利要求5所述的一种霍普金森杆混凝土材料双面剪切试验装置，其特征在于，所述实心圆台与空心套筒材质均为Q235钢。...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟宏，吴胜豪，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35