一种可模拟冻融温度载荷下试件力学性能的试验箱制造技术

本发明专利技术公开了一种可模拟冻融温度下试件力学性能的试验箱，包括箱体本体，该试验箱包括温度控制系统、应力加载系统和环境模拟系统；所述温度控制系统包括制冷装置和加热装置，所述制冷装置和加热装置均位于箱体本体内壁；所述应力加载系统位于箱体本体的顶部且应力加载系统包括应力加载装置和试件固定端，所述应力加载装置位于箱体本体顶部外部，所述试件固定端与应力加载装置固定且延伸至箱体本体内部。通过该试验箱不仅可实现在冻融温度载荷下试验的力学性能的试验，也可通过调整模拟在高低温、不同湿度、降雨及光照或不同环境状态下的力学性能试验，保证测试结果的准确，减小误差。

A test box for simulating mechanical properties of specimens under freeze-thaw temperature load

【技术实现步骤摘要】
一种可模拟冻融温度载荷下试件力学性能的试验箱
本专利技术涉及力学性能试验领域，具体涉及一种可模拟冻融温度载荷下试件力学性能的试验箱。
技术介绍
冻融，是指土层由于温度降到零度以下和升至零度以上而产生冻结和融化的一种物理地质作用和现象。我国多属于季节性冻土类型，冬季冻结，夏季消融，冰对岩石裂隙两壁便产生巨大的压力；而当气温回升时，冰便融化，两壁受到的压力骤减，两壁遂向中央推回。在反覆的冻结和融化过程中，岩石的裂隙就会扩大、增多，以致石块被分割出来，这种作用叫冻融作用。然而处于冻融环境中的各种构件承受着各种复杂荷载作用(静力荷载以及交变荷载)。实际上受冻融地区的构件一年遭受一次冻融循环，为了减少对受冻融区域构件力学性能的试验时间，现有技术中采用模拟真实环境的方法，用于快速模拟构件冻融温度载荷下的力学性能。目前对混凝土构件在冻融状态下进行疲劳试验的方法主要为，对混凝土构件进行冻融循环，完成既定次数冻融循环后，然后取出该构件，置于疲劳测试装置上，进行疲劳测试；然后使构件自然解冻，温度升至零度以上，再进行疲劳测试，这种做法只能实现对混凝土构件冻融后的疲劳测试，无法实时进行，因此，测试结果不够准确，对工程实际应用造成很大误差。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提出一种可模拟冻融温度载荷下试件力学性能的试验箱，通过该试验箱不仅可实现在冻融温度载荷下试验的力学性能的试验，也可通过调整模拟在高低温、不同湿度、降雨及光照或不同环境状态下的力学性能试验，保证测试结果的准确，减小误差。为了达到上述的目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种可模拟冻融温度下试件力学性能的试验箱，包括箱体本体，该试验箱包括温度控制系统、应力加载系统和用于模拟真实环境的环境模拟系统；所述温度控制系统包括制冷装置和加热装置，所述制冷装置和加热装置均位于箱体本体内壁；所述应力加载系统位于箱体本体的顶部且应力加载系统包括应力加载装置和试件固定端，所述应力加载装置位于箱体本体顶部外部，所述试件固定端与应力加载装置固定且延伸至箱体本体内部。进一步的是，所述环境模拟系统包括湿度控制装置、环境控制装置、降雨模拟装置、光照模拟装置和空气循环装置；所述湿度控制装置和环境控制装置均位于箱体本体底部，空气循环装置位于箱体本体内部顶部，降雨模拟装置和光照模拟装置均位于箱体本体内部。进一步的是，所述制冷装置包括多个设置于箱体本体内壁中且均用于通入冷流体的冷流管，所述冷流管均匀分布在箱体本体内壁；所述加热装置包括多个设置于箱体本体内壁中且用于通入热气流的加热管，所述加热管均匀分布在箱体本体内壁且与各个冷流管分隔布置。进一步的是，所述降雨模拟装置包括多个降雨模拟器及用于固定降雨模拟器的固定架，所述固定架呈圆环状且固定在箱体本体内侧壁顶部，多个降雨模拟器均匀分布在固定架上，所述降雨模拟器均固定在固定架上且围绕固定架转动，所述降雨模拟器均通过出水强度分为多种降雨模式。进一步的是，所述光照模拟装置固定在箱体本体内部顶部且位于空气循环装置的内侧，所述光照模拟装置包括多个可调整光照强度的照射灯，多个照射灯呈环形阵列固定在箱体本体顶部。进一步的是，所述湿度控制系统包括雾化装置和鼓风干燥装置，所述雾化装置和鼓风干燥装置均固定在箱体本体外部底部，所述雾化装置和鼓风干燥装置分别通过管路连接至箱体本体内部；所述箱体本体底部设有空气对流孔；所述环境控制装置固定在箱体本体外部，所述环境控制装置通过管路连接至箱体本体内部，环境控制装置可往箱体本体内部通入酸性气体、碱性液体或腐蚀性气体。进一步的是，所述吹风模拟装置包括三个吹风机，三个吹风机均位于该箱体本体内部后侧壁和两侧壁的中间，三个吹风机的外侧均设有风力控制旋钮，三个吹风机的出风口均设有改变竖直方向的风向的转动叶片；所述转动叶片通过铰链装置固定在出风口处。进一步的是，所述箱体本体内部顶部设有让箱体本体内部空气均匀混合的空气循环装置、用于测量温度的温度探测器和用于测量湿度的湿度探测器。进一步的是，所述箱体本体的侧壁设有侧开门，所述侧开门上设有透明板；该试验箱还包括对温度控制系统、应力加载系统和环境模拟系统进行控制的总控制器。进一步的是，所述试件固定端的端部设有用于固定试件的球铰接座，所述球铰接座包括与试件相连的球座、球体、与应力加载装置相连的压紧杆和锁紧螺帽，所述球座上设有用于放置球体的球形槽，所述球形槽的开口宽度小于球体的直径，所述压紧杆固定在球体上，且压紧杆顶部与试件固定端通过锁紧螺帽进行固定；所述球形槽顶部设有用于保护球体的锁紧螺盖；所述球座为两端组合式结构，球座由两段相同的结构拼接而成。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的试验箱，箱体本体内用作被试验的试件在箱体本体内部模拟真实的冻融环境，并通过应力加载装置对试件加载各种类型的应力，达到在冻融环境下对试件进行力学性能试验的目的；设置于箱体本体中的制冷装置用于对箱体本体中的环境进行制冷，以得到冻融过程中的低温环境，同时通过总控制器控制制冷装置的启停或制冷温度，可使得箱体本体中的温度变化与试件实际工作环境下冻融过程的温度变化相适应；同时，加热装置可对箱体本体内部环境进行加热，以得到冻融过程中的高温环境，同时通过总控制器控制加热装置的启停和加热温度，可使得箱体本体中的温度变化与试件实际工作环境下冻融过程的温度变化相适应；从而使得试件温度变化的过程中，试件在持续受到应力载荷的同时，该试件所处的实验环境更接近于试件所要工作的真实环境，利于冻融温度载荷下试件力学性能模拟的准确性、利于提高冻融温度载荷下试件力学性能模拟的效率和便捷性；通过环境模拟系统的湿度控制装置可对箱体本体内部试件所处环境的湿度进行控制，通过雾化装置往箱体本体内部通入雾化液以及通过鼓风干燥装置往箱体本体内部通入干燥气体，从而达到调整箱体本体内部湿度变化的目的，在不同时间点改变箱体本体中试件所处环境湿度的办法，让试件处在合理的湿度范围内，使得试件所处环境更接近于试件工作过程中的真实环境；环境模拟系统的降雨模拟装置可通过对不同降雨模拟器的选择实现不同方向的降雨的模拟，并且各个降雨模拟器的转动可实现对不同角度降雨的模拟，各个降雨模拟器也可通过出水强度对所模拟的降雨的强度进行改变，从而模拟更加真实的降雨环境；环境模拟系统的光强模拟装置上的各个照射灯，可达到模拟自然光的目的，并且多个照射灯呈环形阵列固定在箱体本体顶部，可实现模拟试件各个方向分别或均接收不同强度光照的目的，从而能够模拟更加真实的光照环境；提高了冻融温度载荷下试件力学性能模拟准确性的目的；通过环境模拟系统的环境控制装置可往箱体本体内部通入不同性质的液体，可根据不同的情况通入酸性液体、碱性液体或其他腐蚀性介质等，从而改变试件所处试验环境的酸性、碱性、腐蚀性等，从而使得试件所处的箱体本体内部的试验环境更加接近于真实的工作环境，达到进一步提升冻融温度载荷下试件力学性能模拟准确性的目的；通过吹风模拟装置模拟试件在箱体本体中接收风吹的情况，三个吹风机可实现多个方向对试件的风吹的模拟，且可通过各个吹风机的转动叶片调整各个吹风机在竖直方向上的出风方向，从而模拟试件承受多种角度风向的环境，从而使得试件所处的箱体本体内部的试验环境接近于真实的环境，进一步提高了在冻融温度载荷下试件力学性能模拟本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可模拟冻融温度下试件力学性能的试验箱，包括箱体本体(1)，其特征在于：该试验箱包括温度控制系统、应力加载系统和用于模拟真实环境的环境模拟系统；所述温度控制系统包括制冷装置和加热装置，所述制冷装置和加热装置均位于箱体本体(1)内壁；所述应力加载系统位于箱体本体(1)的顶部且应力加载系统包括应力加载装置(3)和试件固定端(4)，所述应力加载装置(3)位于箱体本体(1)顶部外部，所述试件固定端(4)与应力加载装置(3)固定且延伸至箱体本体(1)内部。

【技术特征摘要】
1.一种可模拟冻融温度下试件力学性能的试验箱，包括箱体本体(1)，其特征在于：该试验箱包括温度控制系统、应力加载系统和用于模拟真实环境的环境模拟系统；所述温度控制系统包括制冷装置和加热装置，所述制冷装置和加热装置均位于箱体本体(1)内壁；所述应力加载系统位于箱体本体(1)的顶部且应力加载系统包括应力加载装置(3)和试件固定端(4)，所述应力加载装置(3)位于箱体本体(1)顶部外部，所述试件固定端(4)与应力加载装置(3)固定且延伸至箱体本体(1)内部。2.根据权利要求1所述的试验箱，其特征在于：所述环境模拟系统包括湿度控制装置、环境控制装置(12)、降雨模拟装置、光照模拟装置、吹风模拟装置和空气循环装置(14)；所述湿度控制装置和环境控制装置(12)均位于箱体本体(1)底部，空气循环装置(14)位于箱体本体(1)内部顶部，吹风模拟装置位于箱体本体(1)侧壁，降雨模拟装置和光照模拟装置均位于箱体本体(1)内部。3.根据权利要求2所述的试验箱，其特征在于：所述制冷装置包括多个设置于箱体本体(1)内壁中且均用于通入冷流体的冷流管(5)，所述冷流管(5)均匀分布在箱体本体(1)内壁；所述加热装置包括多个设置于箱体本体(1)内壁中且用于通入热气流的加热管(6)，所述加热管(6)均匀分布在箱体本体(1)内壁且与各个冷流管(5)分隔布置。4.根据权利要求2或3所述的试验箱，其特征在于：所述降雨模拟装置包括多个降雨模拟器(7)及用于固定降雨模拟器(7)的固定架(8)，所述固定架(8)呈圆环状且固定在箱体本体(1)内侧壁顶部，多个降雨模拟器(7)均匀分布在固定架(8)上，所述降雨模拟器(7)均固定在固定架(8)上且围绕固定架(8)转动，所述降雨模拟器(7)均通过出水强度分为多种降雨模式。5.根据权利要求4所述的试验箱，其特征在于：所述光照模拟装置固定在箱体本体(1)内部顶部且位于空气循环装置(14)的内侧，所述光照模拟装置包括多个可调整光照强度的照射灯(9)，多个照射灯(9)呈环形阵列固定在箱体本体(...

【专利技术属性】
技术研发人员：董江峰，贾璞，李诗娴，李浪，王清远，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51