应变砖及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于模型试验的应变砖及其制备方法，应变砖包括应变砖基体、聚氨酯板及应变片。应变砖的基体材料为模型试验中的相似材料，其通过在测量构件表面浇筑相似材料，待达到一定强度后切割生成的应变砖基体，可以完美贴合复杂测量构件的表面。将裁剪成的聚氨酯板逐一粘贴在基体表面，可以根据试验需求，部分包裹或完全包裹基体。最后应变片安装于聚氨酯板上，完成应变砖制作。应变砖贴合复杂测量构件表面，可以准确测量构件表面的压力；聚氨酯板部分包裹应变砖基体，不仅可以保证应变砖的强度，而且可以减小应变砖埋入对模型试验的影响，减小试验误差，提高量测精度。

【技术实现步骤摘要】
应变砖及其制备方法
本专利技术涉及模型试验
，具体涉及一种应变砖及其制备方法。
技术介绍
随着经济建设的快速发展，我国的科学研究事业取得了巨大的进步，极大的加速了我国的现代化进程。模型试验作为一种重要的研究手段，可以控制试验对象的主要参数而不受外界条件和自然条件的限制，得到具有定性或定量性质的试验结果。在开展模型试验的过程中，通常需要测量模型内部某一位置的应力状态。目前，常用的测量元件包括土压力盒和应变砖。土压力盒为金属制品，受力后将在压力盒上方形成板梁结构，这将导致测量介质与土压力盒不能密切接触，进而影响测量结果。另一方面，土压力盒只能测试法线方向的压力值，如果需要测试一点的三维应力状态，往往需要在测点附近布置三个不同方向的土压力盒，这对尺寸较小的模型来说会是一个挑战。此外，土压力盒的造价也相对较高。所以，目前针对模型中一点的应力，部分学者采用应变砖的形式进行测量。应变砖的基材通常要求与模型试验所用的相似材料一致。对于强度较高的相似材料，不会担心应变砖在安装与模型填筑过程中发生破损，但对于强度较低的相似材料，应变砖很容易在安装与模型填筑的过程中发生破损。应变砖一旦发生破损即会失效。针对这一问题，目前有部分学者采用聚氨酯来充当应变砖的基材。聚氨酯作为一种高分子有机材料，具有密度小(相较于)、线弹性等特点。但当前模型试验中，聚氨酯应变砖也存在着以下不足：(1)难以反映真实相似材料聚氨酯材料难以真实反映相似材料的物理力学特性(如强度参数和密度等)，因而制作的应变砖无法准确描述相似材料属性，降低了模型试验精度；不适用于测量相似材料塑性破坏阶段的变形和应力；(2)简单规则形状现有应变砖多为规则的矩形，在模型试验中当需要测试表面形态不规则的测量构件的法向压力时，由于应变砖不能很好的与测量构件的表面贴合，测量结果可能会偏离真实结果，产生试验误差；(3)制作成本高，制作周期长常规应变砖需要专门的浇筑模具和切削工具，且只能制作正方体、长方体形态的简单应变砖。对于较大尺寸应变砖(例如25mm×25mm)，中心聚氨酯凝固过程缓慢，这延长了应变砖的制作周期。因此，有必要针对上述问题，本专利提出了一种贴近复杂相似模型表面的应变砖及其制备方法。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述问题，提供一种贴近相似材料真实力学特性的应变砖及其制备方法。一种应变砖，包括：应变砖基体，采用模型试验中的相似材料制成，且所述应变砖基体贴合测量构件表面与所述测量构件的表面轮廓相适应；聚氨酯板，贴合在所述应变砖基体的表面上，且所述聚氨酯板部分包裹或全包裹所述应变砖基体；应变片，安装于所述聚氨酯板上。在其中一个实施例中，所述聚氨酯板通过粘合剂贴合在所述应变砖基体的表面上。在其中一个实施例中，所述粘合剂为聚氨酯。一种应变砖制备方法，包括以下步骤：采用与模型试验中相同的相似材料制备应变砖基体，且所述应变砖基体贴合测量构件的表面，与测量构件的表面轮廓相适应；制备聚氨酯板；及将应变片安装于所述聚氨酯板上，将所述聚氨酯板贴合到所述应变砖基体的表面上，且将所述聚氨酯板部分包裹或者全包裹在所述应变砖基体表面。在其中一个实施例中，采用与模型试验中的相似材料制备应变砖基体，且所述应变砖基体贴合测量构件的表面，且与测量构件的表面轮廓相适应的步骤具体为：在测量构件的表面浇筑所述相似材料，待所述相似材料具有一定强度后，脱模并切割出指定尺寸的所述应变砖基体。在其中一个实施例中，所述制备聚氨酯板的步骤具体为：在托盘中倒入聚氨酯，然后消除所述聚氨酯内的气体，将消除气泡后的所述聚氨酯置于恒温恒湿的环境中养护至完全凝固，然后在所述聚氨酯上根据所述应变砖基体的轮廓裁剪出所述聚氨酯板。在其中一个实施例中，消除所述聚氨酯内的气体的步骤具体为：将盛有所述聚氨酯的所述托盘置于振动台或消气装置中，以消除所述聚氨酯内的气体。在其中一个实施例中，将应变片安装于所述聚氨酯板上，将所述聚氨酯板贴合到所述应变砖基体的表面上，且将所述聚氨酯板部分包裹或者全包裹在所述应变砖基体表面的步骤之后还包括：通过测量不同厚度的聚氨酯板应变砖的单轴试验曲线和聚氨酯板应变砖的应变曲线，选择与相似材料试件的单轴试验曲线最为接近，且应变砖应力应变曲线波动较小的厚度作为最优聚氨酯板厚度。在其中一个实施例中，将应变片安装于所述聚氨酯板上的步骤具体为：将所述应变片粘贴在所述聚氨酯板上，并在应变片的表面涂抹保护层以保护所述应变片。在其中一个实施例中，将应变片安装于所述聚氨酯板上，将所述聚氨酯板贴合到所述应变砖基体的表面上，且将所述聚氨酯板部分包裹或者全包裹在所述应变砖基体表面的步骤之后还包括：将制备形成的所述应变砖置于模型试验中的测量构件表面，然后浇筑相似材料，完成模型试验的模型制作。上述应变砖及其制备方法，应变砖基体采用模型试验中的相似材料制成，因此可以保证应变砖真实反映相似材料的物理力学特性，能够用于测量相似材料塑性破坏阶段的变形和应力。聚氨酯板环形包裹或全包裹应变砖基体，可以保证应变砖的强度，避免应变砖在安装和模型填筑过程中发生破损，可以减小应变砖埋入对模型试验的影响，减小试验误差，提高量测精度。应变砖基体贴合测量构件的表面，与测量构件的轮廓相适应，应变砖基体能够良好贴合复杂测量构件的表面，可以准确测量构件表面的压力。附图说明图1为一实施方式中应变砖的结构示意图；图2为另一实施方式中应变砖的结构示意图；图3为一实施方式中应变砖制备方法的流程图；图4为在测量构件表面预定位置形成应变砖基体的示意图；图5为将应变砖基体从相似材料中取出的示意图；图6为将盛有聚氨酯的托盘置于振动台中消气的示意图；图7为将盛有聚氨酯的托盘置于高压消气装置中消气的示意图；图8为在聚氨酯上裁剪出聚氨酯板的示意图；图9为聚氨酯板贴合到应变砖基体上的示意图；图10为应变砖装入到测量构件表面相似材料内的示意图；图11为将应变砖置于试件内的示意图；图12为含有应变砖的试件进行测试的示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此专利技术不受下面公开的具体实施的限制。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。除非本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应变砖，其特征在于，包括：/n应变砖基体，采用模型试验中的相似材料制成，且所述应变砖基体贴合测量构件表面与所述测量构件的表面轮廓相适应；/n聚氨酯板，贴合在所述应变砖基体的表面上，且所述聚氨酯板部分包裹或全包裹所述应变砖基体；/n应变片，安装于所述聚氨酯板上。/n

【技术特征摘要】
1.一种应变砖，其特征在于，包括：
应变砖基体，采用模型试验中的相似材料制成，且所述应变砖基体贴合测量构件表面与所述测量构件的表面轮廓相适应；
聚氨酯板，贴合在所述应变砖基体的表面上，且所述聚氨酯板部分包裹或全包裹所述应变砖基体；
应变片，安装于所述聚氨酯板上。


2.根据权利要求1所述的应变砖，其特征在于，所述聚氨酯板通过粘合剂贴合在所述应变砖基体的表面上。


3.根据权利要求2所述的应变砖，其特征在于，所述粘合剂为聚氨酯。


4.一种应变砖制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用与模型试验中相同的相似材料制备应变砖基体，且所述应变砖基体贴合测量构件的表面，与测量构件的表面轮廓相适应；
制备聚氨酯板；及
将应变片安装于所述聚氨酯板上，将所述聚氨酯板贴合到所述应变砖基体的表面上，且将所述聚氨酯板部分包裹或者全包裹在所述应变砖基体表面。


5.根据权利要求4所述的应变砖制备方法，其特征在于，采用与模型试验中的相似材料制备应变砖基体，且所述应变砖基体贴合测量构件的表面，且与测量构件的表面轮廓相适应的步骤具体为：
在测量构件的表面浇筑所述相似材料，待所述相似材料具有一定强度后，脱模并切割出指定尺寸的所述应变砖基体。


6.根据权利要求4所述的应变砖制备方法，其特征在于，所述制备聚氨酯板的步骤具体为：
在托盘中倒入聚氨酯，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘新荣，杜立兵，韩亚峰，邓志云，钟祖良，周小涵，梁宁慧，李鹏，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50