本发明专利技术公开了一种CFRP材料力学性能的试验装置及测试方法，包括支撑组件，数据采集系统，以及安装于支撑组件上的张拉组件和传感组件；所述张拉组件与CFRP材料配合连接，通过动力驱动对CFRP材料施加拉应力；所述传感组件与张拉组件配合连接，对千斤顶对CFRP材料进行张拉时，采集拉伸过程中的拉力及位移数据；所述传感组件与终端的数据采集系统进行信号连接，将采集的拉力和位移数据实时传输给数据采集系统进行采集及计算，来判定CFRP材料的力学性能。本方案能够不受场地限制，可以在工程施工现场应用；大大提高了力学性能测试的适用性。大大提高了力学性能测试的适用性。大大提高了力学性能测试的适用性。
【技术实现步骤摘要】
一种CFRP材料力学性能的试验装置及测试方法
[0001]本专利技术涉及土木工程加固
，具体涉及一种工程CFRP材料的力学性能的试验装置及测试方法。
技术介绍
[0002]由于结构老化，腐蚀，超载等原因，桥梁等结构面临开裂，变形等问题而无法继续使用，严重还会危及行车安全。这个问题在全球范围内均广泛存在，目前结构的修复和加固已经成为相关领域的重要研究问题。在过去的几十年中，已经对不同的加固方法进行了大量的研究，以期通过提高结构的承载能力或改善结构的工作性能来延长其使用寿命。对旧有结构进行加固和修复，不仅可以避免重建新结构的巨大浪费，还可以减少拆建工程对社会，环境和经济的不利影响，最终提高建筑结构的可持续性。
[0003]CFRP具有出色的力学性能、疲劳性能和耐久性，目前已经广泛应用于土木结构的加固工程，且取得了良好的加固效果。关于非预应力的CFRP加固钢筋混凝土梁的试验结果表明，混凝土梁破坏时，CFRP应变仅为其极限应变的30％～60％，未能充分发挥材料的轻质高强的特点。
[0004]体外预应力加固是一种理想的加固方法，一方面它能显著提高结构承载能力，改善结构受力状态，增大结构刚度；另一方面，其成本较低，可以在不影响结构正常使用的条件下进行加固，操作简便灵活。
[0005]利用CFRP材料的体外预应力加固方法是最近几年发展起来的一种新型加固方法，已经被验证具有良好的加固效果，且可以有效解决材料强度无法充分利用的问题。目前，关于CFRP材料的力学性能测试多是依靠材料试验机。但是，材料试验机价格昂贵且只能固定在实验室，加固工程现场难以应用，因此适用性大大降低。
[0006]由此可见，如何提高CFRP材料的力学性能测试装置的适用性为本领域需解决的问题。
技术实现思路
[0007]针对于现有工程CFRP材料的力学性能的试验装置存在适用性低的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种CFRP材料力学性能的试验装置及测试方法，其能够不受场地限制，可以在工程施工现场应用；在此基础上，还给出了基于本方案中试验装置的试验方法，大大提高了力学性能测试的适用性，很好地克服了现有技术所存在的问题。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种CFRP材料力学性能的试验装置，包括支撑组件，数据采集系统，以及安装于支撑组件上的张拉组件和传感组件；所述张拉组件与CFRP材料配合连接，通过动力驱动对CFRP材料施加拉应力；所述传感组件与张拉组件配合连接，对千斤顶对CFRP材料进行张拉时，采集拉伸过程中的拉力及位移数据；所述传感组件与终端的数据采集系统进行信号连接，将采集的拉力和位移数据实时传输给数据采集系统进行采集及计算，来判定CFRP材料的力学性能。
[0009]进一步地，所述支撑组件包括两个支撑边框，支撑底板，支撑中板以及支撑顶板；所述两个支撑边框对称设置；所述支撑底板，支撑中板以及支撑顶板依次沿着支撑边框从下到上等距设置于两个支撑边框之间并与两侧的支撑边框进行连接。
[0010]进一步地，所述支撑底板，支撑中板以及支撑顶板相互之间留有一定距离的安装空间；所述支撑顶板，支撑中板上对称设有若干穿孔；所述支撑底板中间设有通孔。
[0011]进一步地，所述张拉组件包括若干张拉螺杆，张拉底板，张拉顶板，千斤顶固定槽和千斤顶；
[0012]所述张拉底板设置于支撑底板和支撑中板之间；所述张拉顶板设置于支撑顶板和支撑中板之间；所述张拉底板和张拉顶板上分别对应支撑顶板，支撑中板设有若干的穿孔；所述张拉底板中间设有与支撑底板上对应的通孔；
[0013]所述若干张拉螺杆分别对应穿孔依次贯穿支撑顶板，张拉顶板，支撑中板，张拉底板，形成张拉顶板和张拉底板之间的传动组件；
[0014]所述千斤顶固定槽设置于支撑中板上并位于两侧张拉螺杆之间，所述千斤顶设置于千斤顶固定槽上并与上方的张拉顶板贴合。
[0015]进一步地，将CFRP材料放置于支撑底板与张拉底板之间，两端分别穿过支撑底板和张拉底板上的通孔并通过设置锚具进行固定。
[0016]进一步地，所述传感组件包括位移传感器固定槽，位移传感器和压力传感器；所述位移传感器固定槽位于支撑顶板和张拉顶板之间并设置于支撑顶板上，将位移传感器与位移传感器固定槽配合连接；所述压力传感器与位移传感器配合连接并与张拉顶板进行贴合设置。
[0017]进一步地，所述数据采集系统采集传感组件所传输的数据，并根据采集的数据对固定材料的应力应变值和力学性能进行计算。
[0018]进一步地，所述应力应变值的计算满足于以下公式：
[0019]CFRP材料的应力为σ＝F/A，应变为ε＝L/l0；
[0020]其中，F为传感组件对千斤顶采集的拉力数据；A为CFRP材料的截面积；L为传感组件对千斤顶采集的位移数据；l0为CFRP材料的长度。
[0021]进一步地，所述力学性能的计算满足于以下公式：
[0022]CFRP材料的弹性模量E＝σ
e
/ε
e
，极限强度f
u
＝F
u
/A，极限伸长率ε
u
＝L
u
/l0；
[0023]其中σ
e
和ε
e
为应力—应变曲线的比例直线段对应的应力值和应变值，F
u
为CFRP材料断裂时压力传感器的最大压力值，L
u
为CFRP材料断裂时位移传感器的最大位移值。
[0024]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种CFRP材料力学性能试验装置的测试方法，基于上述所述的工程CFRP材料的力学性能试验装置实现，包括：
[0025]将被试CFRP材料安装于支撑底板和张拉底板之间并通过锚具将两端固定；
[0026]启动千斤顶对CFRP材料施加拉应力；
[0027]压力传感器和位移传感器在千斤顶对CFRP材料施加拉应力的过程中，对千斤顶全程采集拉力数据和位移数据，并将采集的拉力和位移数据传输给数据采集系统；
[0028]数据采集系统收集拉力数据和位移数据后，通过计算得出CFRP材料的力学性能。
[0029]本专利技术提供的CFRP材料力学性能的试验装置及测试方法，其通过千斤顶与传感组件配合，在千斤顶对被试件进行施压时，传感组件对施压过程中的压力和位移数据采集后
进行计算来得出被试件的力学性能，此装置和方法不受场地限制，可以在工程施工现场应用，大大提高了力学性能测试的适用性。
附图说明
[0030]以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本专利技术。
[0031]图1为本CFRP材料的力学性能的试验装置的整体结构示意图；
[0032]图2为本CFRP材料的力学性能试验装置的试验方法流程示意图。
[0033]下面为附图中部件标注说明：
[0034]11.支撑边框12.支撑底板13.支撑中板14.支撑顶板21.张力螺杆22.张拉底板23.张拉顶板24本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种CFRP材料力学性能的试验装置，其特征在于，包括支撑组件，数据采集系统，以及安装于支撑组件上的张拉组件和传感组件；所述张拉组件与CFRP材料配合连接，通过动力驱动对CFRP材料施加拉应力；所述传感组件与张拉组件配合连接，对千斤顶对CFRP材料进行张拉时，采集拉伸过程中的拉力及位移数据；所述传感组件与终端的数据采集系统进行信号连接，将采集的拉力和位移数据实时传输给数据采集系统进行采集及计算，来判定CFRP材料的力学性能。2.根据权利要求1所述的一种CFRP材料力学性能的试验装置，其特征在于，所述支撑组件包括两个支撑边框，支撑底板，支撑中板以及支撑顶板；所述两个支撑边框对称设置；所述支撑底板，支撑中板以及支撑顶板依次沿着支撑边框从下到上等距设置于两个支撑边框之间并与两侧的支撑边框进行连接。3.根据权利要求2所述的一种CFRP材料力学性能的试验装置，其特征在于，所述支撑底板，支撑中板以及支撑顶板相互之间留有一定距离的安装空间；所述支撑顶板，支撑中板上对称设有若干穿孔；所述支撑底板中间设有通孔。4.根据权利要求1～3中任意一项所述的一种CFRP材料力学性能的试验装置，其特征在于，所述张拉组件包括若干张拉螺杆，张拉底板，张拉顶板，千斤顶固定槽和千斤顶；所述张拉底板设置于支撑底板和支撑中板之间；所述张拉顶板设置于支撑顶板和支撑中板之间；所述张拉底板和张拉顶板上分别对应支撑顶板，支撑中板设有若干的穿孔；所述张拉底板中间设有与支撑底板上对应的通孔；所述若干张拉螺杆分别对应穿孔依次贯穿支撑顶板，张拉顶板，支撑中板，张拉底板，形成张拉顶板和张拉底板之间的传动组件；所述千斤顶固定槽设置于支撑中板上并位于两侧张拉螺杆之间，所述千斤顶设置于千斤顶固定槽上并与上方的张拉顶板贴合。5.根据权利要求4所述的一种CFRP材料力学性能的试验装置，其特征在于，将CFRP材料放置于支撑底板与张拉底板之间，两端分别穿过支撑底板和张拉底板上的通孔并通过设置锚具进行固定。6.根据权利要求1或3或4中所述的一种CFRP材料力学性能的试验装置，其特征在于，所述传感组件包括位移传感器固定槽，位移传感器和压力传...
【专利技术属性】
技术研发人员：许国文，姜旭，白洁，熊浩，亓立刚，葛杰，强旭红，陈龙龙，
申请(专利权)人：中国建筑第八工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。