准脆性水泥基材料压缩应力-应变全曲线测试装置及其测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种准脆性水泥基材料压缩应力

【技术实现步骤摘要】
准脆性水泥基材料压缩应力
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应变全曲线测试装置及其测试方法


[0001]本专利技术属于水泥基材料试验
，具体涉及一种准脆性水泥基材料压缩应力
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应变全曲线测试装置及其测试方法。

技术介绍

[0002]准脆性水泥基材料的完整压缩应力
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应变关系是混凝土结构分析和设计时需要考虑的重要参数，获取压缩应力
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应变全曲线对于更好地理解水泥基材料的压缩性能，进而指导其在结构工程中的应用至关重要。
[0003]传统的水泥基压应变测量方法主要有直接测量混凝土试件应变或测量上下加载平面间的位移从而间接换算得压缩变形两种方法。上述两种方法各自存在下述问题：1、通过在试件表面直接粘贴应变片往往仅能测量试件压缩的弹性范围内的应变，当压缩荷载达到峰值应力开裂后无法进行监测；2、试件表面直接加持应变计，试件受压出现裂纹或是由于横向泊松效应而变形时，应变计和试件之间会不可避免的出现滑移从而影响下降段曲线的准确性，无法获取压缩全曲线。
[0004]基于上述传统方法存在的缺陷，目前已有的专利号CN207300737U、专利号CN209559664U和专利号CN109870359A的
技术实现思路
均采用位移传感器测量上下加载面的相对位移，并以此计算试件的应变，上述方法虽避免了滑移的影响，但由于试件端区效应导致加载平面与试件的上下表面并非完全贴合，测得的上升段曲线压缩值远高于真实值。与此同时，水泥基材料的脆性特征导致其峰值荷载后极易出现脆性破坏，试件刚度显著下降，进而导致测试机构的弹性能瞬间加载至试件上，无法获取试件峰值荷载后的准确压缩变形。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术存在的上述技术问题，本专利技术提供一种便于测试拆装、测量数据准确的准脆性水泥基材料压缩应力
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应变全曲线测试装置及其测试方法，本专利技术利用引伸计直接测量得到的应变数据对LVDT位移计的应变数据进行修正，可以消除直接测量的方法中由于试件受压开裂或横向变形造成应变计和试件之间的滑移而产生的误差，从而获得准确的压缩应力
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应变全曲线。
[0006]本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种准脆性水泥基材料压缩应力
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应变全曲线测试装置，其特征在于，包括竖向加载机构、变形测量机构、控制采集机构；
[0008]竖向加载机构，包括液压伺服试验机，液压伺服试验机包括横梁、底座以及支撑在横梁与底座之间的立柱，横梁的底部设置有顶板，顶板的上端利用与之匹配的碟形弹簧固定于横梁的底部，底座上固设有底板，底板与底座之间设置有用于测量混凝土试件所受荷载的压力传感器，底板通过球铰固定在压力传感器上，混凝土试件位于底板和顶板之间；
[0009]变形测量机构，包括具有用于测量混凝土试件变形的引伸计和具有用于测量底板
与顶板间位移的LVDT位移计，引伸计夹持在混凝土试件左右两侧的中部；LVDT位移计的下端通过磁性表座固定于底板上，上端顶住顶板；
[0010]控制采集机构，包括具有用于控制液压伺服试验机的控制器以及用于采集压力传感器、引伸计和LVDT位移计信号的采集仪，控制器和采集仪均连接在一电脑上，电脑用于实时控制和数据储存；采集仪将采集到的荷载信号、变形信号以及位移数据传输到电脑上进行储存和分析，控制器控制液压伺服试验机的横梁向下移动并对混凝土试件进行加载，将获取的加载信息输送到电脑上进行储存和分析，最终将测量得到的实验数据计算出混凝土真实应变ε，计算方法见下式：
[0011][0012]其中，L为混凝土试件长度L；σ为压力传感器测量得到的应力值，Δ1为引伸计测量得到混凝土试件变形值，弹性模量E1计算方法为：Δ2为LVDT位移计测量得到混凝土试件变形；弹性模量E2，弹性模量E2计算方法为：
[0013]进一步的，所述控制器控制液压伺服试验机横梁向下移动对试件进行加载的方式采用位移控制加载方式，加载速度范围为0.1～100mm/min，试件的峰值荷载应处于液压伺服试验机最大加载力值的20～80％之间。
[0014]进一步的，所述引伸计设置两个，两个所述引伸计对称夹持在混凝土试件左右两侧的中部，并通过橡皮筋固定于混凝土试件中部，引伸计的量程为
±
5mm。
[0015]进一步的，所述LVDT位移计设置两个，且与所述引伸计错开布置，LVDT位移计的量程为
±
5mm。
[0016]一种采用上述所述的一种准脆性水泥基材料压缩应力
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应变全曲线测试装置的测试方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
[0017]S1:以2mm/min的加载速度对混凝土试件进行预加载，加载至混凝土试件峰值荷载的10％后卸载至0；
[0018]S2:重复S1的预加载步骤循环3次；
[0019]S3：以实验所需的恒定加载速度进行正式加载，持续加载直至荷载值从峰值下降至某一稳定数值后结束实验；
[0020]S4：根据测量得到的实验数据混凝土真实应变ε，计算方法见下式：
[0021][0022]其中，L为混凝土试件长度L；σ为压力传感器测量得到的应力值，Δ1为引伸计测量得到混凝土试件变形值，弹性模量E1计算方法为：Δ2为LVDT位移计测量得到混凝土试件变形，弹性模量E2，弹性模量E2计算方法为：
[0023]与现有技术相比，本专利技术的技术效果体现在：
[0024]1、本专利技术同时采用直接测量技术和间接测量技术，通过计算修正方法，可以消除
直接测量的方法中由于试件受压开裂或横向变形造成应变计和试件之间的滑移而产生的误差。
[0025]2、本专利技术同时采用直接测量技术和间接测量技术，通过计算修正方法，可以消除间接测量的方法中，由于试件与加载平面之间不完全贴合而产生的误差。
[0026]3、利用装置中的碟形弹簧作为吸能装置，避免了试件脆性破坏时机构弹性能的瞬间加载。
[0027]4、利用装置中的液压伺服试验机，采用位移控制加载方式，可调整加载速率，测试试件在准动态下的力学性能。
[0028]5、本专利技术所有装置均可快速安装，重复使用，兼顾了精确性、高效性和经济性。
附图说明
[0029]图1为本专利技术测试装置整体结构示意图。
[0030]图2为本专利技术测试装置主视图。
[0031]图3为本专利技术测试装置局部组装示意图。
[0032]图4为应用本专利技术测试方法监测到的混凝土压缩应力
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应变全曲线。
具体实施方式
[0033]以下结合附图对本专利技术实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术实施例，并不用于限制本专利技术实施例。
[0034]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0035]下面将参考附图并结合示例性实施例来详细说明本专利技术。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种准脆性水泥基材料压缩应力
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应变全曲线测试装置，其特征在于，包括竖向加载机构、变形测量机构、控制采集机构；竖向加载机构，包括液压伺服试验机，液压伺服试验机包括横梁、底座以及支撑在横梁与底座之间的立柱，横梁的底部设置有顶板，顶板的上端利用与之匹配的碟形弹簧固定于横梁的底部，底座上固设有底板，底板与底座之间设置有用于测量混凝土试件所受荷载的压力传感器，底板通过球铰固定在压力传感器上，混凝土试件位于底板和顶板之间；变形测量机构，包括具有用于测量混凝土试件变形的引伸计和具有用于测量底板与顶板间位移的LVDT位移计，引伸计夹持在混凝土试件左右两侧的中部；LVDT位移计的下端通过磁性表座固定于底板上，上端顶住顶板；控制采集机构，包括用于控制液压伺服试验机的控制器以及用于采集压力传感器、引伸计和LVDT位移计信号的采集仪，控制器和采集仪均连接在一电脑上，电脑用于实时控制和数据储存；采集仪将采集到的荷载信号、变形信号以及位移数据传输到电脑上进行储存和分析，控制器控制液压伺服试验机的横梁向下移动并对混凝土试件进行加载，将获取的加载信息输送到电脑上进行储存和分析，最终将测量得到的实验数据计算出混凝土真实应变ε，计算方法见下式：其中，L为混凝土试件长度L；σ为压力传感器测量得到的应力值，Δ1为引伸计测量得到混凝土试件变形值，弹性模量E1计算方法为：Δ2为LVDT位移计测量得到混凝土试件变形；弹性模量E2，弹性模量E2计算方法为：2.如权利要求1所述的一种准脆性水泥基材料压缩应力
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应变全曲线测试装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金涛，戴晓升，钱如胜，顾春平，孔德玉，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：