[發(fā)明專(zhuān)利]土工膜內(nèi)壓薄壁圓筒試樣雙向拉伸試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210117437.4
• 申請(qǐng)日: 2012-04-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102661897A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜曉楨;束一鳴;吳海民;曹明杰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N3/08
• 分類(lèi)號(hào): G01N3/08;G01N3/02
• 代理公司: 南京蘇高專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種土工膜內(nèi)壓薄壁圓筒試樣雙向拉伸試驗(yàn)裝置，包括以下裝置：萬(wàn)能拉力機(jī)(1)、第一圓盤(pán)型密封夾具(21)、第二圓盤(pán)型密封夾具(22)、圖像拍攝系統(tǒng)(3)、氣壓加載系統(tǒng)(4)、第一連接裝置(51)、第二連接裝置(52)，所述第一圓盤(pán)型密封夾具(21)通過(guò)第一連接裝置(51)與所述萬(wàn)能拉力機(jī)(1)的活動(dòng)端連接，所述第二圓盤(pán)型密封夾具(22)通過(guò)第二連接裝置(52)與所述萬(wàn)能拉力機(jī)(1)的固定端連接，所述第二圓盤(pán)型密封夾具(22)上設(shè)置有進(jìn)氣孔和出氣孔，所述進(jìn)氣孔設(shè)置有進(jìn)氣孔閥門(mén)，所述出氣孔設(shè)置有出氣孔閥門(mén)，所述氣壓加載系統(tǒng)(4)連接所述第二圓盤(pán)型密封夾具(22)的進(jìn)氣孔，其特征在于：所述第一圓盤(pán)型密封夾具(21)的端部和所述第二圓盤(pán)型密封夾具(22)的端部均設(shè)置有圓形密封箍槽(6)并有與所述圓形密封箍槽(6)相配合的密封箍圈(7)。

2.如權(quán)利要求1所述的土工膜內(nèi)壓薄壁圓筒試樣雙向拉伸試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述密封箍圈(7)為雙層箍圈，雙層箍圈均具有箍頭且所述兩層箍圈的箍頭錯(cuò)開(kāi)布置。

3.如權(quán)利要求1所述的土工膜內(nèi)壓薄壁圓筒試樣雙向拉伸試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述圓形密封箍槽的槽深為12mm-18mm，所述圓形密封箍槽的槽寬為20mm-30mm，所述圓形密封箍槽之間的距離為20mm-40mm。

4.采用權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的土工膜內(nèi)壓薄壁圓筒試樣雙向拉伸試驗(yàn)裝置的土工膜內(nèi)壓薄壁圓筒試樣雙向拉伸試驗(yàn)方法，包括以下步驟：

a、通過(guò)第一圓盤(pán)型密封夾具(21)和第二圓盤(pán)型密封夾具(22)將薄壁圓筒試樣固定在萬(wàn)能拉力機(jī)(1)上，在距離第一圓盤(pán)型密封夾具(21)和第二圓盤(pán)型密封夾具(22)相同距離的試樣上畫(huà)出兩條平行的標(biāo)記線，兩標(biāo)記線之內(nèi)的薄壁圓筒試樣作為圖像分析的范圍；

b、打開(kāi)進(jìn)氣孔閥門(mén)，關(guān)閉出氣孔閥門(mén)，打開(kāi)氣壓加載系統(tǒng)(4)，設(shè)定氣壓加載系統(tǒng)(4)的輸出氣壓并等待壓力穩(wěn)定；

c、打開(kāi)萬(wàn)能拉力機(jī)(1)，以小于等于3mm/min的速度進(jìn)行拉伸，同時(shí)打開(kāi)圖像拍攝系統(tǒng)(3)按大于等于20張每秒的頻率拍攝圖像，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也按相同的頻率采集軸向拉力；

d、利用圖像拍攝系統(tǒng)3拍攝的圖片，分析兩標(biāo)記線之內(nèi)的薄壁圓筒試樣的圖像，得出兩標(biāo)記線之內(nèi)的薄壁圓筒試樣在試驗(yàn)過(guò)程中的軸向輪廓曲線長(zhǎng)度L和最大斷面直徑D_max，利用下列公式計(jì)算得到最大斷面處的軸向應(yīng)變、最大斷面處的環(huán)向應(yīng)變、最大斷面處的環(huán)向應(yīng)力以及最大斷面處的軸向應(yīng)力，同時(shí)畫(huà)出雙向應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線：

最大斷面處的軸向應(yīng)變計(jì)算公式：其中L為軸向輪廓曲線的長(zhǎng)度，H₀為初始試樣的高度；

最大斷面處的環(huán)向應(yīng)變計(jì)算公式：其中D_max是最大斷面的直徑，D₀為圓盤(pán)型密封夾具的直徑；

最大斷面處的環(huán)向應(yīng)力計(jì)算公式：其中P為內(nèi)壓大小，F(xiàn)為軸向拉力，δ為薄壁圓筒試樣厚度，D_max是最大斷面的直徑；

最大斷面處的軸向應(yīng)力計(jì)算公式：其中P為內(nèi)壓大小，F(xiàn)為軸向拉力，δ為薄壁圓筒試樣厚度，D_max是最大斷面的直徑；

e、試樣破壞后，關(guān)閉萬(wàn)能拉力機(jī)(1)和氣壓加載系統(tǒng)(4)，打開(kāi)出氣孔閥門(mén)泄氣至常壓，設(shè)定氣壓加載系統(tǒng)(4)處于新的氣壓值并在同樣的新薄壁圓筒試樣上重復(fù)步驟a至d，確定不同氣壓下的雙向應(yīng)力應(yīng)變曲線，并根據(jù)這些曲線，得出土工膜在雙向應(yīng)力條件下的力學(xué)性能。