[實用新型]一種測量混凝土層裂強度的實驗裝置

有效

• 申請號: 201320789505.1
• 申請日: 2013-12-05
• 公開（公告）號: CN203616217U
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 張磊;陳德興;劉瑞朝;吳飚;周英;王曉峰
• 申請（專利權）人: 張磊
• 主分類號: G01N3/303
• 分類號: G01N3/303
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及脆性材料層裂強度測量的實驗裝置，尤其是一種測量混凝土層裂強度的實驗裝置。

背景技術

混凝土材料是最常用的建筑材料，在軍用和民用領域得到廣泛應用。由于其抗拉強度低，一般不能用于承受拉伸載荷作用的部件。但在爆炸和沖擊等強動載作用時，爆炸和沖擊所產生的壓縮載荷以應力波的方式在混凝土內傳播，傳播到自由面時會反射成拉伸波，由于混凝土的抗拉強度低，其易于在反射拉伸波的作用下產生層裂破壞。層裂破壞不僅會對混凝土結構本身產生破壞，層裂破壞所形成的高速痂片也會對結構內人員和設備產生毀傷。

由于混凝土材料的極度非均勻性，利用氣炮發射飛片的平板撞擊實驗需要大口徑的氣炮，從而限制了該實驗技術的推廣應用。由于混凝土抗拉強度低，可以利用大直徑霍普金森桿對混凝土細長桿件進行軸向沖擊壓縮加載，壓縮波在試件自由面反射成拉伸波即可產生層裂破壞。但如何測量層裂強度卻一直是難以克服的難題。目前常用的方法有如下幾種：一種方法是測量對試件的壓縮加載波，根據線彈性假設，得到不同時刻試件內部拉伸應力分布，再根據最大拉應力強度準則的假定，認為層裂破壞位置對應的最大拉伸應力即為材料的層裂強度。該方法所采用的線彈性假定和最大拉應力強度準則假定與實際情況有較大出入，而且如果試件發生多次層裂，就需要利用高速攝影獲得第一次層裂的位置。另一種方法是利用激光干涉測速技術(VISAR)測量試件自由面速度波形，通過速度波形得到層裂強度。對于均勻性好的材料，這種技術比較可行。而對于極端非均勻的混凝土材料，鍍膜技術以及激光干涉測速技術的測量精度限制了該技術的推廣應用。

發明內容

本實用新型為了解決霍普金森桿混凝土層裂實驗中層裂強度測量的難題，設計了一種實驗裝置，用軟材料透射桿取代普通的分離式霍普金森壓桿中的透射桿，同時采用細長桿狀試件。撞擊桿撞擊霍普金森桿所產生的壓縮波對試件軸向沖擊壓縮加載，壓縮波傳播到透射桿和試件接觸面時，由于透射桿材料波阻抗小于試件，加載壓縮波反射為拉伸波使試件產生層裂破壞。層裂過程中所形成的壓縮波會傳播到透射桿，通過測量透射桿上應變波形可以得到材料層裂強度。

本實用新型為了實現上述目的，采用如下技術方案：一種測量混凝土層裂強度的實驗裝置，是由：撞擊桿1、霍普金森桿2、霍普金森桿應變計3、細長混凝土試件應變計4、細長混凝土試件5、透射桿應變計6、透射桿7和緩沖裝置8構成。撞擊桿1同軸位于霍普金森桿2左側，細長混凝土試件5位于霍普金森桿2和透射桿7之間，透射桿7后面為緩沖裝置8。所述撞擊桿1為變截面撞擊桿，使其撞擊霍普金森桿2時能產生準三角波或者準正弦波。所述霍普金森桿2上設置有應變計，所述細長混凝土試件5上設置有應變計，細長混凝土試件5的長度和彈性縱波波速之比要大于撞擊桿1，即滿足：L_s／C_s>L_p／C_p(其中L_s和L_p分別為試件和撞擊桿長度，C_s和C_p分別為試件材料和撞擊桿材料的彈性縱波波速)。所述透射桿7為尼龍材料，(也可為有機玻璃或其他波阻抗小于試件材料的粘彈性材料)上面設置有多個應變計。

附圖說明

圖1是本實用新型結構示意圖

圖2是本實用新型撞擊桿形狀圖

圖中：撞擊桿-1、霍普金森桿-2、霍普金森桿應變計-3、細長混凝土試件應變計-4、細長混凝土試件-5、透射桿應變計-6、透射桿-7、緩沖裝置-8

具體實施方式

下面結合附圖與具體實施方式對本實用新型作進一步說明