[發(fā)明專利]高應(yīng)變率下混凝土拉伸模量的試驗(yàn)裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710063285.7
• 申請日: 2017-02-03
• 公開（公告）號: CN106769550B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳徐東;袁佳怡;袁昊天;劉志恒
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號: G01N3/307
• 分類號: G01N3/307
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發(fā)明公開一種高應(yīng)變率下混凝土拉伸模量的試驗(yàn)裝置及方法。通過在裝置中加設(shè)整形片和劈拉端頭能夠解決動態(tài)劈裂拉伸實(shí)驗(yàn)方法存在的問題，具體的，在入射桿端頭加設(shè)整形片，整形片的設(shè)置能保證試件所受撞擊力不受二次反射應(yīng)力波影響，同時滿足加載應(yīng)變速率基本穩(wěn)定，方便對加載荷載進(jìn)行計算；在試件與入射桿、透射桿接觸位置對稱放置有配合使用的剛性墊片與剛性墊桿，設(shè)置的剛性墊片與剛性墊桿能夠保證荷載撞擊試件時能集中作用在圓盤兩端點(diǎn)，從而建立了一種非常便捷、實(shí)驗(yàn)相對簡單且成功率高的混凝土高應(yīng)變率下拉伸模量的試驗(yàn)方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于沖擊動力學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高應(yīng)變率下混凝土拉伸模量的試驗(yàn)裝置及方法。

背景技術(shù)

混凝土是一種不均質(zhì)、各向異性的材料。因此，其拉伸模量不同于其壓縮模量。同時，混凝土具有率敏感性，許多大型的混凝土結(jié)構(gòu)工程不僅承受著變化還蠻的靜荷載作用，還要承受各種變化劇烈的動荷載作用，混凝土在動態(tài)條件下的力學(xué)性能顯著區(qū)別于靜態(tài)條件。

為了更好地評估混凝土動態(tài)抗拉力學(xué)性能，有必要明確混凝土在高應(yīng)變率下的彈性模量。目前，除了直接拉伸試驗(yàn)外，對動態(tài)條件下的混凝土拉伸模量測量還沒有更為便捷的方式。但是混凝土動態(tài)直接拉伸試驗(yàn)成功率低，試驗(yàn)周期長；劈裂拉伸實(shí)驗(yàn)相對簡單且成功率高，但現(xiàn)有劈拉計算方法主要集中于靜態(tài)實(shí)驗(yàn)，動態(tài)劈裂拉伸實(shí)驗(yàn)方法存在如下問題：動態(tài)試驗(yàn)應(yīng)力波受接觸面介質(zhì)不同影響，應(yīng)力波多次反射后撞擊力難以計算；根據(jù)劈拉試件中心點(diǎn)處應(yīng)力應(yīng)變曲線斜率得出的試件劈裂拉伸模量不等于其直接拉伸條件下的拉伸模量。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種基于巴西圓盤試件的高應(yīng)變率下混凝土拉伸模量的試驗(yàn)裝置及方法。該方法基于霍普金森原理的基礎(chǔ)，是一種新的混凝土動態(tài)劈裂拉伸力學(xué)性能研究的試驗(yàn)方法，可以測得混凝土在高應(yīng)變率條件下的拉伸模量。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

一種高應(yīng)變率下混凝土拉伸模量的試驗(yàn)裝置，包括氣室、子彈、支座、入射桿、透射桿，入射桿、透射桿放置于支座上，通過調(diào)整支座和氣室，使子彈、入射桿和透射桿中心對準(zhǔn)；入射桿沿桿長方向在桿段尾段處黏貼有第一應(yīng)變片；透射桿桿段中心處沿桿長方向黏貼有第二應(yīng)變片；巴西圓盤試件上底面中心處黏貼兩塊第三應(yīng)變片，第三應(yīng)變片方向垂直于受力方向，所述第二應(yīng)變片、第一應(yīng)變片與試件之間的距離相等；在試件與入射桿、透射桿接觸位置對稱放置有配合使用的剛性墊片與剛性墊桿，所述入射桿和透射桿的間距恰好使墊片、墊桿、巴西圓盤試件被夾持在入射桿和透射桿中心處；所述第一應(yīng)變片、第二應(yīng)變片、第三應(yīng)變片與應(yīng)變儀橋路連接。在該技術(shù)方案中，設(shè)置的剛性墊片與剛性墊桿能夠保證荷載撞擊試件時能集中作用在圓盤兩端點(diǎn)。

優(yōu)選地，所述入射桿端頭加設(shè)有整形片。整形片的設(shè)置能保證試件所受撞擊力不受二次反射應(yīng)力波影響，同時滿足加載應(yīng)變速率基本穩(wěn)定，方便對加載荷載進(jìn)行計算。

進(jìn)一步的，所述整形片采用直徑20mm、厚度2mm的紫銅片。

優(yōu)選的，所述剛性墊片上設(shè)有恰好容納剛性墊桿的缺口，所述剛性墊桿與試件直接接觸。

優(yōu)選的，所述子彈、入射桿和透射桿、墊片和墊桿均采用48CrMoA圓鋼材質(zhì)，其楊氏模量210GPa，密度7850kg/m³，波速5172m/s。

進(jìn)一步的，所述入射桿長3200mm，直徑74mm，與子彈接觸的一端直徑漸變?yōu)?7mm；所述透射桿為長1800mm，直徑74mm的細(xì)長圓柱體；所述子彈直徑為37mm，長度為600mm；所述墊片厚度為8mm，截面為直徑74mm的圓形；墊桿直徑為10mm，長度為74mm。

一種高應(yīng)變率下混凝土拉伸模量的試驗(yàn)方法，包括如下步驟：

S1、放置并調(diào)整設(shè)備：將入射桿、透射桿放置于支座上，調(diào)整支座和氣室，保證子彈、入射桿和透射桿的中心對準(zhǔn)；