[發(fā)明專利]一種用于測試?yán)w維復(fù)合材料桿層間界面剪切強(qiáng)度的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710961604.6
• 申請(qǐng)日: 2017-10-17
• 公開（公告）號(hào): CN108037020B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 咸貴軍;李承高
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/24
• 分類號(hào): G01N3/24
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 鄧宇

本發(fā)明提供了一種用于測試?yán)w維復(fù)合材料桿層間界面剪切強(qiáng)度的裝置，屬于纖維復(fù)合材料桿層間界面剪切強(qiáng)度測試裝置技術(shù)領(lǐng)域。所述承力底座內(nèi)的中心位置設(shè)有被測桿腔體，被測桿腔體底部的承力底座上設(shè)有通孔，固定頂蓋與承力底座螺紋連接，固定頂蓋的中心位置設(shè)有壓桿孔，受力壓桿與固定頂蓋上的壓桿孔上下滑動(dòng)連接，受力壓桿的上端固定有受力壓桿頂盤。本發(fā)明可根據(jù)不同纖維桿的直徑和測試高度進(jìn)行承力底座內(nèi)部孔徑與空腔高度的設(shè)計(jì)，同時(shí)采用不同的壓桿直徑可獲得不同截面處的剪切強(qiáng)度，適用范圍十分廣泛。固定頂蓋通過螺紋連接將受力壓桿牢牢地固定于承力底座上，保證了整個(gè)剪切裝置在測試過程中纖維桿的豎向受力，避免了偏心受力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于測試?yán)w維復(fù)合材料桿層間界面剪切強(qiáng)度的裝置，屬于纖維復(fù)合材料桿層間界面剪切強(qiáng)度測試裝置技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的建筑混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件(梁、板、柱)在正常使用環(huán)境下，空氣中的水分和酸將沿著混凝土表面滲入其內(nèi)部，從而將內(nèi)部的鋼筋腐蝕，造成結(jié)構(gòu)的承載能力大幅度下降，一方面導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)的撓度過大，另一方面在受力構(gòu)件表面和內(nèi)部產(chǎn)生了更多裂縫，從而嚴(yán)重的影響構(gòu)件的正常使用。

為了解決鋼筋銹蝕對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件造成的承力能力下降，最近二十年來，纖維增強(qiáng)樹脂復(fù)合材料(FRP)桿以其具有的絕對(duì)優(yōu)勢在土木工程領(lǐng)域中應(yīng)用越來越廣泛。相對(duì)于傳統(tǒng)受力材料而言(鋼筋)，F(xiàn)RP桿以其具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐疲勞、耐腐蝕、易加工、便于運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)在土木工程領(lǐng)域中用作受力筋、體外預(yù)應(yīng)力筋、斜拉索和地錨等。

FRP桿是由纖維和樹脂兩部分組成的，當(dāng)FRP桿在實(shí)際使用過程中，往往暴露于極端的自然環(huán)境中，環(huán)境中的水分子和其他小分子將沿著FRP桿的表面進(jìn)入桿體的內(nèi)部，進(jìn)一步破壞纖維-樹脂界面之間的粘結(jié)性能，進(jìn)而造成纖維-樹脂界面的提前脫粘而導(dǎo)致力學(xué)性能下降甚至破壞。因此，F(xiàn)RP桿的纖維-樹脂界面是一薄弱的界面層。FRP桿的層間剪切強(qiáng)度是表征纖維-樹脂界面粘結(jié)強(qiáng)度的十分有效的宏觀力學(xué)試驗(yàn)。因此，有效的測試單一纖維FRP桿層間剪切強(qiáng)度和混雜FRP桿的界面強(qiáng)度可以有效的解釋FRP桿性能退化的機(jī)理，并對(duì)其在長期環(huán)境下的使用壽命具有預(yù)測作用。

目前申請(qǐng)有關(guān)FRP復(fù)合材料的層間界面剪切強(qiáng)度的設(shè)備的專利主要針對(duì)于FRP手糊片材或拉擠板材，而應(yīng)用于FRP桿的相關(guān)專利較少。已申請(qǐng)可用于FRP桿層間剪切強(qiáng)度的設(shè)備采用先將FRP桿固定，然后頂盤沿著桿體的直徑所在的縱向截面進(jìn)行剪切試驗(yàn)，這種方法存在的主要問題是不能保證每次受剪截面均為直徑所在的截面，而在數(shù)據(jù)的處理過程中，截面的選取均為桿體的直徑與高度所在的截面，從而造成測試數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確。另一方面，對(duì)于由兩種或兩種以上纖維生產(chǎn)成型的混雜FRP桿，纖維與纖維之間的界面剪切強(qiáng)度作為混雜桿體的薄弱受力界面，采用上述剪切裝置無法進(jìn)行測試，目前也沒有有效的剪切設(shè)備用于上述的界面剪切強(qiáng)度的測試。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，進(jìn)而提供一種用于測試?yán)w維復(fù)合材料桿層間界面剪切強(qiáng)度的裝置。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種用于測試?yán)w維復(fù)合材料桿層間界面剪切強(qiáng)度的裝置，包括：承力底座、固定頂蓋和受力壓桿，所述承力底座內(nèi)的中心位置設(shè)有被測桿腔體，被測桿腔體底部的承力底座上設(shè)有通孔，固定頂蓋與承力底座螺紋連接，固定頂蓋的中心位置設(shè)有壓桿孔，受力壓桿與固定頂蓋上的壓桿孔上下滑動(dòng)連接，受力壓桿的上端固定有受力壓桿頂盤。

測試前的準(zhǔn)備：

首先根據(jù)剪切測試的標(biāo)準(zhǔn)要求將FRP桿切割至一定的長度，切割過程中必須保證切割面的平整度，將切割完畢的FRP桿表面清洗并擦拭干凈準(zhǔn)備測試。將準(zhǔn)備好的FRP桿輕輕的沿著承力底座的被測桿腔體滑至底部，并用受力壓桿進(jìn)行按壓，以保證其平穩(wěn)的與承力底座進(jìn)行接觸，然后將固定頂蓋沿著螺紋的方向固定在承力底座上，確保其不會(huì)發(fā)生上下或左右的晃動(dòng)，然后將受力壓桿慢慢的插入承力底座中并接觸到試樣為止，最后將安裝好的本發(fā)明的剪切測試裝置放于壓力機(jī)壓頭底部進(jìn)行剪切試驗(yàn)。