[發明專利]測試混凝土受定量應變沖擊后內部裂紋擴展的裝置及方法

有效

• 申請號: 202010659610.8
• 申請日: 2020-07-09
• 公開（公告）號: CN111638118B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 郭玉柱;陳徐東;沈楠;黃業博;程熙媛
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/04;G01N3/06;G01N3/30
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 嚴志平

1.一種測試混凝土受定量應變沖擊后內部裂紋擴展的裝置，其特征在于：包括入射桿(7)、試件夾持機構、透射桿(8)；所述試件夾持機構包括雙向螺桿(2)、定位鋼桶(3)、輔助鋼桶(4)及拉桿式位移傳感器(6)各兩個，所述定位鋼桶(3)和輔助鋼桶(4)設置在雙向螺桿(2)外側，所述輔助鋼桶(4)緊貼定位鋼桶(3)，所述定位鋼桶(3)、輔助鋼桶(4)內側設有與雙向螺桿(2)匹配的內螺紋，通過螺紋配合將定位鋼桶(3)、輔助鋼桶(4)旋緊在雙向螺桿(2)上；

兩個所述定位鋼桶(3)相互靠近，兩個定位鋼桶(3)中間留有間隙，兩個所述雙向螺桿(2)之間夾持待測混凝土試件(1)，所述待測混凝土試件(1)外套有韌性硅膠套(5)，待測混凝土試件(1)與雙向螺桿(2)同軸；所述拉桿式位移傳感器(6)的兩端分別通過細桿(9)固定在兩個定位鋼桶(3)上，拉桿式位移傳感器(6)與定位鋼桶(3)的中心軸線平行，兩個拉桿式位移傳感器(6)對稱設置；所述入射桿(7)、透射桿(8)分別與兩側的雙向螺桿(2)固定。

2.根據權利要求1所述的測試混凝土受定量應變沖擊后內部裂紋擴展的裝置，其特征在于：所述雙向螺桿(2)的端面軸心位置設有凹槽，套有韌性硅膠套(5)的待測混凝土試件(1)的端部卡入所述凹槽內。

3.一種利用權利要求2所述的裝置測試混凝土受定量應變沖擊后內部裂紋擴展的方法，其特征在于：包括如下步驟：

兩側的雙向螺桿(2)分別固定入射桿(7)和透射桿(8)端；將待測混凝土試件(1)放置于韌性硅膠套(5)中，將套好韌性硅膠套(5)的混凝土試件(1)卡入雙向螺桿(2)端面的凹槽內，混凝土試件(1)的兩端與雙向螺桿(2)緊貼密實待測；

根據預設的要測試的沖擊應變值ε₀，旋轉定位鋼桶(3)至合適位置，此時兩個定位鋼桶(3)之間的間隙為ΔL，再選擇輔助鋼桶(4)將定位鋼桶(3)壓緊；

安裝拉桿式位移傳感器(6)，并進行調零；

采用SHPB對混凝土試件施加沖擊荷載，記錄拉桿式位移傳感器(6)測量結果；取下沖擊后的混凝土試件，將韌性硅膠套(5)的兩端口封住，采用工業CT對混凝土試件進行掃描；

對測試結果進行分析，計算應變值和應變率；對CT掃描的切片圖像進行分析。

4.根據權利要求3所述的測試混凝土受定量應變沖擊后內部裂紋擴展的方法，其特征在于：所述待測混凝土試件(1)的長度為L，則預設的要測試的沖擊應變值ε₀為：

5.根據權利要求3所述的測試混凝土受定量應變沖擊后內部裂紋擴展的方法，其特征在于：根據拉桿式位移傳感器(6)的測量結果計算應變值和應變率，計算公式如下：

其中，Δl為拉桿式位移計的測量值，γ為平均應變率，t為沖擊荷載作用時長。

6.根據權利要求3所述的測試混凝土受定量應變沖擊后內部裂紋擴展的方法，其特征在于：通過圖像處理軟件對CT掃描的切片圖像進行三維重構，通過分析重構的試塊內部裂紋空間形態、數量和位置來描述內部擴展機理。