CN104913988A - 基于霍普金森原理的混凝土轴心抗拉强度测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于霍普金森原理的混凝土轴心抗拉强度测量方法，采用霍普金森压杆装置进行混凝土试件（10）的轴心抗拉强度测量，其特征在于：去除所述的霍普金森压杆装置中的透射杆；在所述试件（10）距离撞击端处设置有数组应变片（50）；在所述的混凝土轴试件（10）的自由端（11）设置一个加速度计（30）；通过所述的加速度计（30）所监测到的波形图分析得出所述的试件自由端（11）的加速度；计算得出所述的试件自由端（11）表面的速度；测量出所述的试件自由端（11）的速度，然后通过计算分析测出所述的混凝土试件（10）轴心的抗拉强度。本发明能够在中高应变率条件下准确地测量计算出混凝土轴心的抗拉强度。

Description

基于霍普金森原理的混凝土轴心抗拉强度测量方法
技术领域
本发明涉及混凝土轴拉强度的测量方法，尤其涉及一种基于霍普金森原理的混凝土轴心抗拉强度测量方法。
背景技术
混凝土材料是最普遍的建筑材料，在各种行业中得到了广泛应用。在***、冲击等高速荷载的作用下，需要准确地获知混凝土的轴心抗拉强度以确定混凝土所能承受的偶然荷载。目前，在测量混凝土轴心抗拉强度方面，国内外通常采用的方法主要是液压伺服实验***，但是仅限于在一般的低应变率的条件下，对于较高的应变率的条件下的混凝土轴心抗拉强度的测量还很困难，主要是因为较高的应变率条件下意味着入射波的脉冲要幅值低，历时长，但入射杆的长度不够，从而导致入射波与反射波重叠信号难以处理。另外一种普遍采用的混凝土轴心抗拉强度测量方法为应变片法。这种方法是在混凝土试件上直接粘贴应变片，通过应变片上直接记录到的拉伸应变的最大值，在材料的假设的前提下，用拉伸应变最大值与弹性模量的乘积作为材料的抗拉强度，但是，随着断裂位置距离的增加，反射拉应力明显减小，在远离断裂位置测到的发射拉应力波峰值并不能代表混凝土材料的抗拉强度，因此，这种测量方法的缺陷是：只适用于低应变率条件，而无法应用于中高应变率条件下的混凝土轴心抗拉强度测量。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种基于霍普金森原理的混凝土轴心抗拉强度测量方法，能够在中高应变率条件下准确地测量计算出混凝土轴心的抗拉强度。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种基于霍普金森原理的混凝土轴心抗拉强度测量方法，采用霍普金森压杆装置进行混凝土试件的轴心抗拉强度测量，包括混凝土试件、入射杆、子弹、应变片，其特征在于：去除所述的霍普金森压杆装置中的透射杆；在所述试件距离撞击端处设置有数组应变片；在所述的混凝土轴试件的自由端设置一个加速度计；通过所述的加速度计所监测到的波形图分析得出所述的试件自由端的加速度；计算得出所述的试件自由端表面的速度；测量出所述的试件自由端的速度，然后通过计算分析测出所述的混凝土试件轴心的抗拉强度。
本发明所述测量方法具体包括以下步骤：
(1)在所述的试件自由端设置一个加速度计，并通过一个桥盒和一个数据采集仪相连；
(2)将所述的入射杆粗端的垂直面与所述的混凝土试件的撞击端的垂直端面贴合在一起；
(3)用所述子弹撞击入射杆的端部，通过试件上设置的数组应变片测出传到所述试件中的波的波形图，并用所述的加速度计测出试件自由端的加速度图；
(4)通过所述数组应变片所测出的图形，根据公式计算出波速C0，其中，L是试件的长度，Δt是指入射波进入试件到试件自由端所花的时间；
然后根据公式计算出混凝土的动态弹性模量E，其中E是指混凝土的动态弹性模量，ρ是指混凝土试件的密度；
根据公式求取所述试件的应变量ε，其中ΔL表示混凝土试件的伸长量，Δu表示在试件开始出现拉伸应力的时刻到断裂的时间间隔内速度的变化量，是通过自由端的加速度计所采集到的图形拟合得出；
再进一步根据公式σ＝Eε，推算出应力
(5)根据公式计算出应变率，其中tp表示试件开始出现拉伸应力的时刻到断裂的时间间隔；
(6)调整所述子弹所注入气压的大小，重复上述第(3)—(5)步骤，分别求取在不同气压条件即不同应变率条件下的应变率，最后绘出所述的混凝土轴试件的轴心抗拉强度—应变率关系曲线。
优选地，所述试件距离撞击端处设置有3组应变片，分别设置在所述试件距离撞击端100mm、200mm、300mm处。
其中，所述的每组内的应变片相互串联，然后每组应变片与所述的桥盒的相应输入端分别串行相连，再将桥盒与数据采集器仪串行相连。
优选地，所述的混凝土轴试件的尺寸为直径74mm、长度500mm。
优选地，所述子弹的长度为100mm。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
1.本发明所适用的范围广，不仅可适用于低应变率条件，尤其适用于中高应变率条件下的混凝土轴心抗拉强度测量。
2.测量结果精度高；试件多次断裂时容易确定抗拉强度；最大拉伸应力与实际情况符合。
3.实验结果不仅能获得层裂强度，还能获得层裂过程中损伤演化等相关信息。
附图说明
图1是本发明的测量装置入射杆、试件和加速度计的测量安装图。
图2是本发明的加速度计所采集到的加速度波形示意图。
图3是根据图2所示的加速度波形所得到的速度的波形示意图。
图4是本发明的应力-时间的关系曲线图。
图5是本发明所述的混凝土轴试件轴心抗拉强度—应变率关系曲线图。
其中，10混凝土轴试件，11试件自由端，20入射杆，30加速度计，40子弹，50应变片，60桥盒，70数据采集仪。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
本发明基于霍普金森原理的混凝土轴心抗拉强度测量方法，采用霍普金森压杆装置进行混凝土试件(10)的轴心抗拉强度测量，如图1所示，包括混凝土试件(10)、入射杆(20)、子弹(40)、应变片(50)，其特征在于：去除所述的霍普金森压杆装置中的透射杆；在所述试件(10)距离撞击端处设置有数组应变片(50)；在所述的混凝土轴试件(10)的自由端(11)设置一个加速度计(30)；通过所述的加速度计(30)所监测到的波形图分析得出所述的试件自由端(11)的加速度；计算得出所述的试件自由端(11)表面的速度；测量出所述的试件自由端(11)的速度，然后通过计算分析测出所述的混凝土试件(10)轴心的抗拉强度。
本发明所述测量方法包括以下步骤：
(1)在所述的试件自由端(11)设置一个加速度计(30)，并通过一个桥盒(60)和一个数据采集仪(70)相连；实际操作中，在混凝土试件自由端(11)粘上加速度计后(30)，先与桥盒(60)相连，再与数据采集仪(70)相连。
(2)将所述的入射杆(20)粗端的垂直面与所述的混凝土试件(10)的撞击端的垂直端面贴合在一起；
(3)用所述子弹(40)撞击入射杆(20)的端部，通过试件(10)上设置的数组应变片(50)测出传到所述试件(10)中的波的波形图，并用所述的加速度计(30)测出试件自由端(11)的加速度图，图2是本发明的加速度计所采集到的加速度波形示意图。
如图3所示，是根据图2所示的加速度波形所得到的速度的波形示意图：通过公式可得到速度v：其中a表示加速度，t表示时间，所述的图3曲线依据该公式通过软件拟合得到。
(4)通过所述数组应变片(50)所测出的图形--图4所示的应力-时间的关系曲线图，再
根据公式计算出波速C0，其中，L是试件的长度，Δt是指入射波进入试件到试件自由端所花的时间；
然后根据公式计算出混凝土的动态弹性模量E，其中E是指混凝土的动态弹性模量，ρ是指混凝土试件的密度；
根据公式求取所述试件(10)的应变量ε，其中ΔL表示混凝土试件的伸长量，Δu表示在试件开始出现拉伸应力的时刻到断裂的时间间隔内速度的变化量，是通过自由端(11)的加速度计所采集到的图形拟合得出；
再进一步根据公式σ＝Eε，推算出应力
(5)根据公式计算出应变率，其中tp表示试件开始出现拉伸应力的时刻到断裂的时间间隔；
(6)调整所述子弹(40)所注入气压的大小，重复上述第(3)—(5)步骤，分别求取在不同气压条件即不同应变率条件下的应变率，最后绘出所述的混凝土轴试件(10)的轴心抗拉强度—应变率关系曲线,如图5所示。
优选地，在所述试件(10)距离撞击端处设置有3组应变片(50)，分别设置在所述试件(10)距离撞击端100mm、200mm、300mm处。
其中，所述的每组内的应变片(50)相互串联，然后每组应变片(50)与所述的桥盒(60)的相应输入端分别串行相连，再将桥盒(60)与数据采集器仪(70)串行相连。
优选地，所述的混凝土轴试件(10)的尺寸为直径74mm、长度500mm。
优选地，所述子弹(40)的长度为100mm。
本发明的原理是：将原有的霍普金森实验装置中的透射杆去除，并在试件的自由端粘贴一个加速度计，然后通过加速度计所监测到的波来分析出混凝土试件自由端的加速度，试件自由端表面的速度可以通过加速度信号的计算得到，以保证准确测出试件自由端的速度，然后通过计算分析即可测出混凝土轴心的抗拉强度。

Claims (6)

1.一种基于霍普金森原理的混凝土轴心抗拉强度测量方法，采用霍普金森压杆装置进行混凝土试件(10)的轴心抗拉强度测量，包括混凝土试件(10)、入射杆(20)、子弹(40)、应变片(50)，其特征在于：去除所述的霍普金森压杆装置中的透射杆；在所述试件(10)距离撞击端处设置有数组应变片(50)；在所述的混凝土轴试件(10)的自由端(11)设置一个加速度计(30)；通过所述的加速度计(30)所监测到的波形图分析得出所述的试件自由端(11)的加速度；计算得出所述的试件自由端(11)表面的速度；测量出所述的试件自由端(11)的速度，然后通过计算分析测出所述的混凝土试件(10)轴心的抗拉强度。
2.根据权利要求1所述的一种基于霍普金森原理的混凝土轴心抗拉强度测量方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)在所述的试件自由端(11)设置一个加速度计(30)，并通过一个桥盒(60)和一个数据采集仪(70)相连；
(2)将所述的入射杆(20)粗端的垂直面与所述的混凝土试件(10)的撞击端的垂直端面贴合在一起；
(3)用所述子弹(40)撞击入射杆(20)的端部，通过试件(10)上设置的数组应变片(50)测出传到所述试件(10)中的波的波形图，并用所述的加速度计(30)测出试件自由端(11)的加速度图；
(4)通过所述数组应变片(50)所测出的图形，根据公式计算出波速C0，其中，L是试件的长度，Δt是指入射波进入试件到试件自由端所花的时间；
然后根据公式计算出混凝土的动态弹性模量E，其中E是指混凝土的动态弹性模量，ρ是指混凝土试件的密度；
根据公式求取所述试件(10)的应变量ε，其中ΔL表示混凝土试件的伸长量，Δu表示在试件开始出现拉伸应力的时刻到断裂的时间间隔内速度的变化量，是通过自由端(11)的加速度计所采集到的图形拟合得出；
再进一步根据公式σ＝Eε，推算出应力
(5)根据公式计算出应变率，其中tp表示试件开始出现拉伸应力的时刻到断裂的时间间隔；
(6)调整所述子弹(40)所注入气压的大小，重复上述第(3)—(5)步骤，分别求取在不同气压条件即不同应变率条件下的应变率，最后绘出所述的混凝土轴试件(10)的轴心抗拉强度—应变率关系曲线。
3.根据权利要求1所述的一种基于霍普金森原理的混凝土轴心抗拉强度测量方法，其特征在于：在所述试件(10)距离撞击端处设置有3组应变片(50)，分别设置在所述试件(10)距离撞击端100mm、200mm、300mm处。
4.根据权利要求1或3所述的一种基于霍普金森原理的混凝土轴心抗拉强度测量方法，其特征在于：所述的每组内的应变片(50)相互串联，然后每组应变片(50)与所述的桥盒(60)的相应输入端分别串行相连，再将桥盒(60)与数据采集器仪(70)串行相连。
5.根据权利要求1所述的一种基于霍普金森原理的混凝土轴心抗拉强度测量方法，其特征在于：所述的混凝土轴试件(10)的尺寸为直径74mm、长度500mm。
6.根据权利要求1所述的一种基于霍普金森原理的混凝土轴心抗拉强度测量方法，其特征在于：所述子弹(40)的长度为100mm。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105928808A (zh) * 2016-07-01 2016-09-07 河海大学 一种高应变率下准脆性材料层裂强度的测量及确定方法
CN106093194A (zh) * 2016-06-03 2016-11-09 河海大学 ***下准脆性材料应力波衰减规律的测试装置及量征方法
CN107228802A (zh) * 2017-06-15 2017-10-03 东北大学 一种获得不同加载速率下半正弦波的shpb装置及其使用方法
CN116380619A (zh) * 2022-12-26 2023-07-04 中国人民解放军军事科学院国防工程研究院工程防护研究所 确定重复冲击载荷下钢纤维混凝土残余层裂强度的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0849583A1 (en) * 1996-12-12 1998-06-24 European Community Split Hopkinson bar testing apparatus
CN102879261A (zh) * 2012-09-28 2013-01-16 北京理工大学 磁阻式拉压一体化微型霍普金森杆装置
CN103134750A (zh) * 2013-02-01 2013-06-05 河海大学 一种适用于霍普金森压杆的钢筋拉拔试验装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0849583A1 (en) * 1996-12-12 1998-06-24 European Community Split Hopkinson bar testing apparatus
CN102879261A (zh) * 2012-09-28 2013-01-16 北京理工大学 磁阻式拉压一体化微型霍普金森杆装置
CN103134750A (zh) * 2013-02-01 2013-06-05 河海大学 一种适用于霍普金森压杆的钢筋拉拔试验装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
孙伟等: ""活性粉末混凝土冲击拉伸试验研究"", 《广州大学学报（自然科学版）》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106093194A (zh) * 2016-06-03 2016-11-09 河海大学 ***下准脆性材料应力波衰减规律的测试装置及量征方法
CN106093194B (zh) * 2016-06-03 2019-07-12 河海大学 ***下准脆性材料应力波衰减规律的测试装置及量征方法
CN105928808A (zh) * 2016-07-01 2016-09-07 河海大学 一种高应变率下准脆性材料层裂强度的测量及确定方法
CN107228802A (zh) * 2017-06-15 2017-10-03 东北大学 一种获得不同加载速率下半正弦波的shpb装置及其使用方法
CN116380619A (zh) * 2022-12-26 2023-07-04 中国人民解放军军事科学院国防工程研究院工程防护研究所 确定重复冲击载荷下钢纤维混凝土残余层裂强度的方法
CN116380619B (zh) * 2022-12-26 2024-02-27 中国人民解放军军事科学院国防工程研究院工程防护研究所 确定重复冲击载荷下钢纤维混凝土残余层裂强度的方法

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