CN108534663B - 免破坏u型应变计 - Google Patents
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Abstract
本发明属于建筑工程试验检测技术领域。一种免破坏U型应变计，包括母杆、子杆、弹性应变单元和脚靶单元，所述子杆与所述母杆同轴滑动套接设置；所述弹性应变单元的两端分别通过枢接连接在所述子杆和所述母杆上，并检测所述子杆和所述母杆的线性应变；所述子杆和所述母杆的外端部均设置有脚靶单元，所述脚靶单元包括基座和连杆，所述基座和连杆之间通过轴承连接。本发明结构设计合理，能够实现混凝土构件线性应变的精确测量，并能够避免因非线性的应力应变、或变形量超出应变计量程而引起的应变计破坏。
Description
技术领域
本发明属于建筑工程试验检测技术领域，具体涉及一种免破坏U型应变计。
背景技术
钢筋混凝土结构构件受力和变形性能的研究是对钢筋混凝土结构进行科学设计的基本依据之一，在钢筋混凝土受弯构件受力变形行为的试验研究中需用到各种变形传感器，其中，U型（或∏型）应变计更适用于测试试件破坏过程的线性应变，然而，由于现有U型应变计在结构方面的设计缺陷，特别是缺乏保护性装置和确保应变线性传递的装置等，无论是试验测试过程中还是携带和安装过程中，都有可能导致U型应变计的损坏，更无法保证测试精度，由此带来的损失很大，如在试件变形值测试时，应变计弹性元件两肢端的定位脚靶通过粘结剂粘贴于试件表面形成刚性连接，定位脚靶随试件表面的变形产生相对位移使应变计可测试到试件的变形，但当变形稍大时，应变计两肢固定于试件表面的弯折处将产生过大反弯矩并传递给弹性元件，使试件的变形得不到同步传递，从而使测试结果失真，而经过反复使用后这种不合理的结构还会使弹性元件产生疲劳，更增大了试验误差。同时，由于缺乏保护性结构，当试件变形值过大时，定位脚靶会带动弹性元件产生超出其极限的变形，导致U型应变计的损坏。为此，为避免U型应变计的损坏，并能精准测试钢筋混凝土结构构件受力时的线性应变，有必要开发一种免破坏的新型U型应变计。
发明内容
本发明的目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种免破坏U型应变计，结构设计合理，能够实现精度测量，并且能够免于因为非线性的应力应变、或变形量超出量程，引起的应变计破坏。
为达到上述目的，所采取的技术方案是：
一种免破坏U型应变计，包括母杆、子杆、弹性应变单元和脚靶单元，所述子杆与所述母杆同轴滑动套接设置；所述弹性应变单元的两端分别设置在所述子杆和所述母杆上，并检测所述子杆和所述母杆的线性应变；所述子杆和所述母杆的外端部均设置有脚靶单元，所述脚靶单元包括基座和连杆，所述基座和连杆之间通过轴承连接。
所述子杆和母杆的外端部均开设有脚靶卡槽，所述连杆匹配设置在所述脚靶卡槽内，并通过固紧螺母固定在所述脚靶卡槽内。
所述固紧螺母与脚靶卡槽之间设置有弹簧垫圈；当正常作业时，所述连杆在弹簧垫圈和固紧螺母的作用下与所述脚靶卡槽固定设置；当变形量大于应变计量程时，所述连杆可在所述脚靶卡槽内相对滑移。
在所述子杆和母杆中的两脚靶卡槽中，其中一个脚靶卡槽呈U型开口结构设置，另一脚靶卡槽呈长条闭合孔结构设置；或者两脚靶卡槽均为U型开口结构设置。
弹性应变单元包括呈弧形的弹性支撑基板、应变片和导线，所述应变片匹配贴合设置在所述支撑基板上，并随支撑基板同步变形，所述弹性支撑基板的两端分别与子杆和母杆枢接设置。
所述应变片外侧设置有保护罩，所述导线引出端设置有压线鼻。
所述母杆内端部设置有导向孔，所述子杆的内端部设置有导向杆；所述导向孔侧壁上开设有限位滑槽，所述导向杆上设置有与限位滑槽对应的限位挡块。
所述限位滑槽的长度与弹性应变单元的量程相匹配。
所述导向孔的截面为圆形结构，所述限位挡块与导向杆通过螺纹可拆卸固定连接。
采用上述技术方案，所取得的有益效果是：
本发明中脚靶单元的轴承式结构设计，能够确保传递的是试件表面两点间的线性位移，并可避免平面内弯矩引起的两脚靶单元相对扭转而使U型应变计损坏。
本申请的弹性应变单元和母杆及子杆间的枢接方式确保圆弧形弹性支撑基板随母杆和子杆的相对运动而产生同步的线性弹性变形，从而带动应变片精准采集到被测试件两测点间的线性应变。
本申请中的母杆上的限位滑槽和子杆上限位挡凸的设计，能够确保二者仅在一定范围内做线性滑动，避免弹性元件和应变片超出弹性测量量程而发生破坏。
本申请中的弹簧垫圈和母杆外端U型卡槽的设计便于试件产生超出应变计测试量程的较大变形时定位脚靶能和标距母杆产生相互滑移或脱开，避免应变计受拉损坏。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的左视结构示意图。
图中序号：101为母杆、102为子杆、103为导向孔、104为导向杆、105为限位滑槽、106为限位挡块、107为脚靶卡槽、200为脚靶单元、201为基座、202为连杆、203为固紧螺母、204为弹簧垫圈、300为弹性应变单元、301为弹性支撑基板、302为应变片、303为导线、304为保护罩、305为压线鼻。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。
参见图1和图2，本申请一种免破坏U型应变计，包括母杆101、子杆102、弹性应变单元300和脚靶单元200，子杆102与母杆101同轴线性滑动套接设置；弹性应变单元300的两端分别设置在子杆102和母杆101上，并检测子杆102和母杆101的线性应变；子杆102和母杆101的外端部均设置有脚靶单元200，脚靶单元200包括基座201和连杆202，基座201和连杆202之间通过轴承连接，其基座和连杆可以分别与轴承的外圈和内圈连接、或分别为外圈和内圈的一部分，从而能够确保传递的是试件表面两点间的线性位移，并可避免平面内弯矩引起的两脚靶单元相对扭转而使U型应变计损坏。
子杆102和母杆101的外端部均开设有脚靶卡槽107，连杆202匹配设置在脚靶卡槽107内，并通过固紧螺母203固定在脚靶卡槽107内，其脚靶卡槽107均为条形槽孔，能够实现脚靶单元200与子杆102和母杆101之间的位置调节。由于应变计的量程有限，当进行测量过程中，试件的变形量超过应变计的量程时，传统的应变计会发生破坏，故本申请通过在固紧螺母203与脚靶卡槽107之间设置弹簧垫圈204，即通过固紧螺母203和弹簧垫圈204实现连杆的固定并能在较大的变形量情况下实现连杆202的移动，固紧螺母203压紧弹簧垫圈204的力度适当，一般以贴近后再旋紧一丝即可满足要求；从而保障当正常作业时，连杆202在弹簧垫圈204和固紧螺母203的作用下与脚靶卡槽107固定设置；当变形量大于应变计量程时，连杆202在脚靶卡槽107内相对滑移，从而避免被拉坏。
当试件变形量过大，上述结构不足以避免应变计被破坏时，则将子杆102或母杆101的脚靶卡槽107设计成U型开口结构，另一脚靶卡槽107仍呈长条孔闭口结构，从而能够使得在变形量较大时，其中一个脚靶单元从脚靶卡槽内脱离，实现整个应变计避免承受应变作用力。
本实施例中的弹性应变单元300包括呈弧形的弹性支撑基板301、应变片302和导线303，应变片匹配贴合设置在支撑基板上，并随支撑基板同步变形，弹性支撑基板301的两端分别与子杆102和母杆101枢接设置，应变片外侧设置有保护罩304，导线引出端设置有压线鼻305。通过枢接设置，其枢接转轴可避免弹性应变单元300和母杆101及子杆102因刚性连接产生的弯矩对弹性应变单元形变传递的不利影响，确保弹性应变单元300能和形变引导组件同步产生线性形变且被应变片感应并传递给外部数据采集***，枢接转轴内可加入一定润滑油，应变片302的电阻丝和导线303连接，连接电阻丝的导线端部设置压线鼻，压线鼻可防止应变片从弹性支撑基板上撕脱而影响形变感应的精度，本实施例的保护罩与弹性支撑基板为相同的材质，可对应变片起到较好的保护作用。
进一步的，在母杆101内端部设置有导向孔103，子杆102的内端部设置有导向杆104；导向孔103侧壁上开设有限位滑槽105，导向杆上设置有与限位滑槽105对应的限位挡块106，并且限位滑槽105的长度与弹性应变单元300的量程相匹配。该结构设计，不仅能够保障子杆102和母杆101之间只能产生相对线性滑动并避免产生轴向转动，而且使母杆101和子杆102间的相对线性滑动量也是有限的，避免形变感应组件被拉坏。
上述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围，任何本领域的技术人员在不脱离本发明构思和原理的前提下，可对上述实施例进行多种变化、修改、替换和变型。比如将实施例中限位挡凸改变为螺栓并加装螺母形成螺栓螺母的紧固结构，使标距定位和粘贴脚靶时更加方便，或者将导向孔和导向杆的截面改变为多边形，子杆脚靶卡槽也改变为开口的U型脚靶卡槽等均可构成本发明的一个具体实施例，在此不一一详述。
Claims (5)
1.一种免破坏U型应变计，其特征在于，包括：
母杆；
子杆，所述子杆与所述母杆同轴滑动套接设置；
弹性应变单元，所述弹性应变单元的两端分别设置在所述子杆和所述母杆上，并检测所述子杆和所述母杆的线性应变；
和脚靶单元，所述子杆和所述母杆的外端部均设置有脚靶单元，所述脚靶单元包括基座和连杆，所述基座和连杆之间通过轴承连接；
所述子杆和母杆的外端部均开设有脚靶卡槽，所述连杆匹配设置在所述脚靶卡槽内，并通过固紧螺母固定在所述脚靶卡槽内；所述固紧螺母与脚靶卡槽之间设置有弹簧垫圈；当正常作业时，所述连杆在弹簧垫圈和固紧螺母的作用下与所述脚靶卡槽固定设置；当变形量大于应变计量程时，所述连杆在所述脚靶卡槽内相对滑移；在所述子杆和母杆中的两脚靶卡槽中，其中一脚靶卡槽呈U型开口结构设置，另一脚靶卡槽呈长条孔结构设置；或者两脚靶卡槽均为U型开口结构设置；
所述弹性应变单元包括呈弧形的弹性支撑基板、应变片和导线，所述应变片匹配贴合设置在所述支撑基板上，并随支撑基板同步变形，所述弹性支撑基板的两端分别与子杆和母杆枢接设置。
2.根据权利要求1所述的免破坏U型应变计，其特征在于，所述应变片外侧设置有保护罩，所述导线引出端设置有压线鼻。
3.根据权利要求1所述的免破坏U型应变计，其特征在于，所述母杆内端部设置有导向孔，所述子杆的内端部设置有导向杆；所述导向孔侧壁上开设有限位滑槽，所述导向杆上设置有与限位滑槽对应的限位挡块。
4.根据权利要求3所述的免破坏U型应变计，其特征在于，所述限位滑槽的长度与弹性应变单元的量程相匹配。
5.根据权利要求3所述的免破坏U型应变计，其特征在于，所述导向孔的截面为圆形结构，所述限位挡块与导向杆通过螺纹可拆卸固定连接。
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