CN209215110U - 一种适用于粘弹性材料的单轴拉伸试验的试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及材料力学试验设备技术领域，具体地，涉及一种适用于粘弹性材料的单轴拉伸试验的试验装置，钢制底座和钢制顶板平行设置并通过螺杆连接，加载装置固定安装在钢制底座上，下压板安装在加载装置的输出端，上压板设置在下压板的上方，压力采集装置固定安装在上压板的上方，位移测量装置的工作端与下压板固定连接，下压板和上压板之间夹设有材料试件，该装置可避免采用压力伺服***，大幅降低材料试件粘弹性实验的成本，操作简便有利于在工程中推广，并且该装置使得材料试件可以承受不同加载速率下的松弛过程，获取材料的粘弹性特征，从而为重复动载作用下的土木工程结构提供更适合的粘弹性材料参数。

Description

一种适用于粘弹性材料的单轴拉伸试验的试验装置

技术领域

本实用新型涉及材料力学试验设备技术领域，具体地，涉及一种适用于粘弹性材料的单轴拉伸试验的试验装置。

背景技术

单轴拉伸试验是研究材料力学性能的重要方法之一，其原理是建立在准静态力学性能的基础上。虽然金属材料的拉伸试验设备，试件与夹具技术已经发展成熟，也有了相关的试验标准，但对于粘弹性橡胶材料的拉伸试验仍有待进一步发展。

在土木工程等领域中，建筑材料常具有温度相关性和加载速率依赖性，并具有老化特征，可用粘弹性参数予以描述建筑材料的这些现象。当前相关规范和工程实践基本都采用蠕变实验来评价粘弹性参数，这类实验需要不断调整压头的压力来保证恒载，导致实验成本高昂且加载存在波动。此外，蠕变实验难以模拟车辆荷载等动载作用后土木工程结构的回弹过程。

中国专利CN104406853B公开了一种适用于粘弹性材料的单轴拉伸试验的试验装置，包括哑铃型夹具、连接装置和试件；哑铃型夹具的一端为试验机连接孔，另一端为哑铃型夹槽，连接装置的一端与哑铃型夹槽的形状相匹配，并嵌入哑铃型夹槽，连接装置的另一端开有试件连接槽，试件的两端通过环氧树脂胶固定连接在试件连接槽内，两端的连接装置和哑铃型夹具对称设置在试件的两端；本发明试件加工成本低，能避免试件与夹具之间的滑移，可以随时按照试验调节试件的长度，且能避免哑铃型试件的过渡段产生的应力集中。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种适用于粘弹性材料的单轴拉伸试验的试验装置，该装置可避免采用压力伺服***，大幅降低材料试件粘弹性实验的成本，操作简便有利于在工程中推广，并且该装置使得材料试件可以承受不同加载速率下的松弛过程，获取材料的粘弹性特征，从而为重复动载作用下的土木工程结构提供更适合的粘弹性材料参数。

本实用新型公开的一种适用于粘弹性材料的单轴拉伸试验的试验装置，包括有钢制底座、钢制顶板、螺杆、加载装置、下压板、上压板、压力采集装置和位移测量装置，钢制底座和钢制顶板平行设置，钢制顶板设置在钢制底座的上方，钢制底座和钢制顶板之间通过螺杆连接，螺杆固定安装在钢制底座的四角，钢制顶板可滑动地安装在螺杆上；

加载装置固定安装在钢制底座上，加载装置的输出端竖直向上设置，下压板水平设置并且固定安装在加载装置的输出端；

上压板设置在下压板的上方并且与下压板平行，压力采集装置固定安装在上压板的上方，压力采集装置的固定端与上压板固定连接，压力采集装置的工作端抵接在钢制顶板的底面上；

位移测量装置固定安装在螺杆上并且位移测量装置位于加载装置的旁侧，位移测量装置的工作端与下压板固定连接；下压板和上压板之间夹设有材料试件。

进一步地，钢制底座的四角设置有竖直贯穿钢制底座的螺纹孔，螺杆与螺纹孔螺纹配合。

进一步地，螺纹孔的两侧设置有套设在螺杆上的第一螺母，第一螺母与螺杆螺纹连接。

进一步地，螺杆贯穿钢制底座设置并延伸至钢制底座的下方，螺杆的底端安装有柱脚。

进一步地，钢制顶板的四角设置有与螺纹孔一一对应且同轴的通孔，通孔的两侧安装有套设在螺杆上的第二螺母，第二螺母与螺杆螺纹连接。

进一步地，钢制顶板的四角设置有竖直贯穿钢制顶板的第一导套，第一导套中可滑动地安装有导柱，下压板上设置有与导柱滑动配合的安装孔，上压板上设置有与导柱滑动配合的导向孔。

进一步地，导柱包括有自上而下顺序连接的螺纹柱、导向柱和止动块，导向柱与第一导套、安装孔、导向孔均滑动配合，螺纹柱的直径小于导向柱的直径，止动块的直径大于导向柱的直径，螺纹柱上安装有螺母，该螺母位于2c的上方并且该螺母的外径大于导向柱的直径，止动块位于下压板的下方并与下压板固定连接。

进一步地，导向孔上设置有竖直向下延伸的第二导套。

进一步地，下压板的旁侧设置有水平向外延伸的凸块，位移测量装置包括有位移计和固定架，位移计固定安装在固定架上，固定架固定安装在螺杆上，位移计的工作端与凸块固定连接。

进一步地，固定架包括有水平设置的活动板，活动板中端设置有套筒，套筒与位移计固定连接，活动板两侧设置有套设在螺杆上的通孔，通孔两侧设置有套设在螺杆上的第三螺母，第三螺母与螺杆螺纹连接。

有益效果：通过加载装置对下压板向上施加载荷，从而使得材料试件被下压板和上压板夹设在中间承受载荷，上压板和钢制顶板将压力采集装置夹设在中间，压力采集装置承受的载荷与材料试件相同，从而可以通过压力采集装置测算出材料试件正在承受的载荷数据，同时通过位移测量装置测量下压板的位移程度，即可测算出材料试件在负载时形变的程度。

1.该装置可避免采用压力伺服***，大幅降低材料试件粘弹性实验的成本，操作简便有利于在工程中推广；

2.该装置使得材料试件可以承受不同加载速率下的松弛过程，获取材料的粘弹性特征，从而为重复动载作用下的土木工程结构提供更适合的粘弹性材料参数。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为实施例的正视图；

图2为实施例的立体图一；

图3为实施例的立体图二；

图4为实施例的部分结构立体分解图；

图5为实施例的导柱立体图；

图6为实施例的固定架立体图；

附图标记说明：

钢制底座1，螺纹孔1a，第一螺母1b，钢制顶板2，通孔2a，第二螺母2b，第一导套2c，导柱2d，螺纹柱2d1，导向柱2d2，止动块2d3，螺杆3，柱脚3a，加载装置4，下压板5，安装孔5a，凸块5b，材料试件6，上压板7，导向孔7a，第二导套7b，压力采集装置8，位移测量装置9，位移计9a，固定架9b，活动板9b1，套筒9b2，通孔9b3，第三螺母9b4。

具体实施方式

以下将以图式揭露本实用新型的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本实用新型。也就是说，在本实用新型的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本实用新型，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

参照图1至图6所示的一种适用于粘弹性材料的单轴拉伸试验的试验装置，包括有钢制底座1、钢制顶板2、螺杆3、加载装置4、下压板5、上压板7、压力采集装置8和位移测量装置9，钢制底座1和钢制顶板2平行设置，钢制顶板2设置在钢制底座1的上方，钢制底座1和钢制顶板2之间通过螺杆3连接，螺杆3固定安装在钢制底座1的四角，钢制顶板2可滑动地安装在螺杆3上；

加载装置4固定安装在钢制底座1上，加载装置4的输出端竖直向上设置，下压板5水平设置并且固定安装在加载装置4的输出端；上压板7设置在下压板5的上方并且与下压板5平行，压力采集装置8固定安装在上压板7的上方，压力采集装置8的固定端与上压板7固定连接，压力采集装置8的工作端抵接在钢制顶板2的底面上；位移测量装置9固定安装在螺杆3上并且位移测量装置9位于加载装置4的旁侧，位移测量装置9的工作端与下压板5固定连接；下压板5和上压板7之间夹设有材料试件6。

钢制顶板2通过螺母固定在螺杆3上，从而钢制底座1、钢制顶板2、螺杆3形成一个上下固定的夹板，将加载装置4、下压板5、材料试件6、上压板7和压力采集装置8夹设在中间，加载装置4为液压千斤顶，加载装置4向上施加载荷，材料试件6被下压板5和上压板7夹在中间并承受载荷，压力采集装置8为DYLF-102轮辐式压力传感器，压力采集装置8用于测量加载装置4输出的载荷量，位移测量装置9用于测量下压板5的位移量。

钢制底座1的四角设置有竖直贯穿钢制底座1的螺纹孔1a，螺杆3与螺纹孔1a螺纹配合。螺杆3可以直接旋入螺纹孔1a中从而固定安装在钢制底座1上，安装非常简便。螺纹孔1a的两侧设置有套设在螺杆3上的第一螺母1b，第一螺母1b与螺杆3螺纹连接。通过旋转第一螺母1b使其抵紧钢制底座1，可以避免工作过程中螺杆3在螺纹孔1a中旋转。螺杆3贯穿钢制底座1设置并延伸至钢制底座1的下方，螺杆3的底端安装有柱脚3a。柱脚3a安装在螺杆3延伸至钢制底座1下方的一端，从而使得该装置可以摆放在合适的台面上。

钢制顶板2的四角设置有与螺纹孔1a一一对应且同轴的通孔2a，通孔2a的两侧安装有套设在螺杆3上的第二螺母2b，第二螺母2b与螺杆3螺纹连接。

通孔2a套设在螺杆3上使得钢制顶板2与钢制底座1平行，同时钢制顶板2可以在螺杆3上上下滑动，通过旋转第二螺母2b使其从钢制顶板2的两侧抵紧钢制顶板2，进而使得钢制顶板2在螺杆3上固定。

钢制顶板2的四角设置有竖直贯穿钢制顶板2的第一导套2c，第一导套2c中可滑动地安装有导柱2d，下压板5上设置有与导柱2d滑动配合的安装孔5a，上压板7上设置有与导柱2d滑动配合的导向孔7a。

导柱2d依次连接第一导套2c、导向孔7a和安装孔5a，从而使得下压板5和上压板7得以平行于钢制顶板2设置，从而使得下压板5和上压板7可以相对于钢制顶板2竖直上下移动，从而得到更精确的试验结果。

导柱2d包括有自上而下顺序连接的螺纹柱2d1、导向柱2d2和止动块2d3，导向柱2d2与第一导套2c、安装孔5a、导向孔7a均滑动配合，螺纹柱2d1的直径小于导向柱2d2的直径，止动块2d3的直径大于导向柱2d2的直径，螺纹柱2d1上安装有螺母，该螺母位于2c的上方并且该螺母的外径大于导向柱2d2的直径，止动块2d3位于下压板5的下方并与下压板5固定连接。

将导柱2d***到安装孔5a中，使得止动块2d3抵接在安装孔5a的底面上，然后将止动块2d3与下压板5焊接在一起；接着将上压板7套设在导向柱2d2上，再将导柱2d向上***到第一导套2c中，最后在螺纹柱2d1上拧紧螺母，防止导柱2d从第一导套2c中掉落，如此即完成了安装。导向孔7a上设置有竖直向下延伸的第二导套7b。

第二导套7b起到引导上压板7滑动方向的作用，同时第二导套7b起到隔断下压板5和上压板7的作用，当材料试件6从下压板5和上压板7之间拿走时，上压板7在重力作用下自然下滑并抵接在下压板5上，此时第二导套7b先抵接在下压板5上从而阻止上压板7进一步下滑，防止上压板7下滑到与下压板5严丝合缝的程度，造成工作人员难以将下压板5和上压板7分开。

下压板5的旁侧设置有水平向外延伸的凸块5b，位移测量装置9包括有位移计9a和固定架9b，位移计9a固定安装在固定架9b上，固定架9b固定安装在螺杆3上，位移计9a的工作端与凸块5b固定连接。位移计9a为米朗KTC2-50mm拉杆直线位移传感器，位移计9a用于检测下压板5的移动距离，从而测算出材料试件6在负载时形变的程度。

固定架9b包括有水平设置的活动板9b1，活动板9b1中端设置有套筒9b2，套筒9b2与位移计9a固定连接，活动板9b1两侧设置有套设在螺杆3上的通孔9b3，通孔9b3两侧设置有套设在螺杆3上的第三螺母9b4，第三螺母9b4与螺杆3螺纹连接。通过旋转第三螺母9b4可以上下调整活动板9b1的位置，随后拧紧第三螺母9b4使其抵紧活动板9b1即可固定固定架9b的高度。

工作原理：通过加载装置4对下压板5向上施加载荷，从而使得材料试件6被下压板5和上压板7夹设在中间承受载荷，上压板7和钢制顶板2将压力采集装置8夹设在中间，压力采集装置8承受的载荷与材料试件6相同，从而可以通过压力采集装置8测算出材料试件6正在承受的载荷数据，同时通过位移测量装置9测量下压板5的位移程度，即可测算出材料试件6在负载时形变的程度。

上所述仅为本实用新型的实施方式而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于粘弹性材料的单轴拉伸试验的试验装置，其特征在于：包括有钢制底座(1)、钢制顶板(2)、螺杆(3)、加载装置(4)、下压板(5)、上压板(7)、压力采集装置(8)和位移测量装置(9)，钢制底座(1)和钢制顶板(2)平行设置，钢制顶板(2)设置在钢制底座(1)的上方，钢制底座(1)和钢制顶板(2)之间通过螺杆(3)连接，螺杆(3)固定安装在钢制底座(1)的四角，钢制顶板(2)可滑动地安装在螺杆(3)上；

加载装置(4)固定安装在钢制底座(1)上，加载装置(4)的输出端竖直向上设置，下压板(5)水平设置并且固定安装在加载装置(4)的输出端；

上压板(7)设置在下压板(5)的上方并且与下压板(5)平行，压力采集装置(8)固定安装在上压板(7)的上方，压力采集装置(8)的固定端与上压板(7)固定连接，压力采集装置(8)的工作端抵接在钢制顶板(2)的底面上；

位移测量装置(9)固定安装在螺杆(3)上并且位移测量装置(9)位于加载装置(4)的旁侧，位移测量装置(9)的工作端与下压板(5)固定连接；下压板(5)和上压板(7)之间夹设有材料试件(6)。

2.根据权利要求1所述的一种适用于粘弹性材料的单轴拉伸试验的试验装置，其特征在于：钢制底座(1)的四角设置有竖直贯穿钢制底座(1)的螺纹孔(1a)，螺杆(3)与螺纹孔(1a)螺纹配合。

3.根据权利要求2所述的一种适用于粘弹性材料的单轴拉伸试验的试验装置，其特征在于：螺纹孔(1a)的两侧设置有套设在螺杆(3)上的第一螺母(1b)，第一螺母(1b)与螺杆(3)螺纹连接。

4.根据权利要求1所述的一种适用于粘弹性材料的单轴拉伸试验的试验装置，其特征在于：螺杆(3)贯穿钢制底座(1)设置并延伸至钢制底座(1)的下方，螺杆(3)的底端安装有柱脚(3a)。

5.根据权利要求2所述的一种适用于粘弹性材料的单轴拉伸试验的试验装置，其特征在于：钢制顶板(2)的四角设置有与螺纹孔(1a)一一对应且同轴的通孔(2a)，通孔(2a)的两侧安装有套设在螺杆(3)上的第二螺母(2b)，第二螺母(2b)与螺杆(3)螺纹连接。

6.根据权利要求1所述的一种适用于粘弹性材料的单轴拉伸试验的试验装置，其特征在于：钢制顶板(2)的四角设置有竖直贯穿钢制顶板(2)的第一导套(2c)，第一导套(2c)中可滑动地安装有导柱(2d)，下压板(5)上设置有与导柱(2d)滑动配合的安装孔(5a)，上压板(7)上设置有与导柱(2d)滑动配合的导向孔(7a)。

7.根据权利要求6所述的一种适用于粘弹性材料的单轴拉伸试验的试验装置，其特征在于：导柱(2d)包括有自上而下顺序连接的螺纹柱(2d1)、导向柱(2d2)和止动块(2d3)，导向柱(2d2)与第一导套(2c)、安装孔(5a)、导向孔(7a)均滑动配合，螺纹柱(2d1)的直径小于导向柱(2d2)的直径，止动块(2d3)的直径大于导向柱(2d2)的直径，螺纹柱(2d1)上安装有螺母，该螺母位于2c的上方并且该螺母的外径大于导向柱(2d2)的直径，止动块(2d3)位于下压板(5)的下方并与下压板(5)固定连接。

8.根据权利要求6所述的一种适用于粘弹性材料的单轴拉伸试验的试验装置，其特征在于：导向孔(7a)上设置有竖直向下延伸的第二导套(7b)。

9.根据权利要求1所述的一种适用于粘弹性材料的单轴拉伸试验的试验装置，其特征在于：下压板(5)的旁侧设置有水平向外延伸的凸块(5b)，位移测量装置(9)包括有位移计(9a)和固定架(9b)，位移计(9a)固定安装在固定架(9b)上，固定架(9b)固定安装在螺杆(3)上，位移计(9a)的工作端与凸块(5b)固定连接。

10.根据权利要求9所述的一种适用于粘弹性材料的单轴拉伸试验的试验装置，其特征在于：固定架(9b)包括有水平设置的活动板(9b1)，活动板(9b1)中端设置有套筒(9b2)，套筒(9b2)与位移计(9a)固定连接，活动板(9b1)两侧设置有套设在螺杆(3)上的通孔(9b3)，通孔(9b3)两侧设置有套设在螺杆(3)上的第三螺母(9b4)，第三螺母(9b4)与螺杆(3)螺纹连接。