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原文传递纤维水泥基复合材料的粘结力动态拉拔方法及组合夹具

专利名称：	纤维水泥基复合材料的粘结力动态拉拔方法及组合夹具
摘要：	本发明公开了针对纤维水泥基复合材料的粘结力动态拉拔方法及组合夹具，涉及纤维拉伸的夹具技术领域，包括受冲承力钢板、传力杆、弹簧定位导杆、弹簧、弹簧预紧卡块、调平螺母、试件固定架顶板、试件固定架底板、固定架拉杆、力传感器、外框顶板、外框底板、外框支架杆、环型卡具、激光位移传感器、激光反射片、绕丝辊轴、螺纹杆支撑组成。该夹具属于纤维动态拉伸夹具，搭配落锤冲击试验机可进行水泥基材料界面粘结性能的检测。该组合夹具结构设计合理，各个环节协调性好，结合落锤冲击试验机可用于多种动态拉伸试验，能提高测试效率，保证测试的准确性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山西;14
申请人：	太原理工大学
发明人：	马钢;赵晖;邓克招;张玉;王志勇;都思哲
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-05T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-14T00:00:00+0800
申请号：	CN201910165389.8
公开号：	CN109883819A
代理机构：	太原高欣科创专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	崔雪花;冷锦超
分类号：	G01N3/04(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	030024 山西省太原市万柏林区迎泽西大街79号
主权项：	1.纤维水泥基复合材料的粘结力动态拉拔组合夹具，其特征在于，包括受冲承力钢板（1）、传力杆（2）、弹簧定位导杆（3）、弹簧（4）、弹簧预紧卡块（5）、外框架、试件固定架、力传感器（10）、环型卡具（14）、激光位移传感器（15）、和绕丝辊轴（17）；所述外框架包括水平设置的外框顶板（11）和外框底板（12），所述外框顶板（11）和外框底板（12）的对称位置设置有多个外框支架杆螺孔（131），外框支架杆（13）穿过所述外框支架杆螺孔（131），将所述外框顶板（11）和外框底板（12）连接成一体；所述外框底板（12）中部呈中心对称设置有两个弹簧定位导杆螺孔（31）和多个螺纹杆支撑孔（181），所述螺纹杆支撑孔（181）内螺纹穿设螺纹杆支撑（18）；所述受冲承力钢板（1）上中心对称设置有两个传力杆螺孔（21），所述外框顶板（11）上中心对称设置有两个传力杆孔（22），所述传力杆螺孔（21）、传力杆孔（22）和所述弹簧定位导杆螺孔（31）的位置对称；所述两个传力杆孔（22）内均竖直方向活动穿设传力杆（2），所述传力杆（2）为大刚度双头螺丝杆，两个传力杆上端通过螺丝与受冲承力钢板（1）上的传力杆螺孔（21）连接，下端通过螺丝与弹簧预紧卡块（5）上部相连；所述弹簧预紧卡块（5）下部连接弹簧定位导杆（3），所述弹簧定位导杆（3）为竖直设置的大刚度双头螺丝杆，与所述传力杆（2）位于同一竖直轴线上，所述弹簧定位导杆（3）上端头通过螺丝与弹簧预紧卡块（5）相连，下端头穿过所述弹簧定位导杆螺孔（31）并用螺丝连接调平螺母（6）；所述弹簧定位导杆（3）杆身外套装弹簧（4），所述弹簧（4）的两端分别弹力压紧弹簧预紧卡块（5）与外框底板（12）；在竖直方向，弹簧预紧卡块（5）与调平螺母（6）一同给弹簧（4）提供一定预紧力；两个所述弹簧预紧卡块（5）之间的相对内侧面对称位置设置水平螺孔，两个所述水平螺孔各连接绕丝辊轴（17）一端，所述绕丝辊轴（17）为双头螺纹杆，所述绕丝辊轴（17）两端还设置有紧固螺母（19），所述紧固螺母（19）设置于水平螺孔内侧；在水平方向，两个弹簧预紧卡块（5）搭配作为绕丝辊轴（17）的支座，并通过水平螺孔一起为绕丝辊轴（17）提供支撑；所述绕丝辊轴（17）外活动套设环形卡具（14），所述环形卡具（14）横截面为C型，与所述绕丝辊轴（17）贴合，所述环形卡具上设置有锁紧螺栓（141），所述环形卡具（14）通过锁紧螺栓（141）压紧绕丝辊轴（17）；所述试件固定架包括水平设置的试件固定架顶板（7）和试件固定架底板（8），所述试件固定架顶板（7）上端面中心开有力传感器螺孔一（101），所述力传感器螺孔与力传感器（10）相连接；所述试件固定架底板（8）中心开有纤维预留孔（80）用于纤维丝穿过；试件固定架顶板（7）与试件固定架底板（8）的面板四个顶点附近对称开有固定架拉杆螺孔，固定架拉杆（9）穿过所述固定架拉杆螺孔，将所述试件固定架顶板（7）与试件固定架底板（8）连接成一体；所述固定架拉杆（9）为大刚度双头螺丝杆；所述外框顶板（11）中心开有力传感器螺孔二（102），所述力传感器（10）为动态拉力传感器，位于外框顶板（11）与试件固定架顶板（7）之间，所述力传感器（10）上下两端分别通过螺丝连接外框顶板（11）与试件固定架顶板（7）；所述弹簧预紧卡块（5）外侧粘贴设置激光反射片（16），与所述激光反射片（16）配套设置有激光位移传感器（15）。 2.根据权利要求1所述的纤维水泥基复合材料的粘结力动态拉拔组合夹具，其特征在于，所述激光位移传感器（15）可由具有相似功能的非接触式位移传感器替代。 3.根据权利要求1所述的纤维水泥基复合材料的粘结力动态拉拔组合夹具，其特征在于，所述螺纹杆支撑（18）为大刚度单头螺纹杆，螺纹杆支撑（18）上端通过螺纹与外框底板（12）连接，下端底部处理成扁平喇叭口状。 4.根据权利要求1所述的纤维水泥基复合材料的粘结力动态拉拔组合夹具，其特征在于，所述受冲承力钢板（1）为两端对称开有螺孔的大刚度的方形钢板，用于直接承受试验机落锤给予的动载荷。 5.根据权利要求1所述的纤维水泥基复合材料的粘结力动态拉拔组合夹具，其特征在于，所述环形卡具（14）内壁设置有弹力橡胶层。 6.根据权利要求1所述的纤维水泥基复合材料的粘结力动态拉拔组合夹具，其特征在于，所述螺纹杆支撑（18）数量为四根。 7.根据权利要求1所述的纤维水泥基复合材料的粘结力动态拉拔组合夹具，其特征在于，所述外框支架杆（13）数量为四根。 8.使用权利要求1-7任一所述的夹具进行纤维水泥基复合材料的粘结力动态拉拔试验的方法，其特征在于，在试验过程中，落锤锤头冲击该组合夹具的受冲承力钢板，通过刚性传力杆，该冲击效应导致弹簧的压缩、绕丝辊轴产生位移从而拔出在水泥基中的纤维；纤维的动态拉拔载荷随时间的变化规律（曲线）由与试件固定架相连的力传感器量测并记录，由其峰值动态载荷与纤维单丝表面积的比值得到纤维单丝粘结力峰值强度；通过激光位移传感器得到纤维与水泥基试块的相对滑移量s随时间t的变化规律（s-t曲线）；最终得出纤维单丝拉拔的动力学本构关系，即全曲线。 9.使用权利要求1-7任一所述的夹具进行纤维水泥基复合材料的粘结力动态拉拔试验的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、准备纤维水泥基材试件：按照各标准纤维水泥基的强度配置各个强度的纤维水泥基试件；步骤二、将夹具装配完整，将激光反射片粘贴于弹簧预紧卡块外侧面；步骤三、试验前，通过旋拧调平螺母使绕丝辊轴处于水平位置，同时旋拧调平螺母对弹簧施加适当的预紧力，将纤维水泥基材试件置入试件固定架相应位置，使长纤维位于纤维预留孔，用于拉拔的长纤维朝下从试件固定架底板中心处的纤维预留孔穿出，将长纤维端部缠绕于绕丝辊轴相应位置处，并使定位后的纤维标距段落锤冲击实验机设备悬挂落锤的拉力作用线重合于同一直线，绕丝完成后，拧紧位于绕丝辊轴两端螺纹处的紧固螺母，并移动环型卡具位于绕丝辊轴上的纤维缠绕部位后，手拧锁紧螺栓锁紧环形卡具；步骤四．进行试验时，将该组合夹具置于落锤冲击试验机下方，保证落锤锤头的冲击力作用线沿着纤维长度方向，安装激光位移传感器，并使向上的激光射中位于弹簧预紧卡块外侧面的激光反射片，释放落锤以冲击该组合夹具的受冲承力钢板，并记录相关数据。
所属类别：	发明专利