可用于高温下准脆性材料轴压试验的辅助装置

摘要

本发明提供一种可用于高温下准脆性材料轴压试验的辅助装置，包括：刚度辅助装置包括对称设置的第一辅助组件和第二辅助组件，第一辅助组件和所述第二辅助组件均包括上承载梁、对称设置在上承载梁两端的支撑柱以及与支撑柱另一端连接的下承载梁，在上承载梁上设置有第一凹槽，在下承载梁上设置有第二凹槽，第一辅助组件上的第一凹槽与第二辅助组件上的第一凹槽围合形成第一通孔，以及第一辅助组件上的第二凹槽与第二辅助组件上的第二凹槽围合形成第二通孔；测量辅助装置，包括用于夹持试件的上压头以及下压头，测量时，上压头与压力机顶板连接，下压头与压力机底板连接。本发明可以实现刚度辅助装置的多级连续刚度调节，且试件变形可测。

权利要求

1.一种可用于高温下准脆性材料轴压试验的辅助装置，其特征在于，包括刚度辅助装置和测量辅助装置；其中，

刚度辅助装置，其用于防止试件在受压达到峰值时突然破坏，所述刚度辅助装置包括对称设置的第一辅助组件和第二辅助组件，所述第一辅助组件和所述第二辅助组件均包括上承载梁、对称设置在上承载梁两端的支撑柱以及与支撑柱另一端连接的下承载梁，在所述上承载梁上设置有第一凹槽，在所述下承载梁上设置有第二凹槽，所述第一凹槽与所述第二凹槽对应设置，在所述第一辅助组件和所述第二辅助组件贴合连接时，第一辅助组件上的第一凹槽与第二辅助组件上的第一凹槽围合形成第一通孔，以及第一辅助组件上的第二凹槽与第二辅助组件上的第二凹槽围合形成第二通孔；

测量辅助装置，其用于夹持测试试件，所述测量辅助装置包括用于夹持试件的上压头以及下压头，测量时，所述上压头与压力机顶板连接，所述下压头与压力机底板连接；

其中，所述刚度辅助装置还包括至少一组加载板，每组加载板包括关于第一通孔对称设置的两块加载板，加载板在测试时放置在第一辅助组件和第二辅助组件的上承载梁上，加载板将第一辅助组件和第二辅助组件的上承载梁连接，通过改变对称设置的两块加载板之间的中心间距进而改变刚度辅助装置的刚度；

在工作时，上压头从第一通孔中伸入至刚度辅助装置，下压头从第二通孔中伸入至刚度辅助装置，之后将试件夹持在上压头和下压头之间，并将试件置于高温炉内，而上压头远离试件的端侧、下压头远离试件的端侧、刚度辅助装置均位于高温炉外，启动压力机进行施压测试。

2.根据权利要求1所述的可用于高温下准脆性材料轴压试验的辅助装置，其特征在于，在支撑柱的两端分别设置有垫板，支撑柱一端的垫板与上承载梁可移动连接，支撑柱另一端的垫板与下承载梁可移动连接。

3.根据权利要求2所述的可用于高温下准脆性材料轴压试验的辅助装置，其特征在于，在上承载梁和下承载梁的两端对应设置有长条形通孔，在长条形通孔中设置螺栓，上承载梁与刚度垫板以及下承载梁与刚度垫板之间均通过螺栓穿过长条形通孔与垫板连接的方式进行固定，通过改变螺栓在长条形通孔中的位置从而改变辅助组件上的支撑柱之间的间距。

4.根据权利要求2所述的可用于高温下准脆性材料轴压试验的辅助装置，其特征在于，在支撑柱的两端固定有端板，所述端板与所述支撑柱之间还通过多块加劲板连接，垫板设置在端板与上承载梁以及端板与下承载梁之间。

5.根据权利要求1所述的可用于高温下准脆性材料轴压试验的辅助装置，其特征在于，所述测量辅助装置还包括设置在上压头上的第一外伸杆、设置在下压头上的第二外伸杆以及将第一外伸杆和第二外伸杆连接的位移计，位移机与数据采集装置连接，在测试时，第一外伸杆、第二外伸杆以及位移计位于高温炉外。

6.根据权利要求5所述的可用于高温下准脆性材料轴压试验的辅助装置，其特征在于，在所述上压头的周壁以及所述下压头的周壁上均设置有与周壁形状配合的弧形板，所述弧形板延伸至靠近试件所在方向的端侧，第一外伸杆与上压头上的弧形板固定连接，第二外伸杆与下压头上的弧形板固定连接。

7.根据权利要求6所述的可用于高温下准脆性材料轴压试验的辅助装置，其特征在于，在所述上压头靠近下压头的端面以及所述下压头靠近所述上压头的端面上设置有施压板，所述弧形板与所述施压板固定连接。

8.根据权利要求1所述的可用于高温下准脆性材料轴压试验的辅助装置，其特征在于，在上压头的顶面上设置有压力传感器，压力传感器与数据采集装置连接。

9.根据权利要求1所述的可用于高温下准脆性材料轴压试验的辅助装置，其特征在于，所述上压头和所述下压头内部均设置有冷却水通道，冷却水通道与冷却水连通。

说明书

可用于高温下准脆性材料轴压试验的辅助装置

技术领域

[0001] 本发明属于轴压试验装置的技术领域，具体涉及一种可用于高温下准脆性材料轴压试验的辅助装置。

背景技术

[0002] 对于高温下混凝土和岩石等准脆性材料的受压本构关系试验研究有两大难题：一是试验装置的刚度不足以满足试验要求，试件在受压时达到峰值会突然破坏，其应力‑应变曲线的下降段几乎得不到；二是高温下的试件处于高温炉中，直接测量试件的变形较难实现。如果要解决试验机的刚度问题，除了更换价格昂贵的刚度试验机外，主要是通过设计刚度辅助装置来增强试验机的刚度。目前刚度辅助装置主要有两类，一类是若干根支撑钢杆件，另一类是碟簧加承力架的形式。这两种方法能够解决一定的刚度问题，但也存在诸如钢杆件的支撑高度和刚度调节范围有限，碟簧叠加使用时存在刚度分级变化不连续且刚度偏小等不足。同时直接测量高温下试件的变形一般也较难实现。鉴于此，设计能够实现刚度可调、变形可测的辅助装置是亟需解决的问题。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种可用于高温下准脆性材料轴压试验的辅助装置，该装置能实现刚度任意可调且变形可测。

[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

[0005] 一种可用于高温下准脆性材料轴压试验的辅助装置，包括刚度辅助装置和测量辅助装置；其中，

[0006] 刚度辅助装置，其用于防止试件在受压达到峰值时突然破坏，所述刚度辅助装置包括对称设置的第一辅助组件和第二辅助组件，所述第一辅助组件和所述第二辅助组件均包括上承载梁、对称设置在上承载梁两端的支撑柱以及与支撑柱另一端连接的下承载梁，在所述上承载梁上设置有第一凹槽，在所述下承载梁上设置有第二凹槽，所述第一凹槽与所述第二凹槽对应设置，在所述第一辅助组件和所述第二辅助组件贴合连接时，第一辅助组件上的第一凹槽与第二辅助组件上的第一凹槽围合形成第一通孔，以及第一辅助组件上的第二凹槽与第二辅助组件上的第二凹槽围合形成第二通孔；

[0007] 测量辅助装置，其用于夹持测试试件，所述测量辅助装置包括用于夹持试件的上压头以及下压头，测量时，所述上压头与压力机顶板连接，所述下压头与压力机底板连接；

[0008] 在工作时，上压头从第一通孔中伸入至刚度辅助装置，下压头从第二通孔中伸入至刚度辅助装置，之后将试件夹持在上压头和下压头之间，并将试件置于高温炉内，而上压头远离试件的端侧、下压头远离试件的端侧、以及刚度辅助装置均位于高温炉外，启动压力机加载测试。

[0009] 进一步地，所述刚度辅助装置包括至少一组加载板，每组加载板包括关于第一通孔对称设置的两块加载板，加载板在测试时放置在第一辅助组件和第二辅助组件的上承载梁上，加载板将第一辅助组件和第二辅助组件的上承载梁连接，通过改变对称设置的两块加载板之间的中心间距进而改变刚度辅助装置的刚度。进一步地，在支撑柱的两端分别设置有垫板，支撑柱一端的垫板与上承载梁可移动连接，支撑柱另一端的垫板与下承载梁可移动连接。

[0010] 进一步地，在上承载梁和下承载梁的两端对应设置有长条形通孔，在长条形通孔中设置螺栓，上承载梁与刚度垫板以及下承载梁与刚度垫板之间均通过螺栓穿过长条形通孔与垫板连接的方式进行固定，通过改变螺栓在长条形通孔中的位置从而改变辅助组件上的支撑柱之间的间距。

[0011] 进一步地，在支撑柱的两端固定有端板，所述端板与所述支撑柱之间还通过多块加劲板连接，垫板设置在端板与上承载梁以及端板与下承载梁之间。

[0012] 进一步地，所述测量辅助装置还包括设置在上压头上的第一外伸杆、设置在下压头上的第二外伸杆以及将第一外伸杆和第二外伸杆连接的位移计，位移机与数据采集装置连接，在测试时，第一外伸杆、第二外伸杆以及位移计位于高温炉外。

[0013] 进一步地，在所述上压头的周壁以及所述下压头的周壁上均设置有与周壁形状配合的弧形板，弧形板向试件所在方向延伸，第一外伸杆与上压头上的弧形板固定连接，第二外伸杆与下压头上的弧形板固定连接。

[0014] 进一步地，在所述上压头靠近下压头的端面以及所述下压头靠近所述上压头的端面上设置有施压板，所述弧形板与所述施压板固定连接。

[0015] 进一步地，在上压头的顶面上设置有压力传感器，压力传感器与数据采集装置连接。

[0016] 进一步地，所述上压头和所述下压头内部均设置有冷却水通道，冷却水通道与冷却水连通。

[0017] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：

[0018] 1.本发明设计了刚度辅助装置，通过调节同一辅助组件上的两根支撑柱之间的间距进而可以大范围调节刚度，改变对称设置的两块加载板之间的间距可以小范围调节刚度，两者结合可以实现刚度辅助装置的多级连续刚度调节，同时通过增减垫板可以任意调节刚度辅助装置的高度，刚度辅助装置的刚度可以通过压力机直接加载测量得到，在实际使用中，可以要求柱子的刚度不小于5000kN/mm，以保证刚度辅助装置的刚度任意可调；

[0019] 2.测量辅助装置的上下压头夹持住试件伸入至高温炉内，而第一连接杆和第二连接杆以及可以测量位移的位移计伸出至高温炉外，进而测量辅助装置可以将试件两端的变形引伸到高温炉外进行测量，保证了试件在高温下测试的同时，可以在常温下测量试件的变形，也减少了炉温的散失；

[0020] 3.刚度辅助装置和测量辅助装置设计精密，与已有设备契合度高，大范围拓展了压力机的刚度使用范围，方便测量高温下不同高度试件的变形，可以多次重复利用。

附图说明

[0021] 图1为本发明实施例辅助装置的结构示意图；

[0022] 图2为本发明实施例刚度辅助装置的结构示意图；

[0023] 图3为本发明实施例测量辅助装置的结构示意图；

[0024] 图4为本发明实施例辅助装置在进行高温下准脆性材料轴压试验的操作流程图。

具体实施方式

[0025] 下面将结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0026] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0027] 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

[0028] 如图1所示，本发明公开了一种可用于高温下准脆性材料轴压试验的辅助装置，包括刚度辅助装置和测量辅助装置。刚度辅助装置用于防止试件在受压达到峰值时被突然破坏，具体地，见图2，刚度辅助装置包括对称设置的第一辅助组件11和第二辅助组件12，在本实施例中，第一辅助组件11和第二辅助组件12结构相同，其均包括上承载梁100、对称设置在上承载梁100两端的支撑柱101以及与支撑柱101另一端对应连接的下承载梁102。其中，上承载梁100与下承载梁102的结构也相同，均包括弧形段以及对称设置在弧形段两端的紧固段。为了便于对试件进行加载，在上承载梁100的弧形段上设置有半圆形的第一凹槽103，在下承载梁102的弧形段上设置有半圆形的第二凹槽104，其中，第一凹槽103与第二凹槽104对应设置，在第一辅助组件11和第二辅助组件12贴合连接时，第一辅助组件11上的第一凹槽103与第二辅助组件12上的第一凹槽103围合形成第一通孔，第一辅助组件11上的第二凹槽104与第二辅助组件12上的第二凹槽104围合形成第二通孔。在圆弧段两侧的紧固段上开设长条形通孔105，在本实施例，为了提高紧固效果，在每个紧固段开设两条平行设置的长条形通孔105，当然，在别的实施例中，可以根据需要开设所需数量的长条形通孔105。在支撑柱101的两端分别焊接有支撑柱端板106，支撑柱端板106与支撑柱101之间还通过加劲板110连接，从而加固支撑柱101。此外，还可以根据试件刚度需要在支撑柱端板106与上承载板100以及支撑柱端板106与下承载梁102之间设置垫板107，在实际使用中可以通过增减垫板107的方式来调节刚度辅助装置的高度，进而满足刚度辅助装置所需的刚度要求。上承载梁100与支撑柱101之间以及下承载梁102与支撑柱101之间均通过螺栓进行紧固连接，具体地，在紧固时，取螺栓108，螺栓108依次穿过支撑柱端板106、垫板107以及长条形通孔105与螺母拧紧从而将支撑柱101与上承载梁100以及支撑柱101与下承载梁102进行连接，在实际使用时，可以根据实际设计的刚度需要，调整螺栓108在长条形通孔105中的位置，从而调整每个辅助组件上的两支撑柱101之间的间距，从而改变上承载梁100受力支撑点的位置，进而大范围的调整刚度辅助装置的刚度。为了能进一步地小范围地调节刚度辅助装置的刚度，在第一辅助组件11和第二辅助组件12的上承载梁上设置至少一组加载板，每组加载板包括关于第一通孔对称设置的两块加载板109，加载板109在测试时放置在第一辅助组件11和第二辅助组件12的上承载梁顶面上且加载板109连接第一辅助组件11和第二辅助组件12的上承载梁，在测试时，可以通过调节对称设置的两块加载板109之间的中心间距进而微调刚度调节装置的刚度。

[0029] 测量辅助装置用于夹持测试试件，具体地，在本实施例中，见图3，测量辅助装置包括用于夹持试件的上压头20和下压头21、设置在上压头20上的第一连接杆22、设置在下压头21上的第二连接杆23以及连接第一连接杆22和第二连接杆23的位移计24。其中，上下压头均由耐高温材质制成，其内部均设置有冷却水通道28，冷却水通道28与冷却水连通，从而保证了上下压头在高温下的使用寿命。在试验时，为了防止位移计24受热损坏，第一连接杆22和第二连接杆23伸出至高温炉3外，而位于高温炉3外的位移计24与数据采集装置连接，用于测量试验时试件4的变形量。而为了方便测试试验时试件所受的压力，在上压头20的顶端设置有压力传感器25，该压力传感器25也与数据采集装置连接。此外，在上压头20的周壁上以及下压头21的周壁上包覆有与周壁形状配合的弧形板26，弧形板26向试件所在方向延伸，第一连接杆22焊接在上压头20上的弧形板26上，第二连接杆23焊接在下压头21上的弧形板26上。为了提高弧形板26以及第一连接杆22和第二连接杆23的稳定性，还设置有钢圈，具体地，在上压头的弧形板上远离试件4的端侧焊接有第一固定支脚，第一固定支脚与第一连接杆22固定连接，第一固定支架还通过钢圈紧箍在上压头20上的弧形板上，从而加固第一连接杆22的稳固度，防止其在使用时变形。下压头21上的弧形板和第二连接杆的连接结构与上压头相同。在上压头20靠近试件4的端面以及下压头21靠近试件4的端面上均设置有圆形的施压板27，施压板27与弧形板26伸向试件4的一端焊接连接。

[0030] 在使用上述的可用于高温下准脆性材料轴压试验的辅助装置进行加载试验时，将第一辅助组件11和第二辅助组件12的下承载梁102分别放置在压力机底板上，再将各下承载梁102、垫板107、支撑柱101底端的支撑柱端板106通过螺栓108连接，在试验时根据试件4的刚性需要，确定好螺栓108在长条形通孔105中的位置，再将各支撑柱101顶端的支撑柱端板106、垫板107与对应的上承载梁100通过螺栓108连接，并且可以通过增减垫板107的数量调整刚度调节装置的高度，从而组装好第一辅助组件11和第二辅助组件12，第一辅助组件11和第二辅助组件12相向且靠近设置。之后将加载板109放置在第一辅助组件11和第二辅助组件12的上承载梁100上，加载板109将第一辅助组件11和第二辅助组件12的上承载梁
100连接，并且可以通过调整对称设置的两加载板109之间的中心距离以进一步微调刚度调节装置的刚度，从而安装好刚度调节装置。接下来安装测量辅助装置的上压头20和下压头
21。在上压头20上设置压力传感器25，之后将两者一起穿过第一通孔伸入至刚度辅助装置中吊装在压力机5的压力机顶板50上；同理，将测量辅助装置的下压头21从中部向下穿过第二通孔并伸入到刚度辅助装置中。然后将试件4放置在下压头21顶部的施压板27上，并且保证试件4、刚度辅助装置、测量辅助装置和压力机5对中，再推动两半式高温炉3合在一起以将试件4置于高温炉3内，上压头20远离试件4的端侧、下压头21远离试件4的端侧、刚度辅助装置的支撑柱101的两端以及上下承载梁均伸出至高温炉外，故测量辅助装置上的第一连接杆22和第二连接杆23均位于高温炉3外，之后在第一连接杆22和第二连接杆23之间安装位移计24，并将位移计24和压力传感器25与数据采集装置连接。

[0031] 见图4，在进行加载试验时，将压力机顶板50与压力传感器25接触连接，将压力机5的压力机底板51与下压头21接触连接，先进行预加载，观察各仪表和装置是否正常。按预定加载速率加载，保证刚度辅助装置的刚度达到稳定状态后，试件受力。在确定刚度辅助装置的刚度稳定后卸载，准备正式加载。启动高温炉3对试件4加热，达到预设温度条件后启动压力机5加载，加载时遵循先使刚度装置刚度稳定后，再对试件4连续均匀加载的原则，并记录加载过程中的荷载变形曲线，观察试验现象，位移计24在加载过程中采集试件变形。在连续加载的过程中，当试件4受力在达到峰值后，由于刚度辅助装置的存在，其可以分担试件4所受的压力，进而可以继续缓慢加压从而防止试件4在受力达到峰值后遭受突然脆性破坏。试验结束后，关闭压力机5和高温炉3，保存试验数据。待炉温冷却至室温，取出试件。刚度辅助装置和测量辅助装置可以重复用于下一次轴压试验。

[0032] 以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。