本發(fā)明涉及到力學(xué)測試領(lǐng)域，特別是涉及到一種膠囊與基體材料界面本構(gòu)關(guān)系的測試裝置及方法。

背景技術(shù)：

微膠囊自修復(fù)的基本原理是：將裝有修復(fù)劑的微膠囊和固化劑均勻分散在基體材料中，當(dāng)基體材料產(chǎn)生裂縫時，微膠囊在裂紋尖端的集中應(yīng)力作用下破裂，流出修復(fù)劑，滲入裂紋并于固化劑發(fā)生反應(yīng)，從而達到修復(fù)作用。因此，需要研究微膠囊在基體材料中的受力狀態(tài)，包括受拉，受壓，受剪等情況下微膠囊的表現(xiàn)。一種比較合適的研究方法，是通過研究膠囊在基體材料中的行為表現(xiàn)來模擬微膠囊在基體材料中的狀態(tài)。

通過膠囊來仿真模擬微膠囊，通過考察膠囊的表現(xiàn)來探知微膠囊在基體材料中的狀態(tài)?，F(xiàn)有的技術(shù)中，使用的膠囊直徑在15mm左右，厚度在0.35mm-0.43mm范圍之間。膠囊內(nèi)部為空芯，沒有填充修復(fù)劑。為了考察膠囊的力學(xué)性能，將單個膠囊在壓力機上進行單壓試驗。為了研究微膠囊的自修復(fù)機理，將膠囊植入到水泥基復(fù)合材料中。對尺寸大小為40×40×160mm³的水泥砂漿棱柱體試件進行抗壓試驗和抗剪切試驗，通過制定的力學(xué)試驗，來考察植入的膠囊的力學(xué)行為。

但是在現(xiàn)有的技術(shù)中，還沒有一種裝置可以測試膠囊和與基體材料界面本構(gòu)關(guān)系，而研究膠囊在基體材料中的力學(xué)行為是一個不可忽視的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的為提供一種膠囊與基體材料界面本構(gòu)關(guān)系的測試裝置及方法，用以研究膠囊在基體材料中的力學(xué)行為。

本發(fā)明提出一種膠囊與基體材料界面本構(gòu)關(guān)系的測試裝置，包括承拉板、張拉桿和拉力實驗機，

上述承拉板包括兩塊，并相對設(shè)置于上述拉力實驗機的外頂壁，且在上述拉力實驗機上滑動；

兩塊上述承拉板相對的外側(cè)壁分別固接有上述張拉桿，且，上述張拉桿設(shè)于上述承拉板的中心位置；

上述張拉桿的另一端固接于上述拉力實驗機的動力裝置。

進一步地，上述的膠囊與基體材料界面本構(gòu)關(guān)系的測試裝置，上述張拉桿包括固定塊、拉力傳感器、連接桿和固定桿，

上述連接桿的一端與上述固定塊固接；

上述固定桿的一端穿設(shè)于上述連接桿的另一端，上述固定桿的另一端固接于上述拉力實驗機的動力裝置；

上述拉力傳感器設(shè)于上述固定塊內(nèi)，且上述拉力傳感器的采集端與上述承拉板的相對外側(cè)壁固接。

進一步地，上述的膠囊與基體材料界面本構(gòu)關(guān)系的測試裝置，還包括智能控制記錄裝置，上述智能控制記錄裝置與上述拉力傳感器電連接。

進一步地，上述的膠囊與基體材料界面本構(gòu)關(guān)系的測試裝置，還包括中心板，上述中心板相對設(shè)置于兩塊上述承拉板圍成空間之間，且平面中心位置設(shè)有通孔。

進一步地，上述的膠囊與基體材料界面本構(gòu)關(guān)系的測試裝置，上述中心板和上述承拉板的表面平整。

本發(fā)明提出一種膠囊與基體材料界面本構(gòu)關(guān)系的測試方法，包括上述任意一項的膠囊與基體材料界面本構(gòu)關(guān)系的測試裝置，包括步驟：

分別沿相對反方向拉動兩塊上述承拉板，其中，上述基體材料包裹著上述膠囊并設(shè)于兩塊上述承拉板之間，且與上述承拉板固接；

分別檢測兩塊上述承拉板承受的拉力值和上述膠囊與基體材料的粘結(jié)情況并記錄；

根據(jù)上述拉力值的首峰值和上述膠囊與基體材料的粘結(jié)情況，得出上述膠囊與基體材料界面本構(gòu)關(guān)系。

進一步地，上述的膠囊與基體材料界面本構(gòu)關(guān)系的測試方法，在上述分別沿相對反方向拉動兩塊上述承拉板的步驟之前，還包括：

將膠囊固定于上述中心板的通孔內(nèi)；

用基體材料包裹上述膠囊，并填充上述中心板與上述承拉板之間的空間；

靜置指定時間。

進一步地，上述的膠囊與基體材料界面本構(gòu)關(guān)系的測試方法，在上述用基體材料包裹上述膠囊，并填充上述中心板與上述承拉板之間的空間的步驟之前，還包括：

將粘合劑涂覆在兩塊上述承拉板相對面的表面。

進一步地，上述的膠囊與基體材料界面本構(gòu)關(guān)系的測試方法，在上述將膠囊固定于上述中心板的通孔內(nèi)的步驟之前，還包括：

進行空白對比測試。

進一步地，上述的膠囊與基體材料界面本構(gòu)關(guān)系的測試方法，上述進行空白對比測試的步驟，包括：

將無孔中心板相對設(shè)于兩塊上述承拉板之間的空間內(nèi)；

將粘合劑涂覆在兩塊上述承拉板相對面的表面；

用基體材料填充上述無孔中心板與兩塊上述承拉板之間的空間；

靜置指定時間；

分別沿相對反方向拉動兩塊上述承拉板，其中，上述基體材料設(shè)于兩塊承拉板之間，且與兩塊上述承拉板固接；

分別檢測兩塊上述承拉板承受的拉力值并記錄；

根據(jù)上述拉力值的首峰值，得出上述基體材料的空白力學(xué)行為圖。

本發(fā)明的膠囊與基體材料界面本構(gòu)關(guān)系的測試裝置及方法，其裝置通過承拉板、張拉桿、拉力實驗機和中心板的配合使用，能對測試物施加不同的力進行不同情況和環(huán)境的模擬，從而得出測試物的力學(xué)行為，且裝置體積小，操作工序簡單，方便使用；其方法能夠通過簡單的測試步驟，獲得被測材料在拉力作用下的力學(xué)行為趨勢，節(jié)省時間，操作簡單。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實施例的膠囊與基體材料界面本構(gòu)關(guān)系的測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一實施例的膠囊與基體材料界面本構(gòu)關(guān)系的測試方法的流程示意圖；

圖3為本發(fā)明一實施例的膠囊與基體材料界面本構(gòu)關(guān)系的測試方法的流程示意圖；

圖4為本發(fā)明一實施例的膠囊與基體材料界面本構(gòu)關(guān)系的測試方法的空白對比實驗流程示意圖。

1、承拉板；2、張拉桿；3、拉力實驗機；4、中心板；5、智能控制記錄裝置；21、固定塊；22、連接桿；23、固定桿；24、拉力傳感器。

本發(fā)明目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進一步說明。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

需要說明，本發(fā)明實施例中所有方向性指示(諸如上、下、左、右、前、后……)僅用于解釋在某一特定姿態(tài)(如附圖所示)下各部件之間的相對位置關(guān)系、運動情況等，如果該特定姿態(tài)發(fā)生改變時，則該方向性指示也相應(yīng)地隨之改變，所述的連接可以是直接連接，也可以是間接連接。

另外，在本發(fā)明中涉及“第一”、“第二”等的描述僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示其相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。另外，各個實施例之間的技術(shù)方案可以相互結(jié)合，但是必須是以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)為基礎(chǔ)，當(dāng)技術(shù)方案的結(jié)合出現(xiàn)相互矛盾或無法實現(xiàn)時應(yīng)當(dāng)認為這種技術(shù)方案的結(jié)合不存在，也不在本發(fā)明要求的保護范圍之內(nèi)。

參照圖1，在本發(fā)明一實施例中，提供一種膠囊與基體材料界面本構(gòu)關(guān)系的測試裝置，包括承拉板1、張拉桿2和拉力實驗機3，上述承拉板1包括兩塊，并相對設(shè)置于上述拉力實驗機3的外頂壁，且在上述拉力實驗機3上滑動；兩塊上述承拉板1相對的外側(cè)壁分別固接有上述張拉桿2，且，上述張拉桿2設(shè)于上述承拉板1的中心位置；上述張拉桿2的另一端固接于上述拉力實驗機3的動力裝置。

上述承拉板1一般為一正方形板，兩塊上述承拉板1的相對面平整；

上述拉力實驗機3為上述承拉板1的運動提供動力源，該拉力實驗機3為低加速度，高敏感性的拉伸設(shè)備，可供分級加載。

上述張拉桿2形狀一般為柱狀桿，優(yōu)選為圓柱，上述張拉桿2的一端一般設(shè)有拉力傳感器24，并與上述承拉板1固接，其中該拉力傳感器24一般與智能控制記錄裝置5電連接，發(fā)送承拉板1所承受的拉力實時數(shù)據(jù)；上述張拉桿2的另一端一般與上述拉力實驗機3的外頂壁連接，通過上述拉力實驗機3提供動力源拉動張拉桿2。

在本實施例中，上述的膠囊與基體材料界面本構(gòu)關(guān)系的測試裝置，上述張拉桿2包括固定塊21、拉力傳感器24、連接桿22和固定桿23，上述連接桿22的一端與上述固定塊21固接，其中，上述連接桿22一般為圓柱形金屬桿；上述固定桿23的一端穿設(shè)于上述連接桿22的另一端，上述固定桿23的另一端固接于上述拉力實驗機3的動力裝置，其中，上述固定桿23一般為長螺絲或金屬固定桿，在本發(fā)明實施中，優(yōu)選為長螺絲；上述拉力傳感器24設(shè)于上述固定塊21內(nèi)，且上述拉力傳感器24的采集端與上述承拉板1的相對外側(cè)壁固接，用于檢測上述承拉板1所承受的拉力大小。

在本實施例中，上述的膠囊與基體材料界面本構(gòu)關(guān)系的測試裝置，還包括智能控制記錄裝置5，上述智能控制記錄裝置5與上述拉力傳感器24電連接。

上述智能控制記錄裝置5一般用于記錄上述拉力傳感器24反饋的拉力值數(shù)據(jù)。

在本實施例中，上述的膠囊與基體材料界面本構(gòu)關(guān)系的測試裝置，還包括中心板4，上述中心板4相對設(shè)置于兩塊上述承拉板1圍成空間之間，且平面中心位置設(shè)有通孔。

上述中心板4一般為一平面中心設(shè)有開孔的金屬板，在本發(fā)明實施例中，優(yōu)選為銅板，上述中心板4的開孔形狀與測試物橫截形狀相同，且面積稍大于被測膠囊的橫截面積，上述中心板4一般相對設(shè)于兩塊相對設(shè)置的上述承拉板1之間，且設(shè)于兩塊上述承拉板1圍成空間的正中，上述中心板4與上述承拉板1之間的空間用基體材料填充，在本發(fā)明實施例中，該基體材料為混凝土或水泥砂漿。

在本實施例中，上述的膠囊與基體材料界面本構(gòu)關(guān)系的測試裝置，上述中心板4和上述承拉板1的表面平整，降低由于表面粗糙導(dǎo)致的拉力誤差的影響。

上述膠囊與基體材料界面本構(gòu)關(guān)系的測試裝置通過承拉板1、張拉桿2、拉力實驗機3和中心板4的配合使用，能對測試物施加不同的力進行不同情況和環(huán)境的模擬，從而得出測試物的力學(xué)行為，且裝置體積小，操作工序簡單，方便使用。

參照圖2，在本發(fā)明還提供一種膠囊與基體材料界面本構(gòu)關(guān)系的測試方法，包括上述任意一項的膠囊與基體材料界面本構(gòu)關(guān)系的測試裝置，包括步驟：s1、分別沿相對反方向拉動兩塊上述承拉板1，其中，上述基體材料包裹著上述膠囊并設(shè)于兩塊上述承拉板1之間，且與上述承拉板1固接；s2、分別檢測兩塊上述承拉板1承受的拉力值和上述膠囊與基體材料的粘結(jié)情況并記錄；s3、根據(jù)上述拉力值的首峰值和上述膠囊與基體材料的粘結(jié)情況，得出上述膠囊與基體材料界面本構(gòu)關(guān)系。

如上述步驟s1，上述拉力實驗機33分別沿相對反方向拉動兩塊上述承拉板1，從而使與上述承拉板1粘合的基體材料往不同方向被拉動，其中，上述基體材料包裹著上述膠囊并設(shè)于兩塊上述承拉板1之間，且與上述承拉板1固接，其中，該拉動過程為一緩慢動態(tài)平衡過程，當(dāng)基體材料被拉動導(dǎo)致上述基體材料出現(xiàn)裂縫后，該拉動過程結(jié)束，此時由于基體材料出現(xiàn)裂縫，在出現(xiàn)的瞬間上述拉力傳感器檢測到的拉力值會出現(xiàn)一瞬間明顯的波動，拉力值一般波動情況為先快速下降再緩慢提高，此時出現(xiàn)拉力值的第一個峰值，即為首峰值；

如上述步驟s2，設(shè)置在上述張拉桿2上的拉力傳感器24在上述步驟s1的拉動過程中檢測承拉板1承受的拉力值和上述膠囊與基體材料的粘結(jié)情況并記錄；

如上述步驟s3，根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)，描繪出該拉力值的變化曲線圖和上述膠囊與基體材料的粘結(jié)情況，換算得出膠囊在該種基體材料中的力學(xué)行為表現(xiàn)，根據(jù)上述拉力值的首峰值和上述膠囊與基體材料的粘結(jié)情況，通過公式換算得出上述膠囊與基體材料界面本構(gòu)關(guān)系。

參照圖3，在本實施例中，上述的膠囊與基體材料界面本構(gòu)關(guān)系的測試方法，在上述分別沿相對反方向拉動兩塊上述承拉板1的步驟之前，還包括：s4、將膠囊固定于上述中心板4的通孔內(nèi)；s5、用基體材料包裹上述膠囊，并填充上述中心板4與上述承拉板1之間的空間；s6、靜置指定時間。

如上述步驟s4，一般使用粘合劑或基體材料將膠囊固定于上述中心板4的通孔內(nèi)，固定效果僅需達到其不容易脫落即可；

如上述步驟s5，用基體材料包裹上述膠囊，并填充上述中心板4與上述承拉板1之間的空間，上述基體材料在本發(fā)明實施例中，優(yōu)選為，混凝土或水泥砂漿；

如上述步驟s6，根據(jù)測試的需要進行不同的靜置時間，使上述基體材料達到不同的凝固程度，靜置時間一般在12小時～45天之間；在本發(fā)明實施例中，凝固時間，優(yōu)選分別為1天、3天、7天和28天，根據(jù)不同的靜置時間做相應(yīng)的拉伸試驗，記錄各個批次的試驗數(shù)據(jù)。

在本實施例中，上述的膠囊與基體材料界面本構(gòu)關(guān)系的測試方法，在上述用基體材料包裹上述膠囊，并填充上述中心板4與上述承拉板1之間的空間的步驟之前，還包括：s7、將粘合劑涂覆在兩塊上述承拉板1相對面的表面。

如上述步驟s7，在進行上述步驟s6之前，通過將粘合劑涂覆在兩塊上述承拉板1相對面的表面，使上述基體材料在凝結(jié)后與上述承拉板1能夠良好的粘合在一起，降低由于上述基體材料與上述承拉板1的粘合性而導(dǎo)致在拉動過程中，上述承拉板1和凝結(jié)后的上述基體材料脫離而導(dǎo)致測試失敗的情況出現(xiàn)。

參照圖4，在本實施例中，上述的膠囊與基體材料界面本構(gòu)關(guān)系的測試方法，在上述將膠囊固定于上述中心板4的通孔內(nèi)的步驟之前，還包括：s10、進行空白對比測試。

如上述步驟s10，當(dāng)上述步驟s1-s7執(zhí)行前，進行空白對比試驗，獲取上述基體材料在沒有埋入膠囊前的力學(xué)行為數(shù)據(jù)，上述空白對比試驗的變量為是否埋入膠囊。

在本實施例中，上述的膠囊與基體材料界面本構(gòu)關(guān)系的測試方法，上述進行空白對比測試的步驟，包括：s11、將無孔中心板相對設(shè)于兩塊上述承拉板1之間的空間內(nèi)；s12、將粘合劑涂覆在兩塊上述承拉板1相對面的表面；s13、用基體材料填充上述中心板4與上述承拉板1之間的空間；s14、靜置指定時間；s15、分別沿相對反方向拉動兩塊上述承拉板1；s16、分別檢測兩塊上述承拉板1承受的拉力值，并發(fā)送至上述智能控制記錄裝置5；s17、根據(jù)上述拉力值的首峰值，得出上述基體材料的空白力學(xué)行為圖。

如上述步驟s11，將無孔中心板相對設(shè)于上述第一承拉板1和第二承拉板7之間的空間內(nèi)，一般使用材質(zhì)與上述中心板8相同的表面平整板作為上述無孔中心板；

如上述步驟s12，用基體材料包裹上述金屬球，并填充上述中心板4與上述承拉板1之間的空間，上述基體材料在本發(fā)明實施例中，優(yōu)選為，混凝土或水泥砂漿。

如上述步驟s13，在進行上述步驟s14之前，通過將粘合劑涂覆在兩塊上述承拉板1相對面的表面，使上述基體材料在凝結(jié)后與上述承拉板1能夠良好的粘合在一起，降低由于上述基體材料與上述承拉板1的粘合性而導(dǎo)致在拉動過程中，上述承拉板1和凝結(jié)后的上述基體材料脫離而導(dǎo)致測試失敗的情況出現(xiàn)。

如上述步驟s14，根據(jù)測試的需要進行不同的靜置時間，使上述基體材料達到不同的凝固程度，靜置時間一般在12小時～45天之間；在本發(fā)明實施例中，凝固時間，優(yōu)選分別為1天、3天、7天和28天，根據(jù)不同的靜置時間做相應(yīng)的拉伸試驗，記錄各個批次的試驗數(shù)據(jù)。

如上述步驟s15，上述拉力實驗機33分別沿相對反方向拉動兩塊上述承拉板1，從而使與上述承拉板1粘合的基體材料往不同方向被拉動，其中，上述基體材料包裹著上述金屬球并設(shè)于兩塊上述承拉板1之間，且與上述承拉板1固接，其中，該拉動過程為一緩慢動態(tài)平衡過程，當(dāng)基體材料由于被拉動而導(dǎo)致徹底斷裂后，該拉動過程結(jié)束；

如上述步驟s16，設(shè)置在上述張拉桿2上的拉力傳感器24在上述步驟s15的拉動過程中檢測承拉板1承受的拉力值并記錄。

如上述步驟s17，上述智能控制記錄裝置5根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)，描繪出該拉力值的變化曲線圖，從而換算得出在沒有埋入膠囊的情況下該種基體材料中的力學(xué)行為表現(xiàn)，進而得到該基體材料在沒有膠囊影響下的空白力學(xué)行為信息，作為本測試方法的基礎(chǔ)參考測試數(shù)據(jù)。

在一具體實施例中，在進行空白對比測試后，使用粘合劑或基體材料將膠囊固定于上述中心板4的通孔內(nèi)，固定效果僅需達到其不容易脫落即可；通過將粘合劑涂覆在兩塊上述承拉板1相對面的表面，使上述基體材料在凝結(jié)后與上述承拉板1能夠良好的粘合在一起，降低由于上述基體材料與上述承拉板1的粘合性而導(dǎo)致在拉動過程中，上述承拉板1和凝結(jié)后的上述基體材料脫離而導(dǎo)致測試失敗的情況出現(xiàn)；用基體材料包裹上述膠囊，并填充上述中心板4與上述承拉板1之間的空間，上述基體材料在本發(fā)明實施例中，優(yōu)選為，混凝土或水泥砂漿；根據(jù)測試的需要進行不同的靜置時間，使上述基體材料達到不同的凝固程度，靜置時間一般在12小時～45天之間；在本發(fā)明實施例中，凝固時間，優(yōu)選分別為1天、3天、7天和28天，根據(jù)不同的靜置時間做相應(yīng)的拉伸試驗，記錄各個批次的試驗數(shù)據(jù)；上述拉力實驗機33分別沿相對反方向拉動兩塊上述承拉板1，從而使與上述承拉板1粘合的基體材料往不同方向被拉動，其中，上述基體材料包裹著上述膠囊并設(shè)于兩塊上述承拉板1之間，且與上述承拉板1固接，其中，該拉動過程為一緩慢動態(tài)平衡過程，當(dāng)基體材料被拉動導(dǎo)致上述基體材料出現(xiàn)裂縫后，該拉動過程結(jié)束，此時由于基體材料出現(xiàn)裂縫，在出現(xiàn)的瞬間上述拉力傳感器檢測到的拉力值會出現(xiàn)一瞬間明顯的波動，拉力值一般波動情況為先快速下降再緩慢提高，此時出現(xiàn)拉力值的第一個峰值，即為首峰值；設(shè)置在上述張拉桿2上的拉力傳感器24在上述步驟s1的拉動過程中檢測承拉板1承受的拉力值和上述膠囊與基體材料的粘結(jié)情況，并發(fā)送至上述智能控制記錄裝置5；根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)，描繪出該拉力值的變化曲線圖和上述膠囊與基體材料的粘結(jié)情況，換算得出膠囊在該種基體材料中的力學(xué)行為表現(xiàn)，根據(jù)上述拉力值的首峰值和上述膠囊與基體材料的粘結(jié)情況，通過公式換算得出上述膠囊與基體材料界面本構(gòu)關(guān)系。

上述膠囊與基體材料界面本構(gòu)關(guān)系的測試方法能夠通過簡單的測試步驟，獲得被測材料在拉力作用下的力學(xué)行為趨勢，節(jié)省時間，操作簡單。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。