高溫下測(cè)量鋼索軸向拉伸變形的位移引伸夾持裝置及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于高溫下測(cè)量鋼索軸向拉伸變形的位移引伸夾持裝置及其使用方法，包括上夾具、下夾具和高溫引伸計(jì)；所述上夾具和下夾具均包括U型管夾、V型爪、螺栓、底座、高溫螺母；所述U型管夾套設(shè)在試樣上，U型管夾兩端分別連接兩個(gè)螺栓，底座上還設(shè)置有V型爪，U型管夾和V型爪相對(duì)扣向卡住試樣，高溫螺母通過螺栓擰緊，使得試驗(yàn)過程中試樣、U型管夾和V型爪三者不會(huì)出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)；所述高溫引伸計(jì)上設(shè)有兩個(gè)引伸桿，引伸桿頂端設(shè)有刀刃觸點(diǎn)，調(diào)節(jié)引伸桿，使兩個(gè)刀刃觸點(diǎn)分別能夠嵌入兩個(gè)U型管夾頂端表面開設(shè)的楔形孔槽中，將試樣的標(biāo)距段內(nèi)的高溫變形量傳遞給引伸桿，并由高溫引伸計(jì)記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
【專利說明】
高溫下測(cè)量鋼索軸向拉伸變形的位移引伸夾持裝置及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及建筑結(jié)構(gòu)材料試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高溫下測(cè)量鋼索軸向拉伸變形的位移引伸夾持裝置及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]預(yù)應(yīng)力張拉鋼結(jié)構(gòu)具有很高的結(jié)構(gòu)效率。目前對(duì)于這類結(jié)構(gòu)在火災(zāi)下的承載能力的研究主要以數(shù)值模擬方法為主，材料的高溫力學(xué)性能指標(biāo)的精確性是影響數(shù)值模擬方法可靠性的重要環(huán)節(jié)。鋼索作為預(yù)應(yīng)力張拉鋼結(jié)構(gòu)的核心構(gòu)件，主要通過試驗(yàn)測(cè)試獲取其高溫力學(xué)性能指標(biāo)。目前，由于受到溫度、試驗(yàn)儀器、構(gòu)件規(guī)格等因素的影響，材料高溫力學(xué)性能試驗(yàn)測(cè)試相對(duì)常溫試驗(yàn)更加困難，常溫下的應(yīng)變片測(cè)試技術(shù)不再適用于測(cè)量試樣在火爐高溫環(huán)境中發(fā)生的拉伸軸向變形，通常采用位移引伸裝置實(shí)現(xiàn)爐體外測(cè)量鋼索在高溫下的位移。那么，減小位移引伸裝置的機(jī)械傳動(dòng)誤差，較為準(zhǔn)確的獲取試樣在高溫環(huán)境下的變形是鋼索高溫材性試驗(yàn)的關(guān)鍵技術(shù)。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)外所開展的高溫材性試驗(yàn)中，高溫下試件的變形測(cè)量裝置多為側(cè)插式高溫引伸計(jì)，這種裝置與配套的高溫爐一起使用，對(duì)于鋼索(如鋼絞線、鋼絲束、鋼絲繩)這類圓柱形幾何體，無法按照《金屬材料高溫拉伸試驗(yàn)方法》GB/T4338-2006的規(guī)定加工成“機(jī)加工試樣”，該引伸計(jì)在使用中主要存在兩個(gè)問題:1、使用高溫引伸計(jì)測(cè)量鋼絞線(由多根鋼絲成螺旋形絞合而成)和鋼絲束(由多根鋼絲平行排列或輕度扭絞而成)試樣的變形時(shí)，測(cè)得的變形實(shí)際上是單根鋼絲的伸長(zhǎng)，而非整股鋼索的伸長(zhǎng);2、鋼索多由5mm或7mm鋼絲組成，與引伸計(jì)端部接觸范圍近似于點(diǎn)接觸，在鋼索伸長(zhǎng)過程中，引伸計(jì)端部觸點(diǎn)與試樣表面間極易發(fā)生相對(duì)滑移，導(dǎo)致試樣軸向變形測(cè)試數(shù)據(jù)誤差較大，無法建立精確的高溫力學(xué)性能指標(biāo)體系。因此，發(fā)明一種新型的用于高溫下測(cè)量鋼索軸向拉伸變形的位移引伸夾持裝置，可始終牢固夾持住試樣，再與引伸計(jì)配合使用，不僅使得傳統(tǒng)高溫引伸計(jì)能夠適用于不同規(guī)格的鋼索，而且還解決了試驗(yàn)過程中引伸計(jì)端部與試樣表面間存在的相對(duì)滑移問題，有效地提高了試驗(yàn)的可行性和試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種用于高溫下測(cè)量鋼索軸向拉伸變形的位移引伸夾持裝置及其使用方法，利用這種裝置可以有效的夾持鋼索試樣，與試樣產(chǎn)生同步位移，并通過與其固定的引伸桿將變形傳至引伸計(jì)，獲取試樣高溫拉伸試驗(yàn)時(shí)標(biāo)距內(nèi)的變形值，為建立鋼索在高溫拉伸下的各力學(xué)性能指標(biāo)體系奠定基礎(chǔ)。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種高溫下測(cè)量鋼索軸向拉伸變形的位移引伸夾持裝置，包括上夾具、下夾具和高溫引伸計(jì)；
[0006]所述上夾具和下夾具均包括U型管夾、V型爪、螺栓、底座、高溫螺母;所述U型管夾套設(shè)在試樣上，U型管夾兩端分別連接兩個(gè)螺栓，所述底座內(nèi)設(shè)置有與上述螺栓相匹配的螺孔，螺栓穿過底座內(nèi)螺孔并與高溫螺母連接，底座上還設(shè)置有V型爪，U型管夾和V型爪相對(duì)扣向卡住試樣，高溫螺母通過螺栓擰緊，使得試驗(yàn)過程中試樣、U型管夾和V型爪三者不會(huì)出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)；
[0007]所述高溫引伸計(jì)上設(shè)有兩個(gè)引伸桿，引伸桿頂端設(shè)有刀刃觸點(diǎn)，調(diào)節(jié)引伸桿，使兩個(gè)刀刃觸點(diǎn)分別能夠嵌入兩個(gè)U型管夾頂端表面開設(shè)的楔形孔槽中，將試樣的標(biāo)距段內(nèi)的高溫變形量傳遞給引伸桿，并由高溫引伸計(jì)記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
[0008]作為優(yōu)選，所述位移引伸夾持裝置采用鎳金高溫合金制成，高溫性能良好，能夠保證在O?800°C溫度范圍內(nèi)正常高效的工作。
[0009]作為優(yōu)選，所述V型爪底部設(shè)有過渡圓弧，內(nèi)側(cè)表面設(shè)有凸紋。
[0010]本發(fā)明U型管夾用于夾持固定試樣，內(nèi)徑尺寸按照所測(cè)試樣直徑設(shè)計(jì);頂端表面鉆孔，用于引伸桿端部的刀刃觸點(diǎn)嵌入，與夾具產(chǎn)生聯(lián)動(dòng)測(cè)得高溫變形。同時(shí)，U型管夾兩端與兩個(gè)螺栓連接形成一體。底座上設(shè)置兩個(gè)V型爪和與螺栓相匹配的螺孔，螺栓穿過底座兩側(cè)的螺孔與高溫螺母連接，擰緊螺母來固定試樣。V型爪設(shè)置兩個(gè)，與底座連為一體。
[0011]—種高溫下測(cè)量鋼索軸向拉伸變形的位移引伸夾持裝置的使用方法，包括以下步驟:
[0012](I)進(jìn)行鋼索高溫拉伸試驗(yàn)時(shí)，先將試樣兩端的帶內(nèi)螺紋錨杯通過雙頭螺栓與萬能材性試驗(yàn)機(jī)連接，固定試樣；
[0013](2)按照已有的高溫引伸計(jì)標(biāo)距，用上夾具的U型管夾和V型爪相對(duì)扣向卡住試樣，其兩端的螺栓穿過底座兩側(cè)的螺孔，將高溫螺母分別擰在螺栓上夾緊試樣，固定到試樣的上標(biāo)距端；
[0014](3)同理，將下夾具的U型管夾和V型爪相對(duì)扣向卡住試樣，其兩端的螺栓穿過底座兩側(cè)的螺孔，將高溫螺母分別擰在螺栓上夾緊試樣，固定到試樣的下標(biāo)距端;上夾具、下夾具均置于管狀立式高溫爐內(nèi)；
[0015](4)V型爪底部設(shè)有可防止V角底部產(chǎn)生應(yīng)力集中的過渡圓弧，；內(nèi)側(cè)表面設(shè)有增加夾具與試樣之間摩擦的凸紋，避免夾具與試樣之間產(chǎn)生滑移，使得夾具具有良好的夾持性會(huì)K;
[0016](5)將高溫引伸計(jì)上下兩個(gè)引伸桿端部的刀刃觸點(diǎn)嵌入U(xiǎn)型管夾頂端表面的楔形孔槽中，試樣在高溫拉伸變長(zhǎng)的過程中，引伸桿隨著固定在試樣標(biāo)距段的夾具產(chǎn)生聯(lián)動(dòng)，得到試樣標(biāo)距段內(nèi)的高溫變形量;U型管夾表面鉆孔使引伸桿與夾具之間不會(huì)產(chǎn)生滑移，確保了引伸桿與試樣標(biāo)距段的同步位移。
[0017]有益效果:本發(fā)明裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，夾持可靠，耐高溫性能好等特點(diǎn)。
[0018]進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼索等多股棒型、絞型試樣的高溫力學(xué)性能測(cè)試時(shí)，使用高溫引伸計(jì)測(cè)量試樣變形時(shí)，由于引伸桿端部刀刃觸點(diǎn)與試樣表面無法緊密接觸發(fā)生滑移和引伸計(jì)無法測(cè)定整股鋼索的軸向變形，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果存在誤差。測(cè)試過程中，在試樣上安裝一組夾具，與高溫引伸計(jì)配合使用，由于夾具夾持可靠，能緊密的固定在試樣標(biāo)距段；同時(shí)，夾具采用鎳金高溫合金制成，高溫性能良好。當(dāng)試樣標(biāo)距段發(fā)生變形時(shí)，夾具能與試樣保持同步位移，并通過引伸桿將變形傳至引伸計(jì)，測(cè)得試樣高溫變形量。
[0019]本發(fā)明裝置滿足了預(yù)應(yīng)力鋼索高溫力學(xué)性能試驗(yàn)的需要，準(zhǔn)確測(cè)量試樣在爐內(nèi)均溫段的高溫變形，保證了數(shù)據(jù)的精確性，為進(jìn)一步進(jìn)行高溫下張拉結(jié)構(gòu)的抗火性能設(shè)計(jì)與分析奠定基礎(chǔ)。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明位移引伸夾持裝置使用圖；
[0021 ]圖2為本發(fā)明位移引伸夾持裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為圖2的俯視圖；
[0023]圖4為本發(fā)明U型管夾示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明:
[0025]如圖1-4所示，一種高溫下測(cè)量鋼索軸向拉伸變形的位移引伸夾持裝置12，包括上夾具、下夾具和高溫引伸計(jì)10;
[0026]所述上夾具和下夾具均包括U型管夾5、V型爪6、螺栓7、底座8、高溫螺母9;所述U型管夾5套設(shè)在試樣3上，U型管夾5兩端分別連接兩個(gè)螺栓7，所述底座8內(nèi)設(shè)置有與上述螺栓7相匹配的螺孔，螺栓7穿過底座內(nèi)螺孔并與高溫螺母9連接，底座上還設(shè)置有V型爪6，U型管夾5和V型爪6相對(duì)扣向卡住試樣3，高溫螺母9通過螺栓7擰緊，使得試驗(yàn)過程中試樣3、U型管夾5和V型爪6三者不會(huì)出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)；
[0027]所述高溫引伸計(jì)10上設(shè)有兩個(gè)引伸桿10-1，引伸桿10-1頂端設(shè)有刀刃觸點(diǎn)10-2，調(diào)節(jié)引伸桿10-1，使兩個(gè)刀刃觸點(diǎn)10-2分別能夠嵌入兩個(gè)U型管夾5頂端表面開設(shè)的楔形孔槽11中，將試樣3的標(biāo)距段內(nèi)的高溫變形量傳遞給引伸桿10-1，并由高溫引伸計(jì)10記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
[0028]所述位移引伸夾持裝置采用鎳金高溫合金制成，高溫性能良好，能夠保證在O?800°C溫度范圍內(nèi)正常高效的工作。所述V型爪底部設(shè)有過渡圓弧，內(nèi)側(cè)表面設(shè)有凸紋。
[0029]—種上述高溫下測(cè)量鋼索軸向拉伸變形的位移引伸夾持裝置的使用方法，包括以下步驟:
[0030](I)進(jìn)行鋼索高溫拉伸試驗(yàn)時(shí)，先將試樣3兩端的帶內(nèi)螺紋錨杯2通過雙頭螺栓I與萬能材性試驗(yàn)機(jī)連接，固定試樣3 ；
[0031](2)按照已有的高溫引伸計(jì)10標(biāo)距，用上夾具的U型管夾5和V型爪6相對(duì)扣向卡住試樣3，其兩端的螺栓7穿過底座8兩側(cè)的螺孔，將高溫螺母9分別擰在螺栓7上夾緊試樣3，固定到試樣3的上標(biāo)距端；
[0032](3)同理，將下夾具的U型管夾5和V型爪6相對(duì)扣向卡住試樣3，其兩端的螺栓7穿過底座8兩側(cè)的螺孔，將高溫螺母9分別擰在螺栓7上夾緊試樣3，固定到試樣3的下標(biāo)距端;上夾具、下夾具均置于管狀立式高溫爐4內(nèi)；
[0033](4)V型爪6底部設(shè)有可防止V角底部產(chǎn)生應(yīng)力集中的過渡圓弧，；內(nèi)側(cè)表面設(shè)有增加夾具與試樣之間摩擦的凸紋，避免夾具與試樣之間產(chǎn)生滑移，使得夾具具有良好的夾持f生會(huì)K;
[0034](5)將高溫引伸計(jì)10上下兩個(gè)引伸桿10-1端部的刀刃觸點(diǎn)10-2嵌入U(xiǎn)型管夾5頂端表面的楔形孔槽11中，試樣3在高溫拉伸變長(zhǎng)的過程中，引伸桿10隨著固定在試樣標(biāo)距段的夾具產(chǎn)生聯(lián)動(dòng)，得到試樣3標(biāo)距段內(nèi)的高溫變形量;U型管夾5表面鉆孔使引伸桿10-1與夾具之間不會(huì)產(chǎn)生滑移，確保了引伸桿10-1與試樣3標(biāo)距段的同步位移。
[0035]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高溫下測(cè)量鋼索軸向拉伸變形的位移引伸夾持裝置，其特征在于:包括上夾具、下夾具和高溫引伸計(jì)； 所述上夾具和下夾具均包括U型管夾、V型爪、螺栓、底座、高溫螺母;所述U型管夾套設(shè)在試樣上，U型管夾兩端分別連接兩個(gè)螺栓，所述底座內(nèi)設(shè)置有與上述螺栓相匹配的螺孔，螺栓穿過底座內(nèi)螺孔并與高溫螺母連接，底座上還設(shè)置有V型爪，U型管夾和V型爪相對(duì)扣向卡住試樣，高溫螺母通過螺栓擰緊，使得試驗(yàn)過程中試樣、U型管夾和V型爪三者不會(huì)出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)； 所述高溫引伸計(jì)上設(shè)有兩個(gè)引伸桿，引伸桿頂端設(shè)有刀刃觸點(diǎn)，調(diào)節(jié)引伸桿，使兩個(gè)刀刃觸點(diǎn)分別能夠嵌入兩個(gè)U型管夾頂端表面開設(shè)的楔形孔槽中，將試樣的標(biāo)距段內(nèi)的高溫變形量傳遞給引伸桿，并由高溫引伸計(jì)記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫下測(cè)量鋼索軸向拉伸變形的位移引伸夾持裝置，其特征在于:所述位移引伸夾持裝置采用鎳金高溫合金制成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫下測(cè)量鋼索軸向拉伸變形的位移引伸夾持裝置，其特征在于:所述V型爪底部設(shè)有過渡圓弧，內(nèi)側(cè)表面設(shè)有凸紋。4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種高溫下測(cè)量鋼索軸向拉伸變形的位移引伸夾持裝置的使用方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)進(jìn)行鋼索高溫拉伸試驗(yàn)時(shí)，先將試樣兩端的帶內(nèi)螺紋錨杯通過雙頭螺栓與萬能材性試驗(yàn)機(jī)連接，固定試樣； (2)按照已有的高溫引伸計(jì)標(biāo)距，用上夾具的U型管夾和V型爪相對(duì)扣向卡住試樣，其兩端的螺栓穿過底座兩側(cè)的螺孔，將高溫螺母分別擰在螺栓上夾緊試樣，固定到試樣的上標(biāo)距端； (3)同理，將下夾具的U型管夾和V型爪相對(duì)扣向卡住試樣，其兩端的螺栓穿過底座兩側(cè)的螺孔，將高溫螺母分別擰在螺栓上夾緊試樣，固定到試樣的下標(biāo)距端;上夾具、下夾具均置于管狀立式高溫爐內(nèi)； (4)V型爪底部設(shè)有可防止V角底部產(chǎn)生應(yīng)力集中的過渡圓弧，；內(nèi)側(cè)表面設(shè)有增加夾具與試樣之間摩擦的凸紋，避免夾具與試樣之間產(chǎn)生滑移，使得夾具具有良好的夾持性能； (5)將高溫引伸計(jì)上下兩個(gè)引伸桿端部的刀刃觸點(diǎn)嵌入U(xiǎn)型管夾頂端表面的楔形孔槽中，試樣在高溫拉伸變長(zhǎng)的過程中，引伸桿隨著固定在試樣標(biāo)距段的夾具產(chǎn)生聯(lián)動(dòng)，得到試樣標(biāo)距段內(nèi)的高溫變形量;U型管夾表面鉆孔使引伸桿與夾具之間不會(huì)產(chǎn)生滑移，確保了引伸桿與試樣標(biāo)距段的同步位移。
【文檔編號(hào)】G01N3/04GK106018078SQ201610581843
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月21日
【發(fā)明人】杜詠, 周浩, 汪賢聰
【申請(qǐng)人】南京工業(yè)大學(xué)