[发明专利]土工膜内压薄壁圆筒试样双向拉伸试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种土工膜内压薄壁圆筒试样双向拉伸试验装置，包括以下装置：万能拉力机(1)、第一圆盘型密封夹具(21)、第二圆盘型密封夹具(22)、图像拍摄系统(3)、气压加载系统(4)、第一连接装置(51)、第二连接装置(52)，所述第一圆盘型密封夹具(21)通过第一连接装置(51)与所述万能拉力机(1)的活动端连接，所述第二圆盘型密封夹具(22)通过第二连接装置(52)与所述万能拉力机(1)的固定端连接，所述第二圆盘型密封夹具(22)上设置有进气孔和出气孔，所述进气孔设置有进气孔阀门，所述出气孔设置有出气孔阀门，所述气压加载系统(4)连接所述第二圆盘型密封夹具(22)的进气孔，其特征在于：所述第一圆盘型密封夹具(21)的端部和所述第二圆盘型密封夹具(22)的端部均设置有圆形密封箍槽(6)并有与所述圆形密封箍槽(6)相配合的密封箍圈(7)。

2.如权利要求1所述的土工膜内压薄壁圆筒试样双向拉伸试验装置，其特征在于，所述密封箍圈(7)为双层箍圈，双层箍圈均具有箍头且所述两层箍圈的箍头错开布置。

3.如权利要求1所述的土工膜内压薄壁圆筒试样双向拉伸试验装置，其特征在于：所述圆形密封箍槽的槽深为12mm-18mm，所述圆形密封箍槽的槽宽为20mm-30mm，所述圆形密封箍槽之间的距离为20mm-40mm。

4.采用权利要求1-3任一项所述的土工膜内压薄壁圆筒试样双向拉伸试验装置的土工膜内压薄壁圆筒试样双向拉伸试验方法，包括以下步骤：

a、通过第一圆盘型密封夹具(21)和第二圆盘型密封夹具(22)将薄壁圆筒试样固定在万能拉力机(1)上，在距离第一圆盘型密封夹具(21)和第二圆盘型密封夹具(22)相同距离的试样上画出两条平行的标记线，两标记线之内的薄壁圆筒试样作为图像分析的范围；

b、打开进气孔阀门，关闭出气孔阀门，打开气压加载系统(4)，设定气压加载系统(4)的输出气压并等待压力稳定；

c、打开万能拉力机(1)，以小于等于3mm/min的速度进行拉伸，同时打开图像拍摄系统(3)按大于等于20张每秒的频率拍摄图像，所述数据采集系统也按相同的频率采集轴向拉力；

d、利用图像拍摄系统3拍摄的图片，分析两标记线之内的薄壁圆筒试样的图像，得出两标记线之内的薄壁圆筒试样在试验过程中的轴向轮廓曲线长度L和最大断面直径D_max，利用下列公式计算得到最大断面处的轴向应变、最大断面处的环向应变、最大断面处的环向应力以及最大断面处的轴向应力，同时画出双向应力应变关系曲线：

最大断面处的轴向应变计算公式：其中L为轴向轮廓曲线的长度，H₀为初始试样的高度；

最大断面处的环向应变计算公式：其中D_max是最大断面的直径，D₀为圆盘型密封夹具的直径；

最大断面处的环向应力计算公式：其中P为内压大小，F为轴向拉力，δ为薄壁圆筒试样厚度，D_max是最大断面的直径；

最大断面处的轴向应力计算公式：其中P为内压大小，F为轴向拉力，δ为薄壁圆筒试样厚度，D_max是最大断面的直径；

e、试样破坏后，关闭万能拉力机(1)和气压加载系统(4)，打开出气孔阀门泄气至常压，设定气压加载系统(4)处于新的气压值并在同样的新薄壁圆筒试样上重复步骤a至d，确定不同气压下的双向应力应变曲线，并根据这些曲线，得出土工膜在双向应力条件下的力学性能。