[发明专利]混凝土单轴拉伸应力应变全曲线测试方法及测试装置

说明书

本发明公开一种混凝土单轴拉伸应力应变全曲线测试方法及测试装置，测试方法为：对混凝土试件进行预处理，然后固定在应力加载装置中，通过热力加载开始拉伸试验；实时监测试件所受荷载、试件变形位移及试件损伤变化数据，试件峰值荷载前、后分别采用静态采集和动态采集方式采集试件变形位移数据；试验结束后，将试件破坏前、后采集的试件位移数据联合荷载数据进行拼合，并加以处理，绘制出完整的应力应变全曲线。试件峰值应力前后分别采用静态和动态数据采集方式，不仅可保证所采集数据的准确有效性，而且可避免采集的数据文件过大和数据处理过程复杂的问题，可绘制出较为准确的应力应变全曲线。

技术领域

本发明涉及一种应力应变全曲线测试方法及测试装置，特别涉及一种混凝土单轴拉伸应力应变全曲线测试方法及测试装置，属于土木工程测试技术领域。

背景技术

混凝土单轴拉伸应力应变全曲线试验是最能反映混凝土抗拉性能的试验方法，混凝土轴向受拉应力应变全曲线可以分为三个部分：曲线上升段、下降段以及下降段的平缓部分。全曲线的上升段及峰值荷载，在普通材料试验机上就能完成，而由于试验机刚度和数据采集原因无法完整获取全曲线的下降阶段。

此前，通过改善试验机的性能获取稳定的全曲线主要采用的方法：一是采用提高试验机的刚度，使试验机的刚度远大于试件的刚度，以此减小试件在软化段的储存的弹性能释放的影响；二是采用闭环伺服试验机，实时控制试件变形速率，在下降段利用恒定的变形速率加载，使得峰值荷载后裂缝的发展得以控制，避免突然断裂。在这两种方法中，增加试验机的刚度，因刚度要求高实现较为困难；闭环伺服试验机，要求试验机能依据高速采集的位移、荷载等反馈信号实现快速的调整，对试验机要求较高，且测试系统中反馈信号需准确有效。

此外，试件的形状和加载方式对应力应变全曲线有相应影响。外夹式、内埋式、粘贴式均有相应的弊端，易出现偏心受拉破坏，夹持端破坏等现象，影响测试结果。

发明内容

发明目的：针对现有混凝土等准脆性材料的拉伸应力应变曲线测试方法均存在相应弊端、无法实现准确高效测试的问题，本发明提供一种混凝土单轴拉伸应力应变全曲线测试方法，并提供一种该测试方法的专用测试装置。

技术方案：本发明所述的一种混凝土单轴拉伸应力应变全曲线测试方法，包括如下步骤：

(1)对混凝土试件端部进行预处理，将预处理后的试件固定在应力加载装置中，通过热力加载开始拉伸试验；

(2)试验过程中，实时采集试件所受应力荷载、试件变形位移数据，并监测试件损伤变化；其中，试件峰值荷载前、后分别采用静态采集方式和动态采集方式采集试件变形位移数据；

(3)试验结束后，将试件峰值荷载前、后采集的试件变形位移数据联合应力荷载数据进行拼合，并加以处理，绘制出完整的应力应变全曲线。

热力加载的实现方式为：应力加载装置包括刚性加载柱，刚性加载柱上缠绕加热线圈，加热线圈外接温度调控箱，通过温度调控箱控制加热线圈的温度、进而可控制刚性加载柱的温度变化速率，以此实现加载速率的控制，减小试验机弹性能释放的影响。

优选的，步骤(1)中，拉伸试验前，采用内埋式传力方式和粘贴式传力方式对混凝土试件端部进行预处理。该方式能有效减少试件夹持部位应力集中现象，使端部拉应力分布更加均匀、减少试件初始偏心受拉的情况。预处理方法可为：在混凝土试件与应力加载装置固定的两端部开槽，在试件槽内放置适配的钢板、粘贴固定，并在试件端部周向上粘贴适配的钢板。

具体的，步骤(2)中，在试件所受应力荷载达到应力峰值阶段时，当出现下述任一情形，试件变形位移数据的采集方式由静态采集转换为动态采集：

A、试件所受应力荷载的变化速率发生突变；

B、试件损伤变化速率发生突变。