[实用新型]测量大直径纤维增强复合材料管轴向拉伸性能的试验装置

说明书

涉及测量大直径纤维增强复合材料管轴向拉伸性能的试验装置，包括顶升板、地锚板、夹持机构、千斤顶、地锚螺栓、环向应变片、轴向应变片；顶升板和地锚板上分别设有固定试件端部的夹持机构；地锚板通过地锚螺栓固定在地面上，中部设有放置千斤顶的通孔；千斤顶放置在地面上，通过对顶升板的顶升实现对试件的轴向拉伸；用于判断试件对中情况和测量其轴向拉伸变形的轴向应变片安装在试件上，用于测量试件轴向拉伸过程中环向变形的环向应变片安装在试件上。本实用新型测量结果准确，操作灵活方便，使用效率高，适用性广，属于纤维增强复合材料拉伸试验技术领域。

技术领域

本实用新型涉及纤维增强复合材料拉伸试验技术领域，尤其涉及测量大直径纤维增强复合材料管轴向拉伸性能的试验装置。

背景技术

纤维增强复合材料(FRP)作为一种新型的材料，具有强度高、耐腐蚀性好等优良的性能，现已广泛用于土木工程结构修复和新建结构中，其中纤维增强复合材料管(以下简称：复材管)约束混凝土是纤维增强复合材料在新建结构中应用的最典型形式。其中，复材管既可以采用湿铺法手工制作，也可以直接采用拉挤制作或纤维缠绕制作。对于复材管约束混凝土而言，主要是通过复材管中沿环向或接近环向布置的纤维来约束混凝土，以提高构件的承载力和延性，因此一般来说，其具有较大的环向刚度。但是，当构件处于偏压或受弯的状态时，复材管的局部将处于受拉状态，因此准确测定复材管的轴向拉伸性能(包括轴向极限拉伸强度、轴向拉伸弹性模量和泊松比)，对于此类构件的研究和应用具有重要的意义。另外，对于要求复材管具有一定轴向刚度的构件而言，复材管轴向拉伸性能的测定具有更为重要的意义。而不管是在科学研究还是在实际工程中，土木工程结构用复材管往往都具有比较大的直径，通常大于100mm。

在现有测定复材管轴向拉伸性能的试验方法中，除了传统的直条形片材拉伸试验方法外，较被广泛接受的是楔形夹具和端部锚固两种形式的轴向拉伸试验方法。但是，如果用以上三种试验方法测定大直径复材管的轴向拉伸性能，其试验的适用性和试验结果的准确性等方面都存在着一定的问题。

对于纤维增强复合材料而言，直条形片材拉伸试验是最为传统的测量其拉伸性能的方法，也广泛出现在多个国家和地区的试验规范里，如《聚合物基复合材料拉伸性能标准试验方法》[ASTM D3039/D3039M-14(2014)]、《土木工程加固用纤维增强复合材料拉伸性能标准试验方法》[ASTM D7565/D7565 M-10 (2017)]、《定向纤维增强聚合物基复合材料拉伸性能试验方法》[GB/T 3354(2014)、《纤维增强复合材料弹性常数测试方法》[GB/T 32376(2015)]等等。但是，直条形片材拉伸试验方法的适用对象主要为连续的单向纤维增强复合材料平板。而对于用于约束混凝土的复材管而言，一方面，其纤维主要沿环向或接近环向布置，是典型的偏轴材料，如沿管的轴向切割直条形片材试件进行拉伸试验，由于纤维材料在试件边缘被切断所造成的边缘效应，往往使得试验所测得的数据无法真实的反应复材管的实际性能，如其轴向极限拉伸强度和轴向拉伸弹性模量往往被低估；另一方面，对复材拉挤或缠绕管而言，由于管材事先成型的特点，沿其轴向截取的片材试件通常宽度方向具有一定的弧度，这也无可避免导致了直条形片材拉伸试验结果存在一定的误差。