Ecc轴向拉伸试验变形监测系统及方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种超高韧性水泥基复合材料(Engineered Cementit1usComposite，ECC)轴向拉伸试验及位移变形监测系统及方法。
【背景技术】
[0002]目前，对于使用超高韧性水泥基复合材料在无论是在弯曲荷载作用下，还是直接拉伸荷载作用下都将表现出明显的应变硬化特征。为了验证ECC材料的应变硬化特征，采用直接拉伸试验是检验ECC材料应变硬化性最好的方法。
[0003]而如今对于ECC复合材料的力学性能研究主要集中在抗折和四点弯曲试验研究。对于ECC复合材料的抗拉强度虽然也有大量的试验研究，如采用哑铃型试件进行直接拉伸试验，也有采用矩形薄板进行直接拉伸试验研究，但是其LVDT位移传感器的固定支架采用螺栓固定，这需要操作人员有足够的经验，螺栓拧的不够紧时，在试件拉伸时容易导致固定支架滑脱，如若拧的过紧，易导致试件螺栓位置产生薄弱断面使其过早发生断裂破坏，同时也有采用其他方式的固定支架，但其只能监测指定尺寸试件的位移。同时现有的拉伸夹具只能从直观上观察轴心拉伸，而由于试验操作工艺和人员不同不可避免会导致偏心。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于针对现有技术中的不足和缺陷，研制出可以直接对试件进行轴向拉伸试验装置。
[0005]本发明采用的技术方案如下:
[0006]—种传感器固定支架，包括直接粘贴在被测试件上的上横梁和下横梁，所述的上、下横梁各包括两个前后对称且相互连接的横梁，在下横梁的两端各安装一个能前后调节的下滑块，且在所述的下滑块中间设有一个用于位移传感器的孔;在上横梁的两端各安装一个能前后调节的上滑块，所述的上滑块中间安装预留有螺纹孔，所述的螺纹孔内各安装一个用于调节其下方位移传感器上下位置的螺栓。
[0007]进一步的，所述的传感器固定支架中，其所述前后对称的两个横梁之间通过螺栓连接，同时可以通过螺栓调节横梁位置以达到对不同厚度的试件进行监测。
[0008]进一步的，所述的传感器固定支架中，所述的横梁端和滑块两端预留螺栓孔，且采用螺栓连接横梁和滑块
[0009]用于对超高韧性水泥基复合材料拉伸试验的位移监测系统，包括所述的传感器固定支架和两个拉伸夹具，在所述传感器固定支架的下滑块中间安装有位移传感器，所述的位移传感器与数据采集装置相连;被测试件穿过传感器固定支架，两个拉伸夹具夹持在被测试件的顶部和底部。
[0010]进一步的，所述的拉伸夹具包括夹头和两块钢板，所述的两块钢板分别安装在夹头的前后，且与夹头之间通过齿状咬合和螺栓锚固连接。
[0011]进一步的，所述的夹持钢板和被测试件之间采用建筑结构胶粘结，且在试件夹持部位粘贴一层碳纤维布。
[0012]进一步的，所述的位移监测系统，还包括一个用于夹持钢板和试件粘结过程中的夹持模板，所述的夹持模板包括两块夹板和两块挡板，两块夹板和挡板采用螺栓锚固，其挡板宽度和试件宽度一致。
[0013]—种利用所述的位移监测系统进行监测的方法，包括以下步骤:
[0014](I)制作试件。
[0015](2)在试件的顶部和底部粘贴夹持钢板，将拉伸夹头采用螺栓锚固连接夹持钢板，然后进行养护；
[0016](3)试件养护完毕后在受拉监测范围两端划线且粘贴固定横梁;并在试件中心沿轴向双面平行各粘贴应变片；
[0017](4)以上准备工作完成后将试件安装在万能试验机上，安装过程中保证试件垂直安装；
[0018](5)安装位移传感器;将固定位移传感器的滑块安装于横梁上，利用螺栓将其调节至合适位置；
[0019](6)试验加载，在试验加载过程中采集记录变形监测区的位移、应变变化情况和相对应的荷载；
[0020](7)数据处理。
[0021 ]所述的监测方法，步骤(I)中试件制作过程如下:
[0022]采用ECC材料拌和机拌和，制作设计尺寸的试件，在拆除模板之前采用手持式磨光机将表面打磨平整，放进养护室标准养护，养护至规定龄期后，拿至室温环境下自然干燥。
[0023]所述的监测方法，步骤(2)中在粘贴夹持钢板之前采用细砂纸将试件表面打磨光滑，然后用酒精将夹持钢板和试件表面擦拭干净;且在试件夹持部位运用建筑结构胶粘贴一层碳纤维布进行加固，在碳纤维外部粘贴夹持钢板，然后将拉伸夹头采用螺栓锚固连接夹持钢板，粘贴完毕后养护。
[0024]本发明针对上述粘贴过程中发生偏心的问题，本次在进行粘贴过程中采用自制的夹持模板进行夹持，其中夹持模板包括两部分，一部分是两块夹板，其作用是夹紧试件和粘贴夹持钢板防止试件和粘贴钢板之间发生偏心。另一部分是两块与试件同宽度的挡块，其作用是在进行粘贴过程中使两块夹持钢板保持平衡。夹持模板的两部分采用螺栓锚固的方式连接。
[0025]本发明针对上述拉伸过程中发生偏心问题，本装置中拉伸夹具采用两块夹持钢板和拉伸夹头组成，其夹持钢板和拉伸夹头之间采用卡槽和螺栓连接，夹持钢板上的卡槽和拉伸夹头上卡扣相作用，可以防止拉伸过程中偏心现象的发生。
[0026]本发明针对上述固定支架上横梁在固定时应力集中问题，本次采用快硬胶水和螺栓锚固共同作用来固定横梁，首先将横梁采用快硬胶水粘结在试件的设计位置，然后采用螺栓将两支横梁锚固。采用本方法既可以防止直接运用螺栓顶紧试件过程中由于操作不当发生应力集中而导致试件的局部破坏，也可以防止拉伸过程中固定支架由于粘结不牢而发生滑落问题。
[0027]本系统中的固定支架采用横梁和滑块的作用可以适应不同尺寸的试件进行位移监测。
[0028]本发明的有益效果是:
[0029]采用夹持模板可以保证试件在粘贴过程中轴向粘贴;采用带齿槽的拉伸夹具能够保证在试件拉伸过程中轴向拉伸;采用可调节的LVDT固定支架可以对不同尺寸试件进行直接拉伸试验;在固定LVDT时其横梁采用机械和粘结相结合的方法固定，避免了直接采用螺栓顶进过程中由于操作不当而发生试件局部破坏和固定支架滑落。
【附图说明】
[0030]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1(1)-图1(2)ECC拉伸试验及监测系统样图；
[0032]图2 LVDT固定支架正视图；
[0033]图3LVDT固定支架俯视图；
[0034]图4LVDT固定支架横梁大图；
[0035]图5LVDT固定支架滑块大图；
[0036]图6试件直接拉伸夹具夹头图；
[0037]图7(1)_图7(2)直接拉伸夹具图；
[0038]图8粘贴夹具模板示意图；
[0039]图9试件拉伸应力应变曲线；
[0040]其中:1.上横梁2.下横梁3.LVDT位移传感器4.LVDT调节螺栓5.滑块6.螺栓孔7.螺帽8.导线9.试件10.螺栓11.LVDT穿过孔12.LVDT固定螺栓13.拉伸夹头14.齿槽15.夹持钢板16.电阻式应变片17.夹板18.挡板19.顶压螺栓。
【具体实施方式】
[0041]下面结合附图，通过实施实例对本发明所述的用于超高韧性水泥基复合材料(ECC)进行直接拉伸试验的夹具和位移监测系统的试验方法做进一步的说明。直接拉伸试验所用的试验设备为微机控制电子万能试验机，加载速率为0.lmm/min。
[0042]如图1(1)、1(2)所示，用于对超高韧性水泥基复合材料(ECC)拉伸试验夹具及位移监测系统，主要包括两个拉伸夹具、一套固定拉伸夹具粘贴试件时的模板、一套LVDT位移传感器固定支架、两支回弹式LVDT位移传感器3和一台采集箱。
[0043]其中拉伸夹具包括两块夹持钢板15和一个带万向铰的拉伸夹头13。钢板和夹头采用齿槽14卡紧，再使用两个螺栓锚固，其作用可以保证试件在直接拉伸过程中轴向拉伸;夹持钢板和试件采用建筑结构胶粘结，为了防止在夹持过程中试件发生局部破坏，在试件夹持部位粘贴一层碳纤维布，本拉伸夹具可以保证在试件拉伸过程中轴向拉伸。
[0044]在进行夹持钢板和试件粘结过程中采用自制的夹持模板夹持整个装置，其包括两块夹板和两块挡板，夹板和挡板采用螺栓连接，挡板的宽度和试件宽度一致