一种单轴抗拉装置的制造方法

一种单轴抗拉装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及岩±工程实验设备领域，尤其设及一种±的单轴抗拉装置及其测 试方法。
【背景技术】
[0002] ±的抗拉强度，由于其值较小，往往不被人们所重视，而随着±力学的不断发展和 对工程质量要求的提高，不重视±的抗拉强度的研究已经不能适应时代的发展。尤其是随 着高±石巧的建设增多，±石巧的裂缝的产生与±的抗拉强度有关，就使得研究±的抗拉 强度变得尤为重要。现有±的抗拉试验测试主要通过直接拉伸试验（单轴拉伸试验和=轴 拉伸试验）和间接拉伸试验（±梁弯曲试验、轴向压裂试验）测定±的抗拉强度，但是现实 中一般采用间接拉伸试验，而很少采用直接拉伸试验，主要原因在于缺少合适试验装置。而 现有直接拉伸试验的装置主要分为邱式的抗拉装置和竖式的抗拉装置。
[0003] 201420121776. 4的申请中公开了测定粘±抗拉强度的简易装置，其采用夹具夹住 试样的方法固定±样。但是夹具固定±样的力不容易能控制，大了容易夹碎±样，小了会使 ±样松动，而无法测量。且还需要考虑摩擦力对实验结果的影响。
[0004] 在朱建华的《饱和与非饱和压实粘性±的抗拉强度影响因素的研究》中所用的竖 向抗拉装置，在测量时需要考虑±样的自重对测量的影响。
[0005] 201320248708.X的申请中公开了岩±抗拉的试验装置，其中试样采用工字型试 样，试样不容易制取。且试验装置制作过程较为复杂。
[0006] 在胡海军，蒋明镜等的《制样方法对重塑黄±单轴抗拉强度影响的初探》中采用 502胶使试样与仪器相连，存在试样从粘结处断裂的可能，而导致试验的结果无效。 【实用新型内容】
[0007] 本实用新型的发明目的是；针对上述技术问题，提供一种单轴抗拉装置。
[000引本实用新型技术方案为；一种单轴抗拉装置，包括底座，所述底座上安装有反力 架；所述底座上安装第一固定座，所述第一固定座连接底座中的升降装置；所述反力架上 设有与第一固定座相向对应的第二固定座；所述第二固定座通过弹黃与反力架连接；所述 第二固定座与反力架之间设有长度测量仪。
[0009] 本实用新型利用标定的弹黃，通过长度测量仪测得±样或试样被破坏时的应变， 然后通过胡克定律得出±样的抗拉强度值。试样的拉力利用弹黃的应变来反算测得，而且 本装置是采取下部改变位移，有效的减少了试样自重对测量结果带来的影响。相比现有技 术本实用新型准确性更高。
[0010] 优选的，所述长度测量仪为百分表，所述百分表一端固定在反力架上，其测量端接 触第二固定座上端面。百分表的能够对长度变化提供精确的尺寸支持，如本实用新型采用 的百分表的精确度为0. 01mm，提高计算试样的抗拉强度准确性。当然，长度测量仪也可W是 同样精度或更高精度的数字式长度测量装置，如激光长度测量仪。
[0011] 优选的，所述第一固定座和第二固定座上分别设有粘结板，所述粘结板上安装有 粘结槽；所述第一固定座和第二固定座的粘结槽相向对应。粘结板和粘结槽结合形成对试 样的夹装固定。对该技术方案进行优化，所述第一固定座包括传力板、粘结板和粘结槽；所 述传力板与升降装置连接，所述粘结板通过螺栓固定在传力板上，所述粘结槽通过卡槽或 者螺栓固定在粘结板上端面。
[0012] 优选的，所述粘结槽外壁上套装有微调夹，所述微调夹包括两对称的弓状弹性条， 所述弹性条对应端部通过螺栓连接。微调夹用于夹在粘结槽上保证试样尺寸的精确性。
[0013] 优选的，所述粘结槽由至少两瓣结构一致的圆环状槽块组成。试样一般是±壤样 本，试样存在易碎性，外在的触碰容易对试样结构发生破坏，从而影响到测试的结果。粘结 槽由多瓣槽块组成，可W沿试样四周逐一贴合固定，避免的由于试样制作原因造成的尺寸 不一，而现有试样夹具尺寸固定，夹装时造成对试样夹装过度或夹装松弛，影响测试结果。
[0014] 优选的，所述粘结板工作端和粘结槽内侧表面上涂抹有机粘合剂。试样与粘结板 和粘结槽同时相连，减少了从粘结处发生破坏的情况。
[0015] 优选的，所述升降装置包括依次相连的升降杆、蜗杆和手轮，所述升降杆垂直设置 且其顶部连接第一固定座，所述手轮安装在底座前端面上。
[0016] 根据上述的技术方案，该里公开了应用于本实用新型的测试方法，具体按照W下 步骤进行，
[0017] 步骤1，将试样两端分别固定在第一固定座和第二固定座上；
[0018] 步骤2,调整长度测量仪数值为零，记录试样高度h;
[0019] 步骤3,启动升降装置，将第一固定座匀速逐步向下位移，每次位移AL;
[0020] 步骤4,当试样破坏时，记录位移次数n，长度测量仪数数值R;
[0021] 步骤5,通过公式计算得到试样轴向应变为e1=Ah/h，Ah=nAkR。
[0022] 对本实用新型测试方法进一步优化，具体按照W下步骤进行，
[0023] 步骤1，将粘结槽的一瓣槽块用螺丝固定在第一固定座的粘结板上，并在所述槽块 内侧涂上有机粘合剂；将试样的两端涂上有机粘合剂，所述试样垂直放置在粘结板上并和 所述槽块内侧贴合；将所述粘结槽其余槽块逐一涂上有机粘合剂，围绕贴合试样并通过螺 丝固定到粘结板上；
[0024] 步骤2,启动升降装置，将第一固定座上升，试样上部与第二固定座的粘结板接触， 对第二固定座重复步骤1中对粘结槽的操作；
[002引步骤3,调整长度测量仪数值为零，记录试样高度h;
[0026] 步骤4,启动升降装置，将第一固定座匀速逐步向下位移，每次位移AL;
[0027] 步骤5,当试样破坏时，记录位移次数n，长度测量仪数数值R;
[002引步骤6,通过公式计算得到试样轴向应变为=Ah/h，Ah=nAkR。
[0029]目前，直接拉伸试验的装置主要分为邱式的抗拉装置和竖式的抗拉装置。其中邱 式抗拉装置需要解决的问题有滑轮的摩擦力对所测的抗拉强度值的影响，此外还有试样还 容易折断的问题。而采用竖式装置所需要解决的问题是试样自重力对抗拉所测抗拉值的影 响。若是抗拉装置采用夹具夹住试样的方法固定试样，但是夹具固定试样的力不容易能控 审IJ，大了容易夹碎试样，小了会使试样松动，而导致测量不准。现有采用粘合剂粘结试样都 是采用在试样两端与传力结构相连，而单面粘接容易从粘结处发生破坏，而导致所测得结 果无意义。
[0030] 本实用新型采用试样与粘结板和粘结槽同时相连，减少了从粘结处发生破坏的情 况。试样的拉力利用弹黃的应变来反算测得，而且本装置是采取下部改变位移，有效的减少 了试样自重对测量结果带来的影响。本实用新型原料制作是制作简单，成本低廉，使用方 便，结构简单可靠。
[0031] 本实用新型有益效果是：
[0032] 1.本实用新型主要针对竖式抗拉装置需考虑试验试样自重力对±体抗拉值的影 响，从而减少试样自重力所引起的误差。
[0033] 2.本实用新型是先采用粘合剂将试样和粘结板与粘结槽粘结，形成一个整体式的 粘结效果。既减少了现有采用粘合剂直接涂在试样的两端与传力结构相连，而造成从粘结 处断裂的情况；又避免了因夹具固定试样的力不容易控制而使实验结果不准确。
[0034] 3.本实用新型对试样无特殊要求，降低了制取试样的复杂程度。
[00巧]4.本实用新型用应变来反算拉力，原理简单易于操作。
[0036] 5.本实用新型结构简单，制作借助现有材料和设备，成本低廉，费效比高，适合于 大面积推广使用。
【附图说明】
[0037] 图1是本实用新型结构示意图；
[003引图2是本实用新型第一固定座安装结构示意图；
[0039] 图3是本实用新型粘结槽结构示意图；
[0040] 图4是本实用新型槽块结构示意图；
[0041] 图5是本实用新型测力系统结构实施例1 ;
[0042] 图6是本实用新型测力系统结构实施例2。
[0043] 其中，1 -底座、2 -反力架、3 -第一固定座、4 -第二固定座、5 -连接座、6 -弹 黃、7 -百分表、8 -粘结板、9 -粘结槽、10 -升降装置、11 -手轮、12 -传力板、13 -微调 夹、14 -槽块、 15 -耳板。
【具体实施方式】
[0044] W下结合附图对本实用新型实施进行具体说明。
[0045] 本实用新型中所提到的试样为需检测的±壤样本，是按照检测需要制成的规定形 状尺寸的±壤样本。
[0046] 如图1所示，本实用新型结构示意图。包括底座1和竖立设置的反力架2,反力架 2安装在底座1上；底座1上端面安装第一固定座3,第一固定座3连接底座1中的升降装 置10 ;反力架2上设有与第一固定座3相向对应的第二固定座4 ;第二固定座4通过弹黃6 与反力架2连接；第二固定座4与反力架2之间设有长度测量仪，长度测量仪具体采用精度 为0. 01mm的百分表7。为方便测量和安装，所述弹黃6具体是安装在反力架2上的连接座 5下端面上，百分表7 -端固定在连接座5上，其测量端接触第二固定座4上端面。百分表 7的能够对长度变化提供精确的尺寸支持。
[0047] 当然，长度测量仪也可W是同样精度或更高精度的数字式长度测量装置，如激光 长度测量仪。
[0048] 具体的，第一固定座3和第二固定座4上分别设有粘结板8,粘结板8上安装有粘 结槽9 ;第一固定座3和第二固定座4的粘结槽9相向对应。粘结板8和粘结槽9结合形 成对试样的夹装固定。
[0049] 如图2所示，第一固定座3安装结构示意图。第一固定座3包括传力板12、粘结板 8和粘结槽9 ;传力板12与升降装置10连接，粘结板8通过螺栓固定在传力板12上，所述 粘结槽9通过卡槽固定在粘结板8上端面。粘结槽9外壁上套装有微调夹13,微调夹13包 括两对称的弓状弹性条，所述弹性条对应端部通过螺栓连接。具体上，弹性条为塑料条。通 过调节螺母来调节微调夹13的松紧。微调夹13用于夹在粘结槽9上保证试样尺寸的精确 性。具体的，粘结板8工作端和粘结槽9内侧表面上涂抹有机粘合剂。试样与粘结板8和 粘结槽9同时相连，减少了从粘结处发生破坏的情况。
[0化0]同样的，第二固定座4也包括传力板12、粘结板8和粘结槽9 ;传力板12安装在连 接座5下端面，粘结板8通过螺栓固定在传力板12上，所述粘结槽9通过卡槽固定在粘结 板8上端面。
[0化1] 如图3和图4所示，公开了粘结槽9结构。粘结槽9由四瓣结构一致的圆环状槽 块14组成。粘结槽9呈圆柱形结构，粘结槽9底部设有耳板15,耳板15设有安装通孔。具 体上，槽块14底部设有耳板15,耳板15设有安装通孔。槽块14试样一般是±壤样本，试 样存在易碎性，外在的触碰容易对试样结构发生破坏，从而影响到测试的结果。粘结槽9由 多瓣槽块14组成，可W沿试样四周逐一贴合固定，避免的由于试样制作原因造成的尺寸不 一，而现有试样夹具尺寸固定，夹装时造成对试样夹装过度或夹装松弛，影响测试结果。 [0化2] 优选的，升降装置10包括依次相连的升降杆、蜗杆和手轮11，所述升降杆垂直设 置且其顶部连接第一固定座3,所述手轮11安装在底座1前端面上。该里手轮11每转一 转，第一固定座3下降0. 01mm。
[005引如图5所示，采用直径为10cm的标定弹黃6使得传力板12与反力架2相连，并在 左右两端分别设置一个百分表7,组成测力系统。其中，弹黃6与反力架2、传力板12都采 用螺丝固定，可根据不同的试样选择合适的弹黃6。
[0化4] 如图6所示，该里测力系统包括四个标定弹黃6和一个百分表7,标定弹黃6均匀 设置传力板12与反力架2之间，百分表7设置在四个标定弹黃6中间位置。
[0055] 本实用新型中底座1的尺寸为30X30X15cm的长方体，手轮11的直径为10cm，反 力架2高度为30畑1，两个传力板12的边长为15畑1、厚度为3畑1。
[0化6] 由于试样受拉破坏是突然破坏，该里传力板12上方的百分表7使用不可恢复的。
[0057] 根据上述公开的结构的样机，进行对试样的测试记录，其步骤为：
[0化引 1.准备试样：试样的大小安装通常制作标准制作。
[0化9] 2.安装试样；将第一固定座3降到最低位置，将粘结槽9的一瓣槽块14用螺丝固 定在第一固定座3的粘结板8上，并在所述槽块14内侧涂上有机粘合剂；将试样的两端涂 上有机粘合剂，所述试样垂直放置在粘结板8上并和所述槽块14内侧贴合；将所述粘结槽 9其余槽块14逐一涂上有机粘合剂，围绕贴合试样并通过螺丝固定到粘结板8上。
[0060]启动升降装置10,将第一固定座3上升，试样上部与第二固定座4的粘结板8接 触，对第二固定座4重复步骤1中对粘结槽9的操作；
[0061] 3.调整长度测量仪数值为零，记录此时试样高度h。；
[0062] 4.转动手轮11，使得第一固定座3匀速逐步向下位移，并开始记录手轮11旋转次 数。
[0063] 5.当试样被破坏时，记录手轮11旋转次数n，百分表7数值R。
[0064] 6.通过公式计算得到
[00化](1)试样轴向应变为e1=Ah/h，Ah= 0.Oln-R。
[0066] 式中；
[0067] e1--轴向应变（％);
[0068] h〇--试件起始高度（cm);
[0069] Ah--轴向变形（cm);
[0070] n--手轮11旋转次数；
[0071] AL--手轮11每转一转，第一固定座传力板下降高度（精确0. 01mm);
[00巧 R-一百分表读数（精确0. 01mm)。
[0073] (2)所受轴向拉应力按下式计算：
[0074]
【主权项】
1. 一种单轴抗拉装置，包括底座，所述底座上安装有反力架；其特征在于：所述底座上 安装第一固定座，所述第一固定座连接底座中的升降装置；所述反力架上设有与第一固定 座相向对应的第二固定座；所述第二固定座通过弹簧与反力架连接；所述第二固定座与反 力架之间设有长度测量仪。
2. 根据权利要求1所述的一种单轴抗拉装置，其特征在于：所述长度测量仪为百分表， 所述百分表一端固定在反力架上，其测量端接触第二固定座上端面。
3. 根据权利要求1所述的一种单轴抗拉装置，其特征在于：所述第一固定座和第二固 定座上分别设有粘结板，所述粘结板上安装有粘结槽；所述第一固定座和第二固定座的粘 结槽相向对应。
4. 根据权利要求1所述的一种单轴抗拉装置，其特征在于：所述第一固定座包括传力 板、粘结板和粘结槽；所述传力板与升降装置连接，所述粘结板通过螺栓固定在传力板上， 所述粘结槽通过卡槽或者螺栓固定在粘结板上端面。
5. 根据权利要求3或4所述的一种单轴抗拉装置，其特征在于：所述粘结槽外壁上套 装有微调夹，所述微调夹包括两对称的弓状弹性条，所述弹性条对应端部通过螺栓连接。
6. 根据权利要求3或4所述的一种单轴抗拉装置，其特征在于：所述粘结槽由至少两 瓣结构一致的圆环状槽块组成。
7. 根据权利要求3或4所述的一种单轴抗拉装置，其特征在于：所述粘结板工作端和 粘结槽内侧表面上涂抹有机粘合剂。
8. 根据权利要求1所述的一种单轴抗拉装置，其特征在于：所述升降装置包括依次相 连的升降杆、蜗杆和手轮，所述升降杆垂直设置且其顶部连接第一固定座，所述手轮安装在 底座前端面上。
【专利摘要】本实用新型涉及岩土工程实验设备领域。一种单轴抗拉装置，包括底座，所述底座上安装有反力架；所述底座上安装第一固定座，所述第一固定座连接底座中的升降装置；所述反力架上设有与第一固定座相向对应的第二固定座；所述第二固定座通过弹簧与反力架连接；所述第二固定座与反力架之间设有长度测量仪。本实用新型利用标定的弹簧，通过长度测量仪测得土样或试样被破坏时的应变，然后通过胡克定律得出土样的抗拉强度值。试样的拉力利用弹簧的应变来反算测得，而且本装置是采取下部改变位移，有效的减少了试样自重对测量结果带来的影响。相比现有技术本实用新型准确性更高。
【IPC分类】G01N3-08
【公开号】CN204613029
【申请号】CN201520338132
【发明人】张红日, 沙琳川, 王桂尧, 张永杰, 周欢, 夏旖琪, 杨闻达, 汤兰
【申请人】长沙理工大学, 广西交通科学研究院
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月22日