專利名稱：道路材料圓柱體試件雙向交替劈裂試驗(yàn)的夾具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及道路材料的性能試驗(yàn)夾具，尤其是道路材料圓柱體試件雙向交替劈裂試驗(yàn)的夾具。
背景技術(shù)：
《公路工程浙青及浙青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTGE20-2011)中T0716-2011 “浙青混合料的劈裂試驗(yàn)”所采用的夾具和方法，是一種單方向加載的劈裂試驗(yàn)?zāi)Ｊ?。是在浙青混合料的圓柱體試件的直徑方向上對(duì)稱施加沿縱軸向均勻分布的壓力，測(cè)定試件的劈裂強(qiáng)度和變形。現(xiàn)有的劈裂疲勞試驗(yàn)使用與T0716-2011 “浙青混合料的劈裂試驗(yàn)”相同的夾具，在試件鉛垂方向施加大小隨時(shí)間變化的循環(huán)壓縮荷載，使得試件產(chǎn)生水平方向的劈裂變形， 測(cè)定試件在循環(huán)荷載作用下直至出現(xiàn)破壞時(shí)，荷載的作用次數(shù)，或者測(cè)定試驗(yàn)過(guò)程中試件的應(yīng)力和應(yīng)變等力學(xué)指標(biāo)。然而，大量研究成果表明，車輪通過(guò)時(shí)，路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部固定點(diǎn)的應(yīng)力隨時(shí)間的變化呈現(xiàn)拉-壓交替變化特征。可見(jiàn)，現(xiàn)有的劈裂試驗(yàn)夾具和方法不能反映實(shí)際路面的受力特點(diǎn)，試驗(yàn)結(jié)果無(wú)法揭示實(shí)際路面材料的抗疲勞性能，難以預(yù)測(cè)路面的使用壽命。
發(fā)明內(nèi)容為解決上述相關(guān)問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種道路材料圓柱體試件雙向交替劈裂試驗(yàn)的夾具，以便在鉛垂方向施加交替的壓縮-拉伸荷載，通過(guò)夾具傳遞，實(shí)現(xiàn)試件的鉛垂方向和水平方向交替壓縮-拉伸的疲勞試驗(yàn)?zāi)Ｊ?。道路材料圓柱體試件雙向交替劈裂試驗(yàn)的夾具包括結(jié)構(gòu)相同并且平行的前端面單元和后端面單元，以及兩端面單元之間的連接件，前端面單元和后端面單元之間具有間隔；所述前端面單元和后端面單元均包括上翼板、下翼板、八塊連接板；連接件包括上壓條、下壓條、側(cè)壓條、頂板和底板；其中上翼板和下翼板平行，八塊連接板構(gòu)成正八邊形，各連接板之間通過(guò)鉸鏈連接，正八邊形頂部與底部的連接板內(nèi)表面分別焊接有上壓條和下壓條，頂部的連接板外表面再依次與上翼板以及頂板焊接，底部的連接板外表面再依次與下翼板及底板焊接，正八邊形左右兩側(cè)的連接板內(nèi)表面分別焊接有側(cè)壓條；正八邊形頂部與底部?jī)蛇B接板的中心線與頂板、上翼板、上壓條、底板、下翼板及下壓條的中心線均重合，側(cè)壓條中心線分別與左右兩側(cè)的連接板中心線重合；并且頂板中部設(shè)置有連接螺孔；底板中部設(shè)置有固定螺栓。鉸鏈的摩擦力小于0. IN。所述上翼板兩端分別設(shè)置有導(dǎo)孔，導(dǎo)桿一端穿過(guò)導(dǎo)孔并固定在下翼板兩端。所述上壓條和下壓條的長(zhǎng)度大于圓柱體試件的長(zhǎng)度。所述壓條的內(nèi)側(cè)曲率半徑與圓柱體試件的半徑相同。利用上述夾具進(jìn)行道路材料雙向交替劈裂試驗(yàn)的方法，其具體步驟如下安裝夾具將夾具通過(guò)夾具底板中部的固定螺栓固定在試驗(yàn)機(jī)底座上；并通過(guò)頂板中部的連接螺孔與試驗(yàn)機(jī)的加載裝置相連接；安裝試件將圓柱體試件放置于夾具中，使試件兩端各空出相等的距離；雙向交替劈裂試驗(yàn)的載荷施加在夾具頂板的鉛垂方向施加向下的壓縮荷載，通過(guò)上、下壓條在圓柱體試件的鉛垂方向施加壓應(yīng)力；通過(guò)夾具傳遞，水平方向壓條與試件松開(kāi)；試件鉛垂方向產(chǎn)生壓縮變形，水平方向產(chǎn)生拉伸變形；在夾具頂板的鉛垂方向施加向上的拉伸荷載，上、下壓條與試件松開(kāi)，通過(guò)夾具的上翼板、下翼板以及正八邊形的連接板將荷載傳遞至側(cè)壓條，在試件的水平方向施加壓應(yīng)力；試件水平方向產(chǎn)生壓縮變形，鉛垂方向產(chǎn)生拉伸變形；循環(huán)上述壓縮載荷和拉伸載荷的施加步驟，試件鉛垂方向上承受交替的壓縮-拉伸應(yīng)力，產(chǎn)生交替的壓縮-拉伸變形；試件水平方向上承受交替的拉伸-壓縮應(yīng)力，產(chǎn)生交替的拉伸-壓縮變形，直至圓柱體試件開(kāi)裂，即得到試件的拉-壓交替的雙向劈裂疲勞試驗(yàn)結(jié)果。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)(I)現(xiàn)行《公路工程浙青及浙青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E20-2011)中T0716-2011“浙青混合料的劈裂試驗(yàn)”所采用的夾具和試驗(yàn)方法，是一種單方向加載的劈裂試驗(yàn)?zāi)Ｊ?；本?shí)用新型的劈裂試驗(yàn)夾具實(shí)現(xiàn)了鉛垂和水平方向的交替壓縮-拉伸載荷加載。(2)現(xiàn)有的劈裂疲勞試驗(yàn)?zāi)Ｊ讲荒芊从硨?shí)際路面的受力特點(diǎn)，試驗(yàn)結(jié)果無(wú)法揭示實(shí)際路面材料的抗疲勞性能，難以預(yù)測(cè)路面的使用壽命；本實(shí)用新型的雙向交替劈裂夾具能夠?qū)崿F(xiàn)試件在水平方向和鉛垂方向交替壓縮-拉伸的疲勞試驗(yàn)?zāi)Ｊ剑蠈?shí)際路面的受力特點(diǎn)，試驗(yàn)結(jié)果更有利于預(yù)測(cè)路面的使用壽命，為路面設(shè)計(jì)提供可靠依據(jù)。(3)現(xiàn)有的劈裂試驗(yàn)夾具只能研究材料在劈裂過(guò)程中的力學(xué)行為，本實(shí)用新型的雙向交替劈裂試驗(yàn)夾具能夠用來(lái)研究材料在壓縮-拉伸交替作用下的力學(xué)行為。(4)現(xiàn)有的劈裂試驗(yàn)夾具只能研究材料在劈裂過(guò)程中內(nèi)部損傷導(dǎo)致的裂紋擴(kuò)展規(guī)律，本實(shí)用新型的雙向交替劈裂試驗(yàn)夾具能夠用來(lái)研究材料內(nèi)部裂紋的擴(kuò)展與愈合規(guī)律。

圖I為本實(shí)用新型雙向交替劈裂試驗(yàn)夾具的主視圖；圖2為本實(shí)用新型雙向交替劈裂試驗(yàn)夾具的俯視圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的雙向交替劈裂試驗(yàn)夾具包括結(jié)構(gòu)相同并且平行的前端面單元和后端面單元，以及兩端面單元之間的連接件，前端面單元和后端面單元之間具有間隔；所述前端面單元和后端面單元均包括上翼板、下翼板、八塊連接板；連接件包括上壓條、下壓條、側(cè)壓條、頂板和底板；其中上翼板和下翼板平行，八塊連接板通過(guò)鉸鏈連接，并且構(gòu)成正八邊形，該正八邊形頂部的連接板與底部的連接板內(nèi)表面分別焊接有上壓條和下壓條，頂部的連接板外表面再依次與上翼板以及頂板焊接，底部的連接板外表面再依次與下翼板及底板焊接，正八邊形左右兩側(cè)的連接板內(nèi)表面分別焊接有側(cè)壓條；正八邊形頂部與底部?jī)蛇B接板的中心線與頂板、上翼板、上壓條、底板、下翼板及下壓條的中心線重合，側(cè)壓條中心線分、別與左右兩側(cè)連接板的中心線重合；并且頂板中部設(shè)置有連接螺孔，底板中部設(shè)置有固定螺栓。[0025]壓條邊緣磨圓以防止邊緣局部嵌入試件。八塊連接板構(gòu)成正八邊形可以保證鉛垂方向施加的拉力通過(guò)夾具傳遞到水平方向?yàn)榇笮∠嗤膲毫?。?dǎo)桿的作用是限制上、下壓條在鉛垂線上運(yùn)動(dòng)。利用上述夾具進(jìn)行道路材料圓柱體試件雙向交替劈裂試驗(yàn)的步驟為安裝夾具將夾具通過(guò)夾具底板中部的固定螺栓固定在試驗(yàn)機(jī)底座上；并通過(guò)頂板中部的連接螺孔與試驗(yàn)機(jī)的加載裝置相連接；安裝試件將圓柱體試件放置于夾具中，并使其兩端各空出相等的距離；雙向交替劈裂試驗(yàn)的載荷施加在夾具頂板的鉛垂方向施加向下的壓縮荷載，圓柱體試件鉛垂方向產(chǎn)生壓縮變形，水平方向產(chǎn)生拉伸變形；在夾具頂板的鉛垂方向施加向上的拉伸荷載，圓柱體試件水平方向產(chǎn)生壓縮變形，鉛垂方向產(chǎn)生拉伸變形；循環(huán)上述壓縮載荷和拉伸載荷的施加步驟，直至圓柱體試件開(kāi)裂，即得到圓柱體試件的拉-壓交替的雙向劈裂疲勞試驗(yàn)結(jié)果。實(shí)施例I和實(shí)施例2均利用上述夾具進(jìn)行試件的雙向交替劈裂疲勞試驗(yàn)。實(shí)施例I直徑為IOOmm的浙青混合料圓柱體試件的雙向交替劈裂疲勞試驗(yàn)( I)試驗(yàn)夾具主要組成構(gòu)件的尺寸與材料用于試驗(yàn)的圓柱體試件的直徑為100mm，長(zhǎng)度為40mm。對(duì)應(yīng)的夾具主要構(gòu)件的尺寸見(jiàn)表I。表I
權(quán)利要求1.道路材料圓柱體試件雙向交替劈裂試驗(yàn)夾具，其特征在于包括結(jié)構(gòu)相同并且平行的前端面單元和后端面單元，以及兩端面單元之間的連接件，前端面單元和后端面單元之間具有間隔；所述前端面單元和后端面單元均包括上翼板、下翼板、八塊連接板；連接件包括上壓條、下壓條、側(cè)壓條、頂板和底板；其中上翼板和下翼板平行，八塊連接板構(gòu)成正八邊形，各連接板之間通過(guò)鉸鏈連接，該正八邊形頂部的連接板與底部的連接板內(nèi)表面分別焊接有上壓條和下壓條，頂部的連接板外表面再依次與上翼板以及頂板焊接，底部的連接板外表面再依次與下翼板及底板焊接，正八邊形左右兩側(cè)的連接板內(nèi)表面分別焊接有側(cè)壓條；正八邊形頂部與底部?jī)蛇B接板的中心線與頂板、上翼板、上壓條、底板、下翼板及下壓條的中心線均重合，側(cè)壓條中心線分別與左右兩側(cè)的連接板中心線重合；并且頂板中部設(shè)置有連接螺孔；底板中部設(shè)置有固定螺栓。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的道路材料圓柱體試件雙向交替劈裂試驗(yàn)夾具，其特征在于所 述上翼板兩端分別設(shè)置有導(dǎo)孔，導(dǎo)桿一端穿過(guò)導(dǎo)孔并固定在下翼板兩端。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的道路材料圓柱體試件雙向交替劈裂試驗(yàn)夾具，其特征在于所述上壓條和下壓條的長(zhǎng)度大于圓柱體試件的長(zhǎng)度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的道路材料圓柱體試件雙向交替劈裂試驗(yàn)夾具，其特征在于所述壓條的內(nèi)側(cè)曲率半徑與圓柱體試件的半徑相同。
專利摘要本實(shí)用新型提供了道路材料圓柱體試件雙向交替劈裂試驗(yàn)的夾具，包括結(jié)構(gòu)相同并平行的且具有間隔的前端面單元和后端面單元，以及兩端面單元之間的連接件；兩端面單元均包括上翼板、下翼板、八塊連接板；連接件包括上壓條、下壓條、側(cè)壓條、頂板和底板；上翼板和下翼板平行，八塊連接板構(gòu)成正八邊形，其頂部的連接板內(nèi)表面焊接有上壓條，外表面與上翼板以及頂板焊接，底部的連接板內(nèi)表面焊接有下壓條，外表面與下翼板及底板焊接，其左右兩側(cè)的連接板內(nèi)表面焊接有中心線與該兩側(cè)連接板中心線重合的側(cè)壓條；頂板中部設(shè)置有連接螺孔，底板中部設(shè)置有固定螺栓。本實(shí)用新型能真實(shí)得到路面材料在鉛垂和水平方向的交替壓縮-拉伸下的實(shí)際抗疲勞性能。
文檔編號(hào)G01N3/04GK202372405SQ20112050665
公開(kāi)日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者張狄, 張肖寧, 胡曉倩, 葛折圣, 黃明波 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)