一種超低溫環(huán)境下鋼絞線力學(xué)試驗裝置及其試驗方法
【專利摘要】一種超低溫環(huán)境下鋼絞線力學(xué)試驗裝置及其試驗方法，所述裝置包括萬能試驗機(jī)和置于萬能試驗的上下鉗口之間的低溫箱，低溫箱的上下兩面各有一個相互對應(yīng)、用于連接受測鋼絞線的連接組件穿過的通孔，連接組件連接在受測鋼絞線的兩端且由傳力桿、連接自鎖件和自鎖夾頭組成。本發(fā)明通過利用受測鋼絞線連接組件實現(xiàn)了將受測鋼絞線完全置于低溫箱中的目的，鋼絞線上溫度分布均勻，可以精確測試力學(xué)參數(shù)，提高了試驗的準(zhǔn)確度，其中連接組件包括連接自鎖件、自鎖夾頭和傳力桿三部分，整個裝置結(jié)構(gòu)簡單，容易加工，方便拆卸，可重復(fù)利用，而且試驗方法簡單，操作方便，提高了試驗精確度、保證了試驗效率。可廣泛應(yīng)用于鋼絞線力學(xué)試驗。
【專利說明】一種超低溫環(huán)境下鋼絞線力學(xué)試驗裝置及其試驗方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋼絞線力學(xué)試驗裝置及其試驗方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在低溫土木工程中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)在混凝土結(jié)構(gòu)中已有應(yīng)用。其中，鋼絞線作為預(yù)應(yīng)力技術(shù)中最重要的構(gòu)件在低溫環(huán)境下力學(xué)性能變化情況，對整個預(yù)應(yīng)力體系有著至關(guān)重要的影響。因此，對所用鋼絞線在低溫及超低溫環(huán)境的力學(xué)性能進(jìn)行研究是很有必要的。
[0003]目前，國內(nèi)外學(xué)者已提出三種可行方案用于研究鋼筋在低溫或超低溫環(huán)境的力學(xué)性能:1、將受測鋼筋置于低溫環(huán)境中降溫，再在常溫下用萬能試驗機(jī)進(jìn)行力學(xué)試驗；2、將受測鋼筋直接與萬能試驗機(jī)夾具固定。在試驗過程中，受測鋼筋中部置于低溫環(huán)境，使其在力學(xué)試驗時能始終保持目標(biāo)溫度，但靠近萬能試驗機(jī)夾具的鋼筋兩端仍然處于常溫，破壞更易發(fā)生在此溫度分界處；3、受測鋼筋與特制夾具一端以螺紋連接的方式固定，將鋼筋完全置于低溫箱進(jìn)行低溫試驗。
[0004]但上述方法都不適用于鋼絞線的低溫試驗，主要問題出現(xiàn)在:前兩種方法在試驗時部分或整個試樣會處于常溫，這會出現(xiàn)溫度分布不均的情況，導(dǎo)致所測試驗數(shù)據(jù)存在偏差；第三種方法需要對鋼筋進(jìn)行套絲處理，但是很難對鋼絞線進(jìn)行這種處理，所以并不適
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種超低溫環(huán)境下鋼絞線力學(xué)試驗裝置及其試驗方法，要解決超低溫環(huán)境下進(jìn)行鋼絞線力學(xué)試驗的技術(shù)問題；并解決保證試驗質(zhì)量和效率的問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種超低溫環(huán)境下鋼絞線力學(xué)試驗裝置，包括萬能試驗機(jī)和置于萬能試驗的上下鉗口之間的低溫箱，所述低溫箱的上下兩面各有一個相互對應(yīng)、用于連接受測鋼絞線的連接組件穿過的通孔，所述連接組件連接在受測鋼絞線的兩端且由傳力桿、連接自鎖件和自鎖夾頭組成。
[0007]所述傳力桿的一端由低溫箱的通孔穿出、通過萬能試驗機(jī)的鉗口固定，另一端與連接自鎖件連接，所述連接自鎖件中內(nèi)置有自鎖夾頭，所述自鎖夾頭夾持在受測鋼絞線的立而頭。
[0008]所述連接自鎖件為圓筒狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)腔的上部是設(shè)有內(nèi)螺紋的螺紋段，下部為倒錐形的自鎖段，中部為平滑的過渡段。
[0009]所述自鎖夾頭是由兩個對稱的夾片組成，兩個夾片拼合成倒錐形的夾頭卡在自鎖連接件的自鎖段中，所述自鎖夾頭與自鎖段的接觸面為光滑面。
[0010]所述夾片的內(nèi)側(cè)面的中心位置、在豎直方向上開有一道夾持受測鋼絞線用的通槽。
[0011]所述通槽的橫截面為半圓形，通槽與受測鋼絞線的接觸面為粗糙面。[0012]所述傳力桿與連接自鎖件通過螺紋連接，傳力桿的端頭有與連接自鎖件的螺紋段配合使用的外螺紋。
[0013]所述低溫箱包括箱體和箱蓋，箱體內(nèi)部設(shè)置有風(fēng)扇、溫度傳感器以及排氣孔。
[0014]一種應(yīng)用所述的超低溫環(huán)境下鋼絞線力學(xué)試驗裝置的試驗方法，具體步驟如下: 步驟一，將兩對夾片分別對應(yīng)拼合為自鎖夾頭、并放入兩個連接自鎖件的自鎖段中。
[0015]步驟二，將受測鋼絞線的兩端分別穿入兩個連接自鎖件的自鎖段中，并通過自鎖夾頭夾持固定。
[0016]步驟三，將傳力桿的一端與連接自鎖件的螺紋段連接。
[0017]步驟四，將傳力桿的另一端由低溫箱的上下通孔穿出，并通過萬能試驗機(jī)的鉗口固定。
[0018]步驟五，蓋上低溫箱箱蓋，啟動低溫箱，在常溫到_190°C范圍調(diào)節(jié)試驗溫度。
[0019]步驟六，待試驗溫度穩(wěn)定后，啟動萬能試驗機(jī)，進(jìn)行鋼絞線力學(xué)試驗，并記錄試驗數(shù)據(jù)。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下特點和有益效果:
本發(fā)明克服了傳統(tǒng)鋼絞線力學(xué)試驗中試樣溫度分布不均勻、結(jié)果不精確的缺點，解決了提高試驗精準(zhǔn)性和便捷性的技術(shù)問題。
[0021]本發(fā)明通過利用受測鋼絞線連接組件實現(xiàn)了將受測鋼絞線完全置于低溫箱中的目的，可以實現(xiàn)常溫到-196°C的試驗環(huán)境，其中常溫一般是15°C到25°C的溫度范圍，保證了試驗過程中鋼絞線所處的溫度環(huán)境一致平均，即鋼絞線上溫度分布均勻，以便可以精確測試力學(xué)參數(shù)，提高了試驗的準(zhǔn)確度，其中連接組件包括連接自鎖件、自鎖夾頭和傳力桿三部分，整個裝置結(jié)構(gòu)簡單，容易加工，方便拆卸，可重復(fù)利用、而且強(qiáng)度大、可以承受2000KN的荷載:連接自鎖件的螺紋段是為了與傳力桿螺紋連接，這樣連接更加牢固、可靠；連接自鎖件上的過渡段是為了防止置入傳力桿時與自鎖夾頭接觸、使自鎖夾頭不能自由活動而預(yù)留出來的活動空間，避免影響自鎖夾頭對受測鋼絞線的夾持；自鎖連接件的自鎖段是與自鎖夾頭配合的錐形，兩者的圓弧形光滑接觸面，易于使自鎖夾頭在鋼絞線的咬合力帶動下、自如滑移；自鎖夾頭夾持在受測鋼絞線的兩端，由于受測鋼絞線不能進(jìn)行螺紋處理，所以自鎖夾頭采用夾片夾持的的固定方式，而且鋼絞線是由細(xì)鋼筋擰在一起、相互之間有接觸但沒有固定，因此夾持鋼絞線的通槽選擇為半圓形，即整體夾口為圓形，這樣使鋼絞線四周都受到均勻的夾持力，保證在進(jìn)行試驗時，與受測鋼絞線穩(wěn)固連接；傳力桿的另一端穿出低溫箱，并通過萬能力學(xué)試驗機(jī)的鉗口固定，這種連接組件對受測鋼絞線的尺寸和形狀無特定要求，通過更換相應(yīng)尺寸的自鎖夾頭，即可對不同尺寸的鋼絞線進(jìn)行力學(xué)測試，而且試驗方法簡單，操作方便，提高了試驗精確度、保證了試驗效率。
[0022]本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于鋼絞線力學(xué)試驗。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0024]圖1是本發(fā)明的試驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2是本發(fā)明的連接自鎖件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖3是本發(fā)明的連接自鎖件的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。[0027]圖4是本發(fā)明的自鎖夾頭的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖5是本發(fā)明的自鎖夾頭的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖6是本發(fā)明的自鎖夾頭的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖7是本發(fā)明的傳力桿的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖8是本發(fā)明的低溫箱及其相關(guān)設(shè)備的連接關(guān)系示意圖。
[0032]附圖標(biāo)記:1-受測鋼絞線、2-連接自鎖件、2.1-螺紋段、2.2-過渡段、2.3_自鎖段、3-自鎖夾頭、3.1-夾片、3.11-通槽、4-傳力桿、5-低溫箱、5.1-箱體、5.11-風(fēng)扇、5.12-溫度傳感器、5.13-排氣孔、5.2-箱蓋、6-鉗口、7-萬能試驗機(jī)、8-液氮罐、9-電磁閥、10-控制器、11-數(shù)據(jù)終端。
【具體實施方式】
[0033]實施例參見圖1所示，這種超低溫環(huán)境下鋼絞線力學(xué)試驗裝置，包括萬能試驗機(jī)7和置于萬能試驗7的上下鉗口之間的低溫箱5，其特征在于:所述低溫箱5的上下兩面各有一個相互對應(yīng)、用于連接受測鋼絞線的連接組件穿過的通孔5.14，所述連接組件連接在受測鋼絞線的兩端且由傳力桿4、連接自鎖件2和自鎖夾頭3組成，所述傳力桿4的一端由低溫箱5的通孔5.14穿出、通過萬能試驗機(jī)的鉗口 6固定，另一端與連接自鎖件2連接，所述連接自鎖件2中內(nèi)置有自鎖夾頭3，所述自鎖夾頭3夾持在受測鋼絞線I的端頭。
[0034]參見圖2、圖3所示，所述連接自鎖件2為圓筒狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)腔的上部是設(shè)有內(nèi)螺紋的螺紋段2.1，下部為倒錐形的自鎖段2.3，中部為平滑的過渡段2.2，其中過渡段2.2是為了防止與傳力桿4連接時與自鎖夾頭3接觸而預(yù)留出的自鎖夾頭3的自由活動空間，保證自鎖夾頭3對受測鋼絞線的夾持；倒錐形的自鎖段2.3與自鎖夾頭3契合、且兩者的接觸面為光滑圓弧，保證自鎖夾頭3在鋼絞線的咬合力帶動下，可以自如滑移，滑移的越往下、夾持力越大，所以稱為自鎖夾頭，就保證了受測鋼絞線不會在試驗過程中滑脫。
[0035]參見圖4、圖5、圖6所示，所述自鎖夾頭3是由兩個對稱的夾片3.1組成，兩個夾片3.1拼合成倒錐形的夾頭卡在自鎖連接件2的自鎖段2.3中，所述自鎖夾頭3與自鎖段
2.3的接觸面為光滑面，所述夾片3.1的內(nèi)側(cè)面的中心位置、在豎直方向上開有一道夾持受測鋼絞線I用的通槽3.11，所述通槽3.11的橫截面為半圓形，隨著兩個夾片相互拼合之后、兩個通槽3.11也隨之拼成完整的圓形夾口，通槽3.11與受測鋼絞線I的接觸面為粗糙面。
[0036]參見圖7所示，所述傳力桿4與連接自鎖件2通過螺紋連接，傳力桿4的端頭有與連接自鎖件2的螺紋段2.1配合使用的外螺紋。
[0037]參見圖8所示,所述低溫箱5包括箱體5.1和箱蓋5.2,箱體5.1內(nèi)部設(shè)置有風(fēng)扇
5.11、溫度傳感器5.12以及排氣孔5.13，所述低溫箱5連接有用來降低溫度的液氮罐8，低溫箱5與液氮罐之間有其調(diào)節(jié)作用的電磁閥9，所述電磁閥9與控制器10連接、由控制器10調(diào)控，所述控制器10與數(shù)據(jù)終端11以及低溫箱上的溫度傳感器5.12連接，可以實時監(jiān)測試驗過程中的溫度、并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0038]一種應(yīng)用所述的超低溫環(huán)境下鋼絞線力學(xué)試驗裝置的試驗方法，具體步驟如下: 步驟一，將兩對夾片3.1分別對應(yīng)拼合為自鎖夾頭3、并放入兩個連接自鎖件2的自鎖
段2.3中。
[0039]步驟二，將受測鋼絞線I的兩端分別穿入兩個連接自鎖件2的自鎖段2.3中，并通過自鎖夾頭3夾持固定。
[0040]步驟三，將傳力桿4的一端與連接自鎖件2的螺紋段2.1連接。
[0041]步驟四，將傳力桿4的另一端由低溫箱5的上下通孔5.14穿出，并通過萬能試驗機(jī)的鉗口 6固定。
[0042]步驟五，蓋上低溫箱箱蓋，啟動低溫箱，根據(jù)試驗所需要的溫度，通過控制器、電磁閥在常溫到_190°C范圍調(diào)節(jié)試驗溫度，實現(xiàn)超低溫的試驗環(huán)境。
[0043]步驟六，待試驗溫度穩(wěn)定后，啟動萬能試驗機(jī)，進(jìn)行鋼絞線力學(xué)試驗，并記錄試驗數(shù)據(jù)。
【權(quán)利要求】
1.一種超低溫環(huán)境下鋼絞線力學(xué)試驗裝置，包括萬能試驗機(jī)(7)和置于萬能試驗(7)的上下鉗口之間的低溫箱(5)，其特征在于:所述低溫箱(5)的上下兩面各有一個相互對應(yīng)、用于連接受測鋼絞線的連接組件穿過的通孔(5.14)，所述連接組件連接在受測鋼絞線的兩端且由傳力桿(4 )、連接自鎖件(2 )和自鎖夾頭(3 )組成； 所述傳力桿(4)的一端由低溫箱(5)的通孔(5.14)穿出、通過萬能試驗機(jī)的鉗口(6)固定，另一端與連接自鎖件(2)連接，所述連接自鎖件(2)中內(nèi)置有自鎖夾頭(3)，所述自鎖夾頭(3)夾持在受測鋼絞線(I)的端頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低溫環(huán)境下鋼絞線力學(xué)試驗裝置，其特征在于:所述連接自鎖件(2)為圓筒狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)腔的上部是設(shè)有內(nèi)螺紋的螺紋段(2.1)，下部為倒錐形的自鎖段(2.3)，中部為平滑的過渡段(2.2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超低溫環(huán)境下鋼絞線力學(xué)試驗裝置，其特征在于:所述自鎖夾頭(3)是由兩個對稱的夾片(3.1)組成，兩個夾片(3.1)拼合成倒錐形的夾頭卡在自鎖連接件(2)的自鎖段(2.3)中，所述自鎖夾頭(3)與自鎖段(2.3)的接觸面為光滑面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超低溫環(huán)境下鋼絞線力學(xué)試驗裝置，其特征在于:所述夾片(3.1)的內(nèi)側(cè)面的中心位置、在豎直方向上開有一道夾持受測鋼絞線(I)用的通槽(3.11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超低溫環(huán)境下鋼絞線力學(xué)試驗裝置，其特征在于:所述通槽(3.11)的橫截面為半圓形，通槽(3.11)與受測鋼絞線(I)的接觸面為粗糙面。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或4或5所述的超低溫環(huán)境下鋼絞線力學(xué)試驗裝置，其特征在于:所述傳力桿(4 )與連接自鎖件(2 )通過螺紋連接，傳力桿(4 )的端頭有與連接自鎖件(2 )的螺紋段(2.1)配合使用的外螺紋。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超低溫環(huán)境下鋼絞線力學(xué)試驗裝置，其特征在于:所述低溫箱(5)包括箱體(5.1)和箱蓋(5.2)，箱體(5.1)內(nèi)部設(shè)置有風(fēng)扇(5.11)、溫度傳感器(5.12)以及排氣孔(5.13)。
8.一種應(yīng)用權(quán)利要求1-7之一所述的超低溫環(huán)境下鋼絞線力學(xué)試驗裝置的試驗方法，其特征在于:具體步驟如下: 步驟一，將兩對夾片(3.1)分別對應(yīng)拼合為自鎖夾頭(3)、并放入兩個連接自鎖件(2的自鎖段(2.3)中； 步驟二，將受測鋼絞線I的兩端分別穿入兩個連接自鎖件(2)的自鎖段(2.3)中，并通過自鎖夾頭3夾持固定； 步驟三，將傳力桿(4)的一端與連接自鎖件(2)的螺紋段(2.1)連接； 步驟四，將傳力桿(4)的另一端由低溫箱(5)的上下通孔(5.14)穿出，并通過萬能試驗機(jī)的鉗口(6)固定； 步驟五，蓋上低溫箱箱蓋，啟動低溫箱，在常溫到_190°C范圍調(diào)節(jié)試驗溫度； 步驟六，待試驗溫度穩(wěn)定后，啟動萬能試驗機(jī)，進(jìn)行鋼絞線力學(xué)試驗，并記錄試驗數(shù)據(jù)。
【文檔編號】G01N3/00GK103674681SQ201310673935
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】廖娟, 張楠, 張志明, 謝利紅, 張濤, 王寶華, 戢文占, 王冬雁, 張東華 申請人:中國建筑股份有限公司, 中國建筑第二工程局有限公司, 中建電力建設(shè)有限公司