用于混凝土试件声发射监测的压拉转换装置及其施工方法
【专利摘要】本申请公开了一种用于混凝土试件声发射监测的压拉转换装置，包括自上而下依次设置的大小形状均相同的上加力板、上承力板、下加力板、下承力板，上加力板与下加力板之间通过数根平行设置的第一支承立柱固定连接，第一支承立柱贯穿上承力板，上、下加力板与第一支承立柱共同构成加力框架；上承力板与下承力板之间通过数根平行设置的第二支承立柱固定连接，第二支承立柱贯穿下加力板，上、下承力板与第二支承立柱共同构成承力框架；本申请采用杆系反力结构，传力简单明确，整个装置安装、卸载方便，在压力机上即可实现试件的单轴直接拉伸实验。
【专利说明】用于混凝土试件声发射监测的压拉转换装置及其施工方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及混凝土试件拉伸试验【技术领域】，特别是一种用于混凝土试件声发射监测的压拉转换装置。
【背景技术】
[0002]压力试验机主要用于测试混凝土、水泥、高强度砖、耐火材料等建筑材料试件的抗压强度，也可用于其他非金属材料的抗压强度试验。土木行业的小型实验室大多配有混凝土压力机但拉力机较少。如果可以在现有压力机基础上简单方便地进行抗拉实验，则在小型实验室也可进行混凝土试件抗拉强度的测试。
[0003]目前用于混凝土受拉实验的方法有直接拉伸法和间接受拉法，实验室内多采用间接受拉法，即劈裂法，但是劈裂法主要存在以下几点问题:①实验过程中会在加载点出现应力集中现象，对混凝土的实际性能检测存在一定影响。②测得的抗拉强度数据偏小，离散性与变异性均较大。③试件表面的粗糙度不可避免地使得受力不均匀。因此，我们需要寻求一种压拉转换装置，使得施加的轴心压力荷载转换成拉力荷载，从而大大提高试验的精确度。
[0004]现如今已有的压-拉转换实验装置大多为套筒型式，不可避免地存在以下几点问题:①实验过程中由于装置连接处的摩擦会产生较大噪音，对声发射信号产生干扰，影响声发射检测的准确性；②套筒形式的装置使得试件不外露，其全封闭式的特点，使得装置没有可以固定声发射传感器的空间。
[0005]本申请专利着眼于以上两点问题，对装置进行研发，申请创新出可用于混凝土试件损伤声发射监测的压拉转换装置。
【发明内容】
[0006]本申请要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种用于混凝土试件声发射监测的压拉转换装置及其施工方法，可以将该装置应用到现有压力试验机上做混凝土试件的拉伸试验。
[0007]为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案是:
一种用于混凝土试件声发射监测的压拉转换装置，包括自上而下依次设置的大小形状均相同的上加力板、上承力板、下加力板、下承力板，上加力板与下加力板之间通过数根平行设置的第一支承立柱固定连接，第一支承立柱贯穿上承力板，上、下加力板与第一支承立柱共同构成加力框架；上承力板与下承力板之间通过数根平行设置的第二支承立柱固定连接，第二支承立柱贯穿下加力板，上、下承力板与第二支承立柱共同构成承力框架；所述第一、第二支承立柱均垂直于上、下加力板和上、下承力板；加力框架与承力框架之间为上下可移动配合；上承力板、下加力板之间设置用于放置混凝土试件的一对固定块，其中一个固定块设置于下加力板上表面的中心位置处，另一个固定块设置于上承力板下表面的中心位置处。
[0008]所述上承力板上开设用于贯穿第一支承立柱的第一安装孔，该第一安装孔的直径大于第一支承立柱的直径；下加力板上开设用于贯穿第二支承立柱的第二安装孔，该第二安装孔的直径大于第二支承立柱的直径。
[0009]所述第一支承立柱的高度和直径与第二支承立柱的高度和直径相同，第一、二支承立柱均为细长圆柱体。
[0010]还包括对中器，对中器用于使第一支承立柱的轴线与第一安装孔的中心对中，使第二支承立柱的轴线与第二安装孔的中心对中。
[0011]所述的用于混凝土试件声发射监测的压拉转换装置，还包括加持于上加力板上下底面上的夹具，夹具呈I型结构。
[0012]设置于下加力板上的固定块通过螺栓固定；设置于上承力板上的固定块通过对中螺栓固定。
[0013]一种用于混凝土试件声发射监测的压拉转换装置的施工方法，包括以下步骤: 第一步，将用于混凝土试件声发射监测的压拉转换装置放置于用于对混凝土试件做声发射监测的压力实验机操作平台上，将试验机的压头与上加力板通过夹具初步简单固定； 第二步，放置混凝土试件于一对固定块之间；
第三步，放置对中器于第一、二安装孔中，保证第一支承立柱的轴线与第一安装孔的中心对中，使第二支承立柱的轴线与第二安装孔的中心对中；
第四步，调整压头与上加力板的相对位置，完全固定夹具，使得混凝土试件稳固地加持于一对固定块之间；
第五步，取出对中器，开始试验。
[0014]本申请采用上述结构后，具有以下技术效果:
本申请采用杆系反力结构，传力简单明确，整个装置安装、卸载方便，在压力机上即可实现试件的单轴直接拉伸实验。
[0015]将混凝土试件夹持于上承力板与下加力板之间，使加载系统与试件的相对隔离大大降低了试验系统产生的机械噪声对声发射信号采集的干扰。本申请的反力架间留有空隙，避免了由于相互接触产生滑动摩擦的噪声问题，采用多个倒圆台型对中器，使安装过程更加快捷，轴心对中更加准确，且无需重复对中。
[0016]与传统的套筒型压拉转换装置试件相比，三角形的杆系结构在不降低装置工作稳定性的同时，解决了在试件上安装声发射传感器的问题。本申请在混凝土试件的实验室内大量反复测试中可以减轻调整拆装的劳动强度，便于拆卸，便于重复利用，省时省力，操作简便。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]为了更清楚地说明本申请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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。
[0018]图1显示了本申请在未施加压力状态下的结构示意图；
图2局部显不了图1中上承力板的结构不意图；
图3显示了本申请所述对中器的结构示意图；其中有:1.承力框架；2丨加力框架；3丨固定块；4螺栓；5丨对中螺栓瓜对中器口.夹具。
【具体实施方式】
[0019]为使本申请的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本申请实施例对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0020]如图1所示，一种用于混凝土试件声发射监测的压拉转换装置，包括自上而下依次设置的大小形状均相同的上加力板、上承力板、下加力板、下承力板，上加力板与下加力板之间通过数根平行设置的第一支承立柱固定连接，第一支承立柱贯穿上承力板，上、下加力板与第一支承立柱共同构成加力框架2 ；上承力板与下承力板之间通过数根平行设置的第二支承立柱固定连接，第二支承立柱贯穿下加力板，上、下承力板与第二支承立柱共同构成承力框架1 ；所述第一支承立柱、第二支承立柱均垂直于上加力板、下加力板和上承力板、下承力板；加力框架2与承力框架1之间为上下可移动配合；上承力板、下加力板之间设置用于放置混凝土试件的一对固定块3，其中一个固定块3设置于下加力板上表面的中心位置处，另一个固定块3设置于上承力板下表面的中心位置处。
[0021]设置于下加力板上的固定块3通过螺栓4固定；设置于上承力板上的固定块3通过对中螺栓5固定，在装置工作前，对中螺栓5处于松弛状态，方便对中；在装置工作时，对中螺栓5和板相互挤压，处于紧固状态。
[0022]以上所述上承力板上开设用于贯穿第一支承立柱的第一安装孔，该第一安装孔的直径大于第一支承立柱的直径；下加力板上开设用于贯穿第二支承立柱的第二安装孔，该第二安装孔的直径大于第二支承立柱的直径。
[0023]所述第一支承立柱的高度和直径与第二支承立柱的高度和直径相同，第一、二支承立柱均为细长圆柱体。
[0024]如图2所示，本申请中提供一个优选为六根支承立柱的实施例，承力框架1、加力框架2均包括三根支承立柱，加力框架2的三根第一支承立柱呈等腰三角形的三个顶点分布，承力框架1的三根第二支承立柱也呈等腰三角形的三个顶点分布，下承力板上的等腰三角形顶点处于上加力板的等腰三角形的底边的中心位置，加力板的等腰三角形的顶点处于下承力板上的等腰三角形底边的中心位置。与传统的套筒型压拉转换装置试件相比，三角形的杆系结构在不降低装置工作稳定性的同时，解决了在试件上安装声发射传感器的问题。
[0025]如图2所示，本申请还包括对中器6，对中器6用于使第一支承立柱的轴线与第一安装孔的中心对中，使第二支承立柱的轴线与第二安装孔的中心对中。
[0026]如图3所示，所述对中器6呈倒圆台形，上端呈120度扇形，在混凝土试件装好后将两个对中器6放置在第一、二安装孔与第一、二支承立柱形成的空隙处。
[0027]如图1所示，本申请用于混凝土试件声发射监测的压拉转换装置还包括加持于上加力板上下底面上的夹具7，夹具7呈I型结构。
[0028]本申请所述的装置材料建议使用低噪声阻尼钢板，减少装置工作时产生的噪声对声发射技术收集的声信号的干扰。
[0029]本申请还公开了用于混凝土试件声发射监测的压拉转换装置的施工方法，包括以下步骤:
第一步，将用于混凝土试件声发射监测的压拉转换装置放置于用于对混凝土试件做声发射监测的压力实验机操作平台上，将试验机的压头与上加力板通过夹具7初步简单固定；
第二步，放置混凝土试件于一对固定块3之间；
第三步，放置对中器6于第一、二安装孔中，保证第一支承立柱的轴线与第一安装孔的中心对中，使第二支承立柱的轴线与第二安装孔的中心对中；
第四步，调整压头与上加力板的相对位置，完全固定夹具7，使得混凝土试件稳固地加持于一对固定块3之间；
第五步，取出对中器6，开始试验。
[0030]实验完成后，用扳手将对中螺栓5松开，取出试件。
[0031]本申请中上、下加力板，上、下承力板中的上下位置关系不是绝对的，主要是针对整个装置受力方向命名的，本申请中举例说明的是装置受到向下的压力，所以自加力、承力的关系命名的，为了满足不同实验需要，还可以做变换，同样属于本申请的保护范围。
[0032]本【技术领域】技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0033]本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。
[0034]本申请中所述的“内、外”的含义指的是相对于设备本身而言，指向设备内部的方向为内，反之为外。
[0035]本申请中所述的“左、右”的含义指的是阅读者正对附图时，阅读者的左边即为左，阅读者的右边即为右。
[0036]本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
【权利要求】
1.一种用于混凝土试件声发射监测的压拉转换装置，其特征在于，包括自上而下依次设置的大小形状均相同的上加力板、上承力板、下加力板、下承力板，上加力板与下加力板之间通过数根平行设置的第一支承立柱固定连接，第一支承立柱贯穿上承力板，上、下加力板与第一支承立柱共同构成加力框架(2):上承力板与下承力板之间通过数根平行设置的第二支承立柱固定连接，第二支承立柱贯穿下加力板，上、下承力板与第二支承立柱共同构成承力框架(1)；所述第一、第二支承立柱均垂直于上、下加力板和上、下承力板；加力框架(2)与承力框架(1)之间为上下可移动配合；上承力板、下加力板之间设置用于放置混凝土试件的一对固定块(3),其中一个固定块(3)设置于下加力板上表面的中心位置处，另一个固定块(3)设置于上承力板下表面的中心位置处。
2.根据权利要求1所述的用于混凝土试件声发射监测的压拉转换装置，其特征在于，所述上承力板上开设用于贯穿第一支承立柱的第一安装孔，该第一安装孔的直径大于第一支承立柱的直径；下加力板上开设用于贯穿第二支承立柱的第二安装孔，该第二安装孔的直径大于第二支承立柱的直径。
3.根据权利要求2所述的用于混凝土试件声发射监测的压拉转换装置，其特征在于，还包括对中器(6),对中器(6)用于使第一支承立柱的轴线与第一安装孔的中心对中，使第二支承立柱的轴线与第二安装孔的中心对中。
4.根据权利要求1所述的用于混凝土试件声发射监测的压拉转换装置，其特征在于，所述第一支承立柱的高度和直径与第二支承立柱的高度和直径相同，第一、二支承立柱均为细长圆柱体。
5.根据权利要求1所述的用于混凝土试件声发射监测的压拉转换装置，其特征在于，还包括加持于上加力板上下底面上的夹具(7 )，夹具(7 )呈I型结构。
6.根据权利要求1所述的用于混凝土试件声发射监测的压拉转换装置，其特征在于，设置于下加力板上的固定块(3)通过螺栓(4)固定；设置于上承力板上的固定块(3)通过对中螺栓(5)固定。
7.一种如权利要求1所述的用于混凝土试件声发射监测的压拉转换装置的施工方法，其特征在于，包括以下步骤: 第一步，将用于混凝土试件声发射监测的压拉转换装置放置于用于对混凝土试件做声发射监测的压力实验机操作平台上，将试验机的压头与上加力板通过夹具(7)初步简单固定； 第二步，放置混凝土试件于一对固定块(3)之间； 第三步，放置对中器(6)于第一、二安装孔中，保证第一支承立柱的轴线与第一安装孔的中心对中，使第二支承立柱的轴线与第二安装孔的中心对中； 第四步，调整压头与上加力板的相对位置，完全固定夹具(7),使得混凝土试件稳固地加持于一对固定块(3)之间； 第五步，取出对中器(6),开始试验。
【文档编号】G01N3/02GK104483184SQ201410777673
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月15日 优先权日:2014年12月15日
【发明者】王岩, 线洪鹤, 齐钰, 秦小亮, 童园梦, 蔡萧悦 申请人:河海大学