一种植物细小根轴向拉伸试验卡具的制作方法

本发明涉及植物力学测量技术领域，尤其涉及一种植物细小根轴向拉伸试验卡具。

背景技术：

植物根系的轴向抗拉强度是植物根系的重要力学特性，其用来衡量根所能承受的最大轴向拉力。根的轴向抗拉强度是根土复合体抗剪性能的决定性因素，是农业工程领域中植物根系挖掘和剪切的科学研究及装置开发、土木工程领域中植物固土护坡研究的重要基础数据，所以，植物根的轴向抗拉强度的精准测量是极其重要和必要的。

目前，在根轴向抗拉强度试验中，传统的根固定方式是将根直接固定在拉伸试验机的自带卡具上，在与试验机自带卡具接触的根端部缠绕胶布以降低根被卡具压溃断裂的概率(举例，参考文献：嵇晓雷,杨平,夏光辉.夹竹桃根系力学性能的实验研究[j].科学技术与工程,2018,18(27):115-120.)。但在实际操作过程中，存在如下问题：1.该方式降低根被卡具压溃断裂的作用极其有限，2.因为胶布与根接触面的结合力不足，在根断裂之前经常发生根滑移出卡具的情况，3.由于应力集中和弯曲剪切作用，经常出现根在夹具端部断裂的现象。所以只能通过大量的试验才能获得极少量成功试验样本，试验效率极低。而且，传统的根固定方式只能用于直径在2mm以上的根，无法实现细小根的轴向抗拉强度试验。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种植物细小根轴向拉伸试验卡具。解决细小根轴向抗拉强度试验中传统的根固定方式存在夹持失效现象严重和效率极低的问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种植物细小根轴向拉伸试验卡具，包括胶块a、胶块b、胶块卡头a、胶块卡头b、拉伸试验机自带的卡具a和拉伸试验机自带的卡具b；胶在根试件一端固化形成胶块a，胶在根试件另一端固化形成胶块b，胶块a与胶块b为倒圆台形；胶块卡头a与胶块卡头b为圆柱体，内部设有与胶块相应的倒圆台形通孔，侧壁设有开口槽；胶块卡头a卡住胶块a，胶块卡头b卡住胶块b，拉伸试验机自带的卡具a夹持住胶块卡头a，拉伸试验机自带的卡具b夹持住胶块卡头b。

所述胶为502强力胶。

所述胶块a与胶块b的斜度为30°～45°，胶块卡头a的倒圆台形通孔的斜度与胶块a相应，胶块卡头b的倒圆台形通孔的斜度与胶块b相应。

所述胶块卡头a的轴线与其内部的倒圆台形通孔轴线重合；所述胶块卡头b的轴线与其内部的倒圆台形通孔轴线重合。

所述开口槽宽度大于根试件的直径。

所述胶块卡头a与胶块卡头b均采用45#钢材料制作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)拉伸试验机自带卡具施加的夹持力完全由金属材质的胶体卡头承受，完全避免根试件因夹持力过大而导致的压溃断裂。

(2)胶体和胶体卡头通孔采用倒圆台形状，便于胶体和胶体卡头相互位置的自适应调整，方便安装，同时避免根中心发生偏转而导致根被折断的现象。

(3)胶块具有吸能作用，避免与卡具接触的根试件端部发生应力集中的现象。

(4)本发明结构简单、操作方便，试验成功率高。

附图说明

图1是本发明立体结构示意图；

图2是本发明胶块立体结构示意图；

图3是本发明胶块卡头立体结构示意图；

图4是本发明胶块与胶块卡头配合示意图；

图5是本发明根试件装入胶块卡头的过程示意图；

图6是根试件装入胶块卡头的最终状态示意图。

图中：1-拉伸试验机2-拉伸试验机自带的夹具a3-胶块a4-胶块卡头a5-根试件6-胶块卡头b7-胶块b8-拉伸试验机自带的夹具b

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步说明，但不用来限制本发明的范围：

实施例：

如图1所示，一种植物细小根轴向拉伸试验卡具包括胶块a3、胶块b7、胶块卡头a4、胶块卡头b6、拉伸试验机自带的卡具a2和拉伸试验机自带的卡具b8。图1中标号1代表拉伸试验机，标号5代表根试件。

如图2所示，胶块a3、胶块b7是强力胶502通过滴在根试件5端部后固化形成的倒圆台形状的胶体，在根试件的两个端部各自形成一个胶块。

如图3所示，胶块卡头a4、胶块卡头b6的形状、结构尺寸是相同的，二者是具有倒圆台形状通孔的圆柱体，材质是45钢，倒圆台通孔的中心线与胶体卡头的外圆柱面中心线重合，同时胶块卡头a4、胶块卡头b6的侧壁具有一个宽度b的开口槽，宽度b大于根试件的直径。

如图4所示，胶体a3的外轮廓的倒圆台母线的倾角θ和胶块卡头a4倒圆台内孔的母线倾角θ是近似相等的，θ＝30°～45°。同理，胶体b7的外轮廓的倒圆台母线的倾角θ和胶块卡头a6倒圆台内孔的母线倾角θ是近似相等的，θ＝30°～45°。d1为倒圆台内孔直径，d2为倒圆台形直径，d1小于等于d2。

如图5所示，在根试件5两端部分别形成胶块a3、胶块b7后，根试件5分别通过胶块卡头a4的开口槽、胶块卡头b6的开口槽进入胶块卡头a、胶块卡头b的倒圆台形状通孔内，然后如图6所示，调整胶块卡头a4、胶块卡头b6的位置，使胶块a3、胶块b7分别落入胶块卡头a4和胶块卡头b6的倒圆台形状通孔中，保证胶块a3、胶块b7被卡住。

如图1所示，拉伸试验机自带的卡具a2夹持住胶块卡头a4，拉伸试验机自带的卡具b8夹持住胶块卡头b6，进而实现拉伸试验机1对根试件5实施轴向抗拉强度试验。

本发明结构简单、操作方便，试验成功率高。拉伸试验机自带卡具施加的夹持力完全由金属材质的胶体卡头承受，完全避免根试件因夹持力过大而导致的压溃断裂。胶体和胶体卡头通孔采用倒圆台形状，便于胶体和胶体卡头相互位置的自适应调整，方便安装，同时避免根中心发生偏转而导致根被折断的现象胶块具有吸能作用，避免与卡具接触的根试件端部发生应力集中的现象。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明涉及植物力学测量技术领域，尤其涉及一种植物细小根轴向拉伸试验卡具。包括胶块A、胶块B、胶块卡头A、胶块卡头B、拉伸试验机自带的卡具A和拉伸试验机自带的卡具B；胶在根试件一端固化形成胶块A，胶在根试件另一端固化形成胶块B，胶块A与胶块B为倒圆台形；胶块卡头A与胶块卡头B为圆柱体，内部设有与胶块相应的倒圆台形通孔，侧壁设有开口槽；胶块卡头A卡住胶块A，胶块卡头B卡住胶块B，拉伸试验机自带的卡具A夹持住胶块卡头A，拉伸试验机自带的卡具B夹持住胶块卡头B。本发明结构简单、操作方便，试验成功率高。解决根轴向抗拉强度试验中传统的根固定方式存在夹持失效现象严重和效率极低的问题。

技术研发人员：赵旭;邢路雨;张凯然;章岱兴;刘佳鸣;俞祥虎;孙丙雁;隋帆
受保护的技术使用者：辽宁科技大学
技术研发日：2019.06.12
技术公布日：2019.08.16