具有温度变形自补偿功能的混凝土温度应力试验机的制作方法

文档序号:10722050阅读:486来源:国知局
具有温度变形自补偿功能的混凝土温度应力试验机的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有温度变形自补偿功能的混凝土温度应力试验机,属于混凝土温度应力与变形的试验模拟技术领域,其光杠采用4J36号铟钢制造,左侧固定端、右侧固定端、固定端万向节和移动端万向节采用4J36号铟钢制造,固定夹头、活动夹头和荷载传感器采用45号钢制造。本发明通过将试验机的各个部件采用不同的钢材料,并按一定的比例设计各部件的组合长度,在外界温度发生变化时,可使混凝土温度应力试验机各部分钢材部件产生的总的温度变形差为零,从而抵消了由于外界温度变化而引起的试验机钢材的温度变形,实现了试验机的温度变形自补偿。
【专利说明】
具有温度变形自补偿功能的混凝土温度应力试验机
技术领域
[0001]本发明属于混凝土温度应力与变形的试验模拟技术领域,特别涉及一种具有温度变形自补偿功能的混凝土温度应力试验机。
【背景技术】
[0002]大体积混凝土早期温度裂缝是一个重要的工程问题,目前关于抗裂评价指标以单一参数评价为主,并不能全面反映混凝土的抗裂性能。混凝土温度应力试验机(TSTM)具有同时测定弹模、徐变、松弛、开裂应力及特征断裂温度等多种材料力学参数的功能,可在实验室模拟全约束条件,建立与工程结构之间的联系。混凝土温度应力试验机(TSTM)是一种综合评价混凝土抗裂性能的有效设备。
[0003]目前混凝土温度应力试验机(TSTM)关于温度模拟手段主要有两类:一类是采用水冷式温控模板,利用水或者油等液体控制混凝土上下左右四个模板面的温度,进而通过模板与混凝土接触来调节混凝土的温度变化;还有一类是采用风冷式模板,通过设计一个小型封闭的环境箱体,把混凝土试件保护在一个具有循环空气的氛围内,通过控制箱体内空气的流动和控温来调节混凝土试件的温度。
[0004]但是目前的温度模拟手段过度关注混凝土试件的温度调节,却忽视了试验机本身受温度变化而产生的变形。普通钢材的热膨胀系数大约为12X10—6m/°C,混凝土的热膨胀系数大约为7 X 1-V0C ο目前混凝土温度应力试验机(TSTM)的温度调控方法中,试验机的光杠部分均处于室温环境下,如果外界环境温度变化1°C,那么光杠部分的钢材将产生温度变形,且变形量大大超过了混凝土本身的温度变形;所以目前试验机测得的混凝土变形,并非完全由混凝土本身的温度变化产生,而是由于外界环境温度变化引起光杠部分钢材变形,进而将变形传递给混凝土试件。因此,利用目前的混凝土温度应力试验机(TSTM)技术手段测得的混凝土温度变形误差较大,甚至有可能是错误的。

【发明内容】

[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种能够抵消由于外界环境温度变化而产生试验机机架变形的具有温度变形自补偿功能的混凝土温度应力试验机。
[0006]为解决上述技术问题,本发明提供了一种具有温度变形自补偿功能的混凝土温度应力试验机,包括:
[0007]试验机主机,由左侧固定端、右侧固定端及连接在所述左侧固定端和右侧固定端之间的一对光杠构成;
[0008]混凝土试件模具,由固定夹头、活动夹头及连接在所述固定夹头和活动夹头之间的侧部模板和底部模板构成;
[0009]所述左侧固定端与所述固定夹头通过固定端万向节连接,所述右侧固定端与活动夹头通过移动端万向节连接,所述右侧固定端的外侧连接伺服电机,所述伺服电机通过螺栓连接荷载传感器,所述荷载传感器通过螺栓与移动万向节连接;
[0010]所述光杠采用热膨胀系数Ct1S0.5?2.5 X 1^V0C的4J36号铟钢制造;
[0011 ]所述左侧固定端、右侧固定端、固定端万向节和移动端万向节采用热膨胀系数CI1为0.5?2.5 X 10—6m/°C的4J36号铟钢制造;
[0012]所述固定夹头、活动夹头和荷载传感器采用热膨胀系数02为10?12X10—6m/°C的45号钢制造。
[0013]进一步地,所述光杠的总长度Li为3120mm-3450mm。
[0014]进一步地,所述左侧固定端、右侧固定端、固定端万向节和移动端万向节的总长L2为1190mm?1320mmo
[0015]进一步地,所述固定夹头、活动夹头和荷载传感器的总长度L3为210mm?300mm。
[0016]本发明提供的具有温度变形自补偿功能的混凝土温度应力试验机,利用4J36号铟钢与45号钢热膨胀系数不同的特点,将试验机中不同部件分别采用4J36号铟钢与45号钢进行制造,并将各个部件按照一定的几何尺寸比例进行组合,当外界温度变化时,混凝土温度应力试验机各部分钢材部件产生的总的温度变形差为零,抵消了由于外界环境温度变化而产生的试验机机架变形,从而相互抵消了试验机各个部件温度变形对混凝土试件变形的影响,从而实现了外界环境温度改变后,混凝土温度应力试验机钢架部分的温度变形的自补偿功能。在实际的混凝土温度应力试验中,可以忽略钢材变形对被测混凝土试件的影响,使得混凝土温度应力试验机系统的温度调控效率更高,结果更精确。
【附图说明】
[0017]图1为本发明实施例提供的具有温度变形自补偿功能的混凝土温度应力试验机的俯视图;
[0018]图2为本发明实施例提供的具有温度变形自补偿功能的混凝土温度应力试验机的剖视图。
【具体实施方式】
[0019]参见图1,本发明实施例提供的一种具有温度变形自补偿功能的混凝土温度应力试验机,包括:
[0020]试验机主机I,由左侧固定端11、右侧固定端12及连接在左侧固定端11和右侧固定端12之间的一对光杠构成13;
[0021]混凝土试件模具2,由固定夹头21、活动夹头22及连接在固定夹头21和活动夹头22之间的侧部模板23和底部模板24构成;
[0022]其中,左侧固定端11与固定夹头21通过固定端万向节3连接,右侧固定端12与活动夹头22通过移动端万向节4连接,右侧固定端12的外侧连接有一个伺服电机6,伺服电机6通过螺栓与荷载传感器5连接,荷载传感器5通过螺栓与移动万向节4连接。
[0023]其中,光杠13采用热膨胀系数α^0.5?2.5\10—6111/°(:的耵36号铟钢制造;
[0024]左侧固定端11、右侧固定端12、固定端万向节3和移动端万向节4采用热膨胀系数αι^Ο.5?2.5 X 10—6m/°C 的4J36号铟钢制造;
[0025]固定夹头21、活动夹头22和荷载传感器5采用热膨胀系数€(2为10?12X10—6m/°C的45号钢制造。
[0026]其中,两根光杠13的总长度Li为3120mm-3450mm;左侧固定端11、右侧固定端12、固定端万向节3和移动端万向节4的这四个部件的长度总和L2为1190mm?1320mm;固定夹头
21、活动夹头22和荷载传感器5这三个部件的的长度总和L3为210mm?300mmo
[0027]使用本发明提供的具有温度变形自补偿功能的混凝土温度应力试验机时,在混凝土试件模具2的混凝土浇筑区域浇筑振捣混凝土,然后将温度应力试验机吊装转运在步入式环境箱内;然后设定混凝土温度应力所需的必要程序,设定环境温度调节历程,对混凝土进行温度应力试验。
[0028]本发明提供的具有温度变形自补偿功能的混凝土温度应力试验机中,各部件分别采用4J36号铟钢和45号钢制造,并按一定几何长度进行组合。其中,两个光杠13采用的是热膨胀系数<^为0.5?2.5\10—6111/°(:的4136号铟钢,两个光杠13的总长度1^为3120111111-3450mm;左侧固定端11、右侧固定端12、固定端万向节3和移动端万向节4采用的是热膨胀系数α^Ο.5?2.5 X 10—6m/°C的4J36号铟钢,左侧固定端11、右侧固定端12、固定端万向节3和移动端万向节4的总长度L2Sl 190mm?1320mm;固定夹头21、活动夹头22和荷载传感器5采用的是热膨胀系数02为10?12X10—6/°C的45号钢,固定夹头21、活动夹头22和荷载传感器5的总长度L3为210mm?300mm。在混凝土温度应力试验过程中,当环境温度变化AT时,光杠13部分产生的温度变形为ALi = Ci1 X ΛΤ X Li,左侧固定端11、右侧固定端12、固定端万向节3和移动端万向节4部分产生的温度变形为AL2 = Ct1 X ATXL2,固定夹头21、活动夹头22和荷载传感器5部分产生的温度变形为AL3 = Ct2 XATXL3,则最终混凝土温度应力试验机总的温度变形为AL1-AL2-AL3 = O。
[0029]现以环境温度变化1°C为例,对混凝土温度应力试验机的温度变形做具体说明。当<^ = 1.5X10—6m/°C,a2=11.59X10—6111/。(:,当1^ = 3270臟丄2 = 1258.8臟丄3 = 257.2臟时,则光杠13部分产生的温度变形为:
[0030]ALi = QiX Δ TXLi = I.5 X 10—6Xl X3270 X 10—3 = 4.905;左侧固定端11、右侧固定端12、固定端万向节3和移动端万向节4部分产生的温度变形为:
[0031]AL2 = OiX ATXL2 = 1.5 X 10—6X 1 X 1258.8 X 10—3= 1.882;固定夹头 21、活动夹头22和荷载传感器5部分产生的温度变形为:
[0032]AL3 = O2X Δ T X L3 = 11.59 X 1-6 X I X 260.8 X 1-3 = 3.023 ;
[0033]由此可知,混凝土温度应力试验机各钢材部分产生的总的温度变形差为4.905-1.882-3.023 = 0μπι。因此,混凝土温度应力试验机各部分部件最终产生的总的温度变形差为零,使外界温度变化所产生的钢材变形对混凝土试件的影响可忽略不计,从而达到了温度变形自补偿的目的。
[0034]本发明实施例提供的一种具有温度变形自补偿功能的混凝土温度应力试验机,将混凝土温度应力试验机的各个部件采用热膨胀系数不同的钢材料,并按一定的比例设计各部件的组合长度,当外界温度发生变化时,混凝土温度应力试验机各部分钢材部件产生的总的温度变形差为零,从而抵消了由于外界温度变化而引起的试验机钢材的温度变形,实现了其温度变形自补偿的目的。
[0035]最后所应说明的是,以上【具体实施方式】仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照实例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种具有温度变形自补偿功能的混凝土温度应力试验机,其特征在于,包括: 试验机主机,由左侧固定端、右侧固定端及连接在所述左侧固定端和右侧固定端之间的一对光杠构成; 混凝土试件模具,由固定夹头、活动夹头及连接在所述固定夹头和活动夹头之间的侧部模板和底部模板构成; 所述左侧固定端与所述固定夹头通过固定端万向节连接,所述右侧固定端与活动夹头通过移动端万向节连接,所述右侧固定端的外侧连接伺服电机,所述伺服电机通过螺栓连接荷载传感器,所述荷载传感器通过螺栓与移动万向节连接; 所述光杠采用热膨胀系数<^为0.5?2.5 X 1^V0C的4J36号铟钢制造; 所述左侧固定端、右侧固定端、固定端万向节和移动端万向节采用热膨胀系数αι为0.5?2.5 X I O—fW °C的4 J36号铟钢制造; 所述固定夹头、活动夹头和荷载传感器采用热膨胀系数α2为10?12X 10—6m/°C的45号钢制造。2.根据权利要求1所述的具有温度变形自补偿功能的混凝土温度应力试验机,其特征在于: 所述光杠的总长度Li为3120mm-3450mm。3.根据权利要求1所述的具有温度变形自补偿功能的混凝土温度应力试验机,其特征在于: 所述左侧固定端、右侧固定端、固定端万向节和移动端万向节的总长度L2为1190mm?1320mmo4.根据权利要求1所述的具有温度变形自补偿功能的混凝土温度应力试验机,其特征在于: 所述固定夹头、活动夹头和荷载传感器的总长度Ub为210mm?300_。
【文档编号】G01N3/00GK106092724SQ201610630280
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月4日 公开号201610630280.3, CN 106092724 A, CN 106092724A, CN 201610630280, CN-A-106092724, CN106092724 A, CN106092724A, CN201610630280, CN201610630280.3
【发明人】胡昱, 李庆斌, 朱贺, 陈凤岐
【申请人】清华大学
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