一种可消除高温影响的应力应变测量装置

1.本发明涉及高温下测量技术领域，具体为一种可消除高温影响的应力应变测量装置。


背景技术：

2.随着城市化进程的大力推进，建筑物正在向规模化，密集化发展。一旦发生火灾，人民的生命财产安全将会受到巨大的威胁。目前混凝土材料依然是建筑物的主流材料，故，对混凝土高温性能的研究应更加深入，而研究的深入离不开精确的数据支持。
3.由于高温下混凝土试块的试验温度可达上千摄氏度，测量仪器难以在如此高的温度下正常工作，混凝土高温下的数据不易准确有效的测量，所以目前混凝土高温性能的研究一般都是高温后在常温下进行，只能不可避免地忽略一定时间内混凝土在常温下的热量损失，可这样也加大了试验的误差，不能准确地得到高温下混凝土的应力应变。
4.因此，现有装置不满足实验需求，对此我们提出了一种可消除高温影响的应力应变测量装置。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种可消除高温影响的应力应变测量装置，可有效地解决如何在高温下进行试块应力应变测量，同时将高温下压缩和拉伸装置集于一体，既可提高试验的准确性和快捷性，又可以降低成本，解决了上述背景技术中所提到针对高温下混凝土受压试验时，测量仪器难以在高温下正常工作，测出的应变误差较大；以及常温下受压试验装置未考虑加热后在室温中冷却损失的温度，故会影响对混凝土试块高温下应变数据的准确性，以及设备改装成本高的问题。
6.本发明提供如下技术方案：一种可消除高温影响的应力应变测量装置，包括加热保温机构和安装在加热保温机构一侧的加压机构，所述加热保温机构包括第一高温炉和设置在第一高温炉一侧的第二高温炉，所述第一高温炉和第二高温炉的下端共同安装滑轮，所述滑轮的下端滑动安装有滑轨，所述滑轨的下端固定安装有支撑杆，所述加压机构包括两个压力机和与其中一个压力机连接的第一压头，另外一个压力机的一端连接有第一压头相对的一端安装有第二压头，所述第一压头和第二压头的一端均安装有球形铰。
7.作为本发明所述可消除高温影响的应力应变测量装置的一种可选方案，其中：所述第一压头包括固定端和安装在固定端远离压力机一侧的移动端，所述固定端远离压力机的一端固定安装有t型卡头，所述移动端上开设有楔形卡具，所述楔形卡具与t型卡头相适配，所述固定端的中部固定安装有定位柱。
8.作为本发明所述可消除高温影响的应力应变测量装置的一种可选方案，其中：所述t型卡头的下端固定安装有第一齿条，所述第一齿条的一侧啮合安装有齿轮，所述齿轮的下端啮合安装有第二齿条，所述第二齿条与第一齿条垂直分布。
9.作为本发明所述可消除高温影响的应力应变测量装置的一种可选方案，其中：所
述第二压头的下端固定安装有压头支座，所述压头支座内安装有受拉连接件，所述第二压头通过球形铰与受拉连接件连接。
10.作为本发明所述可消除高温影响的应力应变测量装置的一种可选方案，其中：所述移动端的中部开设有上下贯通的通孔，所述移动端内开设有避让槽，所述齿轮转动安装在避让槽内，所述避让槽、通孔和楔形卡具之间互相连通，所述定位柱滑动安装在通孔内，所述避让槽为l形结构，其两端分别与第一齿条、第二齿条滑动连接。
11.作为本发明所述可消除高温影响的应力应变测量装置的一种可选方案，其中：两个所述第二齿条靠近的一端固定安装有梯形块，所述梯形块的斜边位于通孔中，所述梯形块滑动安装在避让槽内。
12.作为本发明所述可消除高温影响的应力应变测量装置的一种可选方案，其中：所述第二压头上还安装有测量机构，所述测量机构包括与第二压头上螺纹连接的耐高温瓷棒和安装在支架上的位移计，所述耐高温瓷棒靠近位移计的一端与第一压头穿插连接。
13.作为本发明所述可消除高温影响的应力应变测量装置的一种可选方案，其中：所述第一压头上开设有水冷管道，所述水冷管道的两端分别设置有进水口和出水口。
14.作为本发明所述可消除高温影响的应力应变测量装置的一种可选方案，其中：所述位移计的外周安装有支架，所述支架的下部为中空结构，所述支架的下端与水冷管道相连接。
15.本发明具备以下有益效果：
16.1、该可消除高温影响的应力应变测量装置，可以测量试件室温至800℃轴压状态下的应力应变以及高温轴拉试件的应力。
17.2、该可消除高温影响的应力应变测量装置，设置支架与耐高温瓷棒，将第一压头与第二压头的位移引出到高温炉外部进行测量，解决了高温环境下应变难以测量的难题。
18.3、该可消除高温影响的应力应变测量装置，耐高温瓷棒与压头可承受高温炉内的高温而不会发生破坏失效，满足试验需求。
19.4、该可消除高温影响的应力应变测量装置，支架与第一压头下部连接，从而避免了实验中第一压头因自身的变形影响数据准确性；同时支座内部有水冷通道，极大程度上避免钢支座在高温下软化失效。
20.4、该可消除高温影响的应力应变测量装置，压头通过变形可同时满足受压试件与受拉试件进行高温试验，降低改造成本，提高工作效率。
附图说明
21.图1为本发明的整体结构示意图。
22.图2为本发明的整体剖视图。
23.图3为本发明的受压试件试验状态图。
24.图4为本发明的第一压头结构示意图。
25.图5为本发明的图2中a处放大图。
26.图6为本发明的第二压头结构示意图。
27.图7为本发明的受拉试件试验状态图。
28.图中：1、加热保温机构；11、第一高温炉；12、第二高温炉；14、滑轮；13、滑轨；15、支
撑杆；2、加压机构；3、第一压头；31、固定端；32、移动端；321、通孔；322、避让槽；33、t型卡头；34、楔形卡具；35、第一齿条；36、齿轮；37、第二齿条；38、梯形块；39、定位柱；4、压力机；5、第二压头；51、压头支座；52、受拉连接件；7、球形铰；8、测量机构；81、耐高温瓷棒；82、位移计；83、支架；9、水冷管道；91、进水口；92、出水口。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.实施例1
31.本实施例意在促进解决如何对受压试件进行安装和测试的问题，请参阅图1－图3、图6，一种可消除高温影响的应力应变测量装置，包括加热保温机构1和安装在加热保温机构1一侧的加压机构2，加热保温机构1包括第一高温炉11和设置在第一高温炉11一侧的第二高温炉12，第一高温炉11和第二高温炉12的下端共同安装滑轮14，滑轮14的下端滑动安装有滑轨13，第一高温炉11和第二高温炉12通过滑轮14可关于滑轨13滑动，两者可进行开合，用于对试件进行取放，滑轨13的下端固定安装有支撑杆15，用于对滑轨13进行支撑。
32.加压机构2包括两个压力机4和与其中一个压力机4连接的第一压头3，另外一个压力机4的一端连接有第一压头3相对的一端安装有第二压头5，第一压头3和第二压头5的一端均转动安装有球形铰7。
33.第二压头5的下端固定安装有压头支座51，压头支座51内安装有受拉连接件52，第二压头5通过球形铰7与受拉连接件52连接。
34.在进行受压试验时，试件位于第一高温炉11和第二高温炉12之间，并处于第一压头3和第二压头5之间，压力机4通过电脑控制的液压系统调整压力值，并将压力或者拉力经过第一压头3和第二压头5施加给试件，用于对受压试件进行预夹紧。
35.第一压头3和第二压头5受压力作用于试件接触面为平面压力，并通过第二压头5传递至压头支座51上，受拉连接件52不受力，随后第一高温炉11和第二高温炉12合拢，根据设定升温速率加热试件，到预设温度后保温一段时间进行轴压试验，可适应高温，便于使用。
36.第二压头5上还安装有测量机构8，测量机构8包括与第二压头5上螺纹连接的耐高温瓷棒81和安装在支架83上的位移计82，耐高温瓷棒81靠近位移计82的一端与第一压头3穿插连接。
37.其中，测量机构8与压头夹具均为对称结构，压头可变形部分均涂润滑油，位移计82为位移传感器，位移传感器的型号为bip ad2-t030-02-s4/30mm。
38.第一压头3上开设有水冷管道9，水冷管道9的两端分别设置有进水口91和出水口92。
39.位移计82的外周安装有支架83，支架83的下部为中空结构，支架83的下端与水冷管道9相连接，其中，支架83为位移传感器支架。
40.在进行受压试验时，通过支架83与耐高温瓷棒81将上下压头的位移引出至高温炉
外部，第一压头3和第二压头5之间的距离称为标距，当两个压头夹住混凝土试块时，标距就等于混凝土试块的纵向尺寸，当压力机4工作时会通过第一压头3对试块施加一个持续增加的力或位移，此时位移计82的示数也会缓慢变化，变化的量即为混凝土试块的应变量，通过计算关系式，即可计算高温下混凝土试块的径向应力应变、弹性模量等力学参数；在试验过程中水冷系统通过两个压头内部的中空管道循环冷水使高温炉内部的压头与位移计82支架83维持在较低的温度。
41.实施例2
42.本实施例意在促进解决如何对受拉试件进行高温试验的问题，本实施例是在实施例1的基础上做出的改进，具体的，请参阅图1、图2、图4和图7，第一压头3包括固定端31和安装在固定端31远离压力机4一侧的移动端32，固定端31远离压力机4的一端固定安装有t型卡头33，移动端32上开设有楔形卡具34，楔形卡具34与t型卡头33相适配，固定端31的中部固定安装有定位柱39。
43.t型卡头33的下端固定安装有第一齿条35，第一齿条35的一侧啮合安装有齿轮36，齿轮36的下端啮合安装有第二齿条37，第二齿条37与第一齿条35垂直分布。
44.移动端32的中部开设有上下贯通的通孔321，移动端32内开设有避让槽322，齿轮36转动安装在避让槽322内，避让槽322、通孔321和楔形卡具34之间互相连通，定位柱39滑动安装在通孔321内，避让槽322为l形结构，其两端分别与第一齿条35、第二齿条37滑动连接。
45.两个第二齿条37靠近的一端固定安装有梯形块38，梯形块38的斜边位于通孔321中，梯形块38滑动安装在避让槽322内。
46.通过第一齿条35、第二齿条37和齿轮36之间的配合，第一齿条35向下位移，带动齿轮36转动，进而带动第二齿条37移动，两个第二齿条37同时向内或者向外，便于对受拉试件进行固定。
47.固定端31对于移动端32来说的位置相对固定，在进行受拉试验时，将受拉试件竖直放置在第一压头3和第二压头5的中央位置，将压头变形，并将移动端32向试件方向伸出，此时楔形卡具34从移动端32伸出，限制住受拉试件两端的拉杆，从而约束轴拉试件的竖向移动，调整压力机4使第一压头3和第二压头5预拉紧试件，此时下压头将拉力通过受拉连接件52传递给压头支座51，在球形铰7的作用下，使第一压头3和第二压头5的拉力都不会产生偏移。
48.随后第一高温炉11和第二高温炉12合拢，根据设定升温速率加热试件，到预设温度后保温一定时间进行轴拉试验，当压力机4工作时会通过第一压头3对试块施加一个持续增加的力或位移，由于压头位于高温炉外部，可只测量压头之间的位移，即为试件的应变，通过计算关系式，即可计算高温下混凝土试块的径向应力应变、弹性模量等力学参数。
49.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
50.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。