高温下测量钢索轴向拉伸变形的位移引伸夹持装置及其使用方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于高温下测量钢索轴向拉伸变形的位移引伸夹持装置及其使用方法，包括上夹具、下夹具和高温引伸计；所述上夹具和下夹具均包括U型管夹、V型爪、螺栓、底座、高温螺母；所述U型管夹套设在试样上，U型管夹两端分别连接两个螺栓，底座上还设置有V型爪，U型管夹和V型爪相对扣向卡住试样，高温螺母通过螺栓拧紧，使得试验过程中试样、U型管夹和V型爪三者不会出现相对滑动；所述高温引伸计上设有两个引伸杆，引伸杆顶端设有刀刃触点，调节引伸杆，使两个刀刃触点分别能够嵌入两个U型管夹顶端表面开设的楔形孔槽中，将试样的标距段内的高温变形量传递给引伸杆，并由高温引伸计记录试验数据。
【专利说明】
高温下测量钢索轴向拉伸变形的位移引伸夹持装置及其使用方法
技术领域
[0001]本发明涉及建筑结构材料试验技术领域，具体涉及一种高温下测量钢索轴向拉伸变形的位移引伸夹持装置及其使用方法。
【背景技术】
[0002]预应力张拉钢结构具有很高的结构效率。目前对于这类结构在火灾下的承载能力的研究主要以数值模拟方法为主，材料的高温力学性能指标的精确性是影响数值模拟方法可靠性的重要环节。钢索作为预应力张拉钢结构的核心构件，主要通过试验测试获取其高温力学性能指标。目前，由于受到温度、试验仪器、构件规格等因素的影响，材料高温力学性能试验测试相对常温试验更加困难，常温下的应变片测试技术不再适用于测量试样在火炉高温环境中发生的拉伸轴向变形，通常采用位移引伸装置实现炉体外测量钢索在高温下的位移。那么，减小位移引伸装置的机械传动误差，较为准确的获取试样在高温环境下的变形是钢索高温材性试验的关键技术。
[0003]目前，国内外所开展的高温材性试验中，高温下试件的变形测量装置多为侧插式高温引伸计，这种装置与配套的高温炉一起使用，对于钢索(如钢绞线、钢丝束、钢丝绳)这类圆柱形几何体，无法按照《金属材料高温拉伸试验方法》GB/T4338-2006的规定加工成“机加工试样”，该引伸计在使用中主要存在两个问题:1、使用高温引伸计测量钢绞线(由多根钢丝成螺旋形绞合而成)和钢丝束(由多根钢丝平行排列或轻度扭绞而成)试样的变形时，测得的变形实际上是单根钢丝的伸长，而非整股钢索的伸长;2、钢索多由5mm或7mm钢丝组成，与引伸计端部接触范围近似于点接触，在钢索伸长过程中，引伸计端部触点与试样表面间极易发生相对滑移，导致试样轴向变形测试数据误差较大，无法建立精确的高温力学性能指标体系。因此，发明一种新型的用于高温下测量钢索轴向拉伸变形的位移引伸夹持装置，可始终牢固夹持住试样，再与引伸计配合使用，不仅使得传统高温引伸计能够适用于不同规格的钢索，而且还解决了试验过程中引伸计端部与试样表面间存在的相对滑移问题，有效地提高了试验的可行性和试验结果的准确性。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提出一种用于高温下测量钢索轴向拉伸变形的位移引伸夹持装置及其使用方法，利用这种装置可以有效的夹持钢索试样，与试样产生同步位移，并通过与其固定的引伸杆将变形传至引伸计，获取试样高温拉伸试验时标距内的变形值，为建立钢索在高温拉伸下的各力学性能指标体系奠定基础。
[0005]本发明采用的技术方案为:一种高温下测量钢索轴向拉伸变形的位移引伸夹持装置，包括上夹具、下夹具和高温引伸计；
[0006]所述上夹具和下夹具均包括U型管夹、V型爪、螺栓、底座、高温螺母;所述U型管夹套设在试样上，U型管夹两端分别连接两个螺栓，所述底座内设置有与上述螺栓相匹配的螺孔，螺栓穿过底座内螺孔并与高温螺母连接，底座上还设置有V型爪，U型管夹和V型爪相对扣向卡住试样，高温螺母通过螺栓拧紧，使得试验过程中试样、U型管夹和V型爪三者不会出现相对滑动；
[0007]所述高温引伸计上设有两个引伸杆，引伸杆顶端设有刀刃触点，调节引伸杆，使两个刀刃触点分别能够嵌入两个U型管夹顶端表面开设的楔形孔槽中，将试样的标距段内的高温变形量传递给引伸杆，并由高温引伸计记录试验数据。
[0008]作为优选，所述位移引伸夹持装置采用镍金高温合金制成，高温性能良好，能够保证在O?800°C温度范围内正常高效的工作。
[0009]作为优选，所述V型爪底部设有过渡圆弧，内侧表面设有凸纹。
[0010]本发明U型管夹用于夹持固定试样，内径尺寸按照所测试样直径设计;顶端表面钻孔，用于引伸杆端部的刀刃触点嵌入，与夹具产生联动测得高温变形。同时，U型管夹两端与两个螺栓连接形成一体。底座上设置两个V型爪和与螺栓相匹配的螺孔，螺栓穿过底座两侧的螺孔与高温螺母连接，拧紧螺母来固定试样。V型爪设置两个，与底座连为一体。
[0011]—种高温下测量钢索轴向拉伸变形的位移引伸夹持装置的使用方法，包括以下步骤:
[0012](I)进行钢索高温拉伸试验时，先将试样两端的带内螺纹锚杯通过双头螺栓与万能材性试验机连接，固定试样；
[0013](2)按照已有的高温引伸计标距，用上夹具的U型管夹和V型爪相对扣向卡住试样，其两端的螺栓穿过底座两侧的螺孔，将高温螺母分别拧在螺栓上夹紧试样，固定到试样的上标距端；
[0014](3)同理，将下夹具的U型管夹和V型爪相对扣向卡住试样，其两端的螺栓穿过底座两侧的螺孔，将高温螺母分别拧在螺栓上夹紧试样，固定到试样的下标距端;上夹具、下夹具均置于管状立式高温炉内；
[0015](4)V型爪底部设有可防止V角底部产生应力集中的过渡圆弧，；内侧表面设有增加夹具与试样之间摩擦的凸纹，避免夹具与试样之间产生滑移，使得夹具具有良好的夹持性會K;
[0016](5)将高温引伸计上下两个引伸杆端部的刀刃触点嵌入U型管夹顶端表面的楔形孔槽中，试样在高温拉伸变长的过程中，引伸杆随着固定在试样标距段的夹具产生联动，得到试样标距段内的高温变形量;U型管夹表面钻孔使引伸杆与夹具之间不会产生滑移，确保了引伸杆与试样标距段的同步位移。
[0017]有益效果:本发明装置具有结构简单，安装方便，夹持可靠，耐高温性能好等特点。
[0018]进行预应力钢索等多股棒型、绞型试样的高温力学性能测试时，使用高温引伸计测量试样变形时，由于引伸杆端部刀刃触点与试样表面无法紧密接触发生滑移和引伸计无法测定整股钢索的轴向变形，导致测量结果存在误差。测试过程中，在试样上安装一组夹具，与高温引伸计配合使用，由于夹具夹持可靠，能紧密的固定在试样标距段；同时，夹具采用镍金高温合金制成，高温性能良好。当试样标距段发生变形时，夹具能与试样保持同步位移，并通过引伸杆将变形传至引伸计，测得试样高温变形量。
[0019]本发明装置满足了预应力钢索高温力学性能试验的需要，准确测量试样在炉内均温段的高温变形，保证了数据的精确性，为进一步进行高温下张拉结构的抗火性能设计与分析奠定基础。
【附图说明】
[0020]图1为本发明位移引伸夹持装置使用图；
[0021 ]图2为本发明位移引伸夹持装置结构示意图；
[0022]图3为图2的俯视图；
[0023]图4为本发明U型管夹示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合【具体实施方式】和附图对本发明做进一步说明:
[0025]如图1-4所示，一种高温下测量钢索轴向拉伸变形的位移引伸夹持装置12，包括上夹具、下夹具和高温引伸计10;
[0026]所述上夹具和下夹具均包括U型管夹5、V型爪6、螺栓7、底座8、高温螺母9;所述U型管夹5套设在试样3上，U型管夹5两端分别连接两个螺栓7，所述底座8内设置有与上述螺栓7相匹配的螺孔，螺栓7穿过底座内螺孔并与高温螺母9连接，底座上还设置有V型爪6，U型管夹5和V型爪6相对扣向卡住试样3，高温螺母9通过螺栓7拧紧，使得试验过程中试样3、U型管夹5和V型爪6三者不会出现相对滑动；
[0027]所述高温引伸计10上设有两个引伸杆10-1，引伸杆10-1顶端设有刀刃触点10-2，调节引伸杆10-1，使两个刀刃触点10-2分别能够嵌入两个U型管夹5顶端表面开设的楔形孔槽11中，将试样3的标距段内的高温变形量传递给引伸杆10-1，并由高温引伸计10记录试验数据。
[0028]所述位移引伸夹持装置采用镍金高温合金制成，高温性能良好，能够保证在O?800°C温度范围内正常高效的工作。所述V型爪底部设有过渡圆弧，内侧表面设有凸纹。
[0029]—种上述高温下测量钢索轴向拉伸变形的位移引伸夹持装置的使用方法，包括以下步骤:
[0030](I)进行钢索高温拉伸试验时，先将试样3两端的带内螺纹锚杯2通过双头螺栓I与万能材性试验机连接，固定试样3 ；
[0031](2)按照已有的高温引伸计10标距，用上夹具的U型管夹5和V型爪6相对扣向卡住试样3，其两端的螺栓7穿过底座8两侧的螺孔，将高温螺母9分别拧在螺栓7上夹紧试样3，固定到试样3的上标距端；
[0032](3)同理，将下夹具的U型管夹5和V型爪6相对扣向卡住试样3，其两端的螺栓7穿过底座8两侧的螺孔，将高温螺母9分别拧在螺栓7上夹紧试样3，固定到试样3的下标距端;上夹具、下夹具均置于管状立式高温炉4内；
[0033](4)V型爪6底部设有可防止V角底部产生应力集中的过渡圆弧，；内侧表面设有增加夹具与试样之间摩擦的凸纹，避免夹具与试样之间产生滑移，使得夹具具有良好的夹持f生會K;
[0034](5)将高温引伸计10上下两个引伸杆10-1端部的刀刃触点10-2嵌入U型管夹5顶端表面的楔形孔槽11中，试样3在高温拉伸变长的过程中，引伸杆10随着固定在试样标距段的夹具产生联动，得到试样3标距段内的高温变形量;U型管夹5表面钻孔使引伸杆10-1与夹具之间不会产生滑移，确保了引伸杆10-1与试样3标距段的同步位移。
[0035]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。
【主权项】
1.一种高温下测量钢索轴向拉伸变形的位移引伸夹持装置，其特征在于:包括上夹具、下夹具和高温引伸计； 所述上夹具和下夹具均包括U型管夹、V型爪、螺栓、底座、高温螺母;所述U型管夹套设在试样上，U型管夹两端分别连接两个螺栓，所述底座内设置有与上述螺栓相匹配的螺孔，螺栓穿过底座内螺孔并与高温螺母连接，底座上还设置有V型爪，U型管夹和V型爪相对扣向卡住试样，高温螺母通过螺栓拧紧，使得试验过程中试样、U型管夹和V型爪三者不会出现相对滑动； 所述高温引伸计上设有两个引伸杆，引伸杆顶端设有刀刃触点，调节引伸杆，使两个刀刃触点分别能够嵌入两个U型管夹顶端表面开设的楔形孔槽中，将试样的标距段内的高温变形量传递给引伸杆，并由高温引伸计记录试验数据。2.根据权利要求1所述的高温下测量钢索轴向拉伸变形的位移引伸夹持装置，其特征在于:所述位移引伸夹持装置采用镍金高温合金制成。3.根据权利要求1所述的高温下测量钢索轴向拉伸变形的位移引伸夹持装置，其特征在于:所述V型爪底部设有过渡圆弧，内侧表面设有凸纹。4.根据权利要求1、2或3所述的一种高温下测量钢索轴向拉伸变形的位移引伸夹持装置的使用方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)进行钢索高温拉伸试验时，先将试样两端的带内螺纹锚杯通过双头螺栓与万能材性试验机连接，固定试样； (2)按照已有的高温引伸计标距，用上夹具的U型管夹和V型爪相对扣向卡住试样，其两端的螺栓穿过底座两侧的螺孔，将高温螺母分别拧在螺栓上夹紧试样，固定到试样的上标距端； (3)同理，将下夹具的U型管夹和V型爪相对扣向卡住试样，其两端的螺栓穿过底座两侧的螺孔，将高温螺母分别拧在螺栓上夹紧试样，固定到试样的下标距端;上夹具、下夹具均置于管状立式高温炉内； (4)V型爪底部设有可防止V角底部产生应力集中的过渡圆弧，；内侧表面设有增加夹具与试样之间摩擦的凸纹，避免夹具与试样之间产生滑移，使得夹具具有良好的夹持性能； (5)将高温引伸计上下两个引伸杆端部的刀刃触点嵌入U型管夹顶端表面的楔形孔槽中，试样在高温拉伸变长的过程中，引伸杆随着固定在试样标距段的夹具产生联动，得到试样标距段内的高温变形量;U型管夹表面钻孔使引伸杆与夹具之间不会产生滑移，确保了引伸杆与试样标距段的同步位移。
【文档编号】G01N3/04GK106018078SQ201610581843
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月21日
【发明人】杜咏, 周浩, 汪贤聪
【申请人】南京工业大学