[发明专利]一种用于材料老化试验的压缩弹簧加载装置及其试验方法

说明书

本发明公开了一种用于材料老化试验的压缩弹簧加载装置及其试验方法，一种用于材料老化试验的压缩弹簧加载装置，包括两块挡板、第一支撑板、第二支撑板、四块开槽夹板、六个内六角螺栓和两个弹簧压缩组件；第一支撑板和第二支撑板平行设置，且第一支撑板位于第二支撑板的正上方，材料试样两端分别穿过第一支撑板和第二支撑板中心，四块开槽夹板平均分为两组，分别夹在材料试样端部，一组位于第一支撑板顶面，另一组位于第二支撑板底面，通过内六角螺栓将开槽夹板和材料试样固连；两个弹簧压缩组件对称设置在材料试样两侧，且其两端分别穿过第一支撑板和第二支撑板，位于支撑板同一侧的两个弹簧压缩组件的端部之间设有一个挡板。本发明能实现在材料环境老化试验过程中引入指定范围的拉伸应力作用。

技术领域

本发明涉及材料加速老化试验技术领域，具体涉及一种用于材料老化试验的压缩弹簧加载装置及其试验方法。

背景技术

复合材料尤其是纤维增强聚合物基复合材料越来越多的作为承力、次承力结构件使用，要求其安全服役年限至少要在10～15年，在土木工程领域甚至要求有50年以上的安全服役年限。因此，人们逐渐开始重视其服役状态下长期的力学性能变化情况。然而，随着纤维增强聚合物基复合材料在各领域的广泛应用，其服役环境呈现出多样性、复杂性和多因素耦合特征，并且由于组份材料性能的随机性、制造工艺的多样性和失效机理的复杂性，以及同时具有粘弹性、非线性、非均质性和各向异性的特点，使得从理论上对纤维增强聚合物基复合材料的长期力学性能变化做出预测十分困难，因此迫切需要通过试验研究的手段，在实验室模拟环境中开展多因素耦合作用下的加速老化试验，尤其需要开展湿、热和载荷耦合作用下的加速老化试验。

为了对纤维增强聚合物基复合材料开展湿、热和载荷耦合作用下的加速老化试验，首先要解决的问题是设计载荷施加装置。目前，已有的材料老化加载装置有弯曲载荷加载装置、和吊重物加载等。南田田在《湿热环境下弯曲载荷对CFRP性能的影响》一文中，提出了弯曲载荷加载装置，通过调节螺母改变试样挠度从而施加不同大小的弯曲载荷。该装置虽然结构简单，但是无法区分拉伸和压缩应力对材料老化的影响。朱雯娟在《基于移位因子法的GFRP长期性能试验及其应用研究》一文中提出了杠杆式吊重物加载装置，通过调节力臂长度实现不同大小的载荷加载。该装置的体积较大，操作不便且无法放入恒温恒湿环境箱中进行加速老化试验。故本发明设计了一种体积较小的压缩弹簧加载装置，通过弹簧压缩储能对试样施加拉伸应力作用，并可根据需要，调整弹簧的压缩量，对材料试样施加指定范围的拉伸载荷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于材料老化试验的压缩弹簧加载装置及其试验方法，该加载装置体积较小，可通过调节弹簧压缩量对试样施加不同大小的拉伸载荷，方便快捷。解决了目前已有的加载装置体积较大、加载不便等问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种用于材料老化试验的压缩弹簧加载装置，包括两块挡板、第一支撑板、第二支撑板、四块开槽夹板、六个内六角螺栓和两个弹簧压缩组件；第一支撑板和第二支撑板平行设置，且第一支撑板位于第二支撑板的正上方，材料试样两端分别穿过第一支撑板和第二支撑板中心，四块开槽夹板平均分为两组，分别夹在材料试样端部，一组位于第一支撑板顶面，另一组位于第二支撑板底面，通过内六角螺栓将开槽夹板和材料试样固连；两个弹簧压缩组件对称设置在材料试样两侧，且其两端分别穿过第一支撑板和第二支撑板，位于支撑板同一侧的两个弹簧压缩组件的端部之间设有一个挡板。

所述弹簧压缩组件包括模具弹簧、长螺杆、凸台垫圈、第一六角螺母、第二六角螺母、第三六角螺母和四个第四六角螺母，长螺杆两端分别穿过第一支撑板和第二支撑板，模具弹簧、凸台垫圈、第一六角螺母和第三六角螺母均设置在第一支撑板和第二支撑板之间的长螺杆上，其中模具弹簧顶部抵住第一支撑板，底部抵住凸台垫圈，第一六角螺母和第三六角螺母依次间隔设置在凸台垫圈的下方，第一六角螺母抵住凸台垫圈，第三六角螺母抵住第二支撑板，第二六角螺母设置在第二支撑板下方的长螺杆上，用于支撑第二支撑板，挡板套在长螺杆的端部，四个第四六角螺母分为两组，对称设置长螺杆两端，用于夹持挡板。