[发明专利]一种混凝土受压全曲线试验耗能装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种混凝土受压全曲线试验耗能装置及其使用方法。本发明所述装置包括电脑、电液伺服控制器、油管、液压立柱、无线荷载传感器、无线位移传感器、底板、混凝土试件、带圆孔钢垫板、碟形弹簧、上压板、球铰钢板；无线荷载传感器设置在液压立柱上，形成四根支撑立柱，支撑立柱设置在混凝土试件四周，下部焊接在底板上；碟形弹簧与带圆孔钢垫板依次置于支撑立柱上；电脑记录无线荷载传感器、无线位移传感器的数据，并通过电液伺服控制器动态调整四根支撑立柱的刚度。本发明体积小、成本低，适用于各类试验机改造；可有效解决混凝土试件受压超过峰值后变形陡增的问题；运用线传感技术，组装方便，免除传感器布线烦恼。

技术领域

本发明涉及一种混凝土受压全曲线试验耗能装置，用于混凝土受压全曲线试验，控制混凝土试件缓慢地变形和破坏，属于土木工程领域。

背景技术

混凝土的受压应力-应变全曲线包括上升段和下降段，是其力学性能的全面的宏观反应；曲线峰点处的最大应力即棱柱体抗压强度，相应的应变为峰值应变；曲线的(割线或切线)斜率为其弹性(变形)模量，初始斜率即初始弹性模量；下降段表明其峰值应力后的残余强度；曲线的形状和曲线下的面积反映了其塑性变形的能力等等。

混凝土受压应力-应变曲线的方程是其最基本的本构关系，又是多轴本构模型的基础。在钢筋混凝土结构的非线性分析中，例如构件的截面刚度、截面极限应力分布、承载力和延性、超静定结构的内力和全过程分析等过程中，它是不可或缺的物理方程，对计算结果的准确性起决定性作用。

在棱柱体抗压试验时，若应用普通液压式材料试验机加载，可毫无困难地获得应力-应变曲线的上升段。但是，试件在达到最大承载力后急速破裂，量测不到有效的下降段曲线。混凝土试件突然破坏的原因是试验机的刚度不足。试验机本身在加载过程中发生变形，储存了很大的弹性应变能。当试件承载力突然下降时，试验机因受力减小而恢复变形，即刻释放能量，将试件急速压坏。因此，要获得稳定的应力-应变全曲线，必须控制混凝土试件缓慢地变形和破坏。

发明内容

本发明提供了一种混凝土受压全曲线试验耗能装置，其目的旨在混凝土试件四周提供刚性支撑，通过耗散应变能，避免混凝土在受压应力超过峰值后急速破坏，实现混凝土受压应力应变全曲线下降段的量测。

本发明的技术方案：

一种混凝土受压全曲线试验耗能装置，包括电脑、电液伺服控制器、油管、液压立柱、无线荷载传感器、无线位移传感器、底板、混凝土试件、带圆孔钢垫板、碟形弹簧、上压板、球铰钢板；

所述电脑与电液伺服控制器之间有线连接；

所述液压立柱的数量为4个，分别置于底板顶面的四个直角端上，液压立柱的底部与底板焊接固定；所述液压立柱顶部为杯口状，可容纳无线荷载传感器；所述电液伺服控制器通过油管分别与4个液压立柱连接；所述液压立柱可随液压变化伸长或缩短；

所述无线荷载传感器的数量为4个，分别置于4个液压立柱的顶部杯口中，与液压立柱形成四根支撑立柱；所述无线荷载传感器与电脑无线连接；

所述混凝土试件置于底板中心，所述上压板放置在混凝土试件顶面上，所述球铰钢板置于上压板上且其球铰部分与上压板顶面接触；

所述无线位移传感器的数量为4个，分别置于混凝土试件的四个侧面，且每一个无线位移传感器与混凝土试件均紧密贴合；所述无线位移传感器底部与底板通过磁铁固定，顶部与上压板底部接触；所述无线位移传感器与电脑无线连接；

所述带圆孔钢垫板置于4个无线荷载传感器上；所述碟形弹簧为圆锥形，且下部内径大于上部内径，碟形弹簧底部的内径与带圆孔钢垫板内径相同，所述碟形弹簧设置在带圆孔钢垫板上且碟形弹簧底部圆孔与带圆孔钢垫板圆孔相匹配；

所述带圆孔钢垫板、碟形弹簧、上压板、球铰钢板、底板及混凝土试件的中心处于同一轴线上；