[发明专利]蠕变测试装置、拉压蠕变测试系统及测试方法

说明书

本发明提供了一种蠕变测试装置及应用该装置的测试系统和方法，蠕变测试装置，至少包括装置架、试件夹具、荷重加载机构和线性位移传感器，试件置于试件夹具中间，试件夹具的其中一端为固定端，固定端相对于装置架的位置不变，另一端为移动端；荷重加载机构至少包括滑轮组和荷重。本发明提供的拉压蠕变测试系统，包括可密封的箱体，箱体设有箱门，箱体设有恒温恒湿装置，箱体内设有本发明的蠕变测试装置。可实现高精度可控气候环境下竹/木基材料纯拉和纯压蠕变的长期自动采集、存储、显示，而且通过试件夹具的简单变换和滑轮组，在一套系统上可实现拉伸和压缩蠕变的自由切换，实现了设备的大幅小型化和轻量化。

技术领域

本发明涉及竹/木基材料的物理力学性能测试装置，涉及拉压蠕变测试系统。

背景技术

木材、竹材或竹木基材料是四大建材中唯一可再生的绿色环保材料，然而衡量其长期服役性能的重要指标之一—蠕变性能虽历经前人半个多世纪的研究，但对其发生发展的机理及其定量化预测无论是学术界还是工程界均存在较大争议。尤其是这类材料在自然服役环境（即变温变湿环境）下的普通蠕变（Normal Creep）和机械吸附蠕变（MechanicalSorptive Creep，简称MSC）一直是学术界研究的热点和难点问题，其中能同时模拟自然服役环境、能自动测量、呈现和保存蠕变变形量的测试系统是研究此类问题的关键。

现有技术中，多采用静曲蠕变来研究木材或竹材的蠕变，如本申请人于2020年3月30日提交的《蠕变测试装置、木材蠕变测试系统及测试方法》（申请号2020102392173）中国发明专利申请，其公开了一种蠕变测试装置以及针对包括本发明改进的蠕变测试装置的测试系统，本发明提供的木材蠕变测试系统，在进行木材的蠕变试验可以同时进行一定数目的试件样本测试，本发明的整个系统可以对木材普遍蠕变和复杂的变湿蠕变挠度、干缩湿胀量、环境温湿度参数进行长期连续稳定的检测、记录和显示，为木材MSC行为规律和蠕变机理的探究提供试验依据及测试平台。

但采用单一的静曲蠕变来研究木/竹材由此带来无法回避的问题是，从受力分析角度来看，材料的静曲蠕变实际上是材料上半部分的压缩蠕变和下半部分拉伸蠕变的耦合。而木材和竹材各向异性的特殊材性导致其拉伸、压缩和静曲受力状态下的力学性能的迥异，例如大部分木材的拉伸弹性模量是弯曲弹性模量的1.1-1.2倍，是压缩弹性模量的1.1倍左右，更为关键的是这个受力方向木材的基本物理力学性能受变温变湿环境的影响是不一致的。因此，用单一的静曲蠕变来研究木/竹材蠕变性能势必会掩盖纯拉和纯压受力状态下木/竹材特殊的蠕变规律及性能，加之木/竹材拉压干缩湿胀及对环境温湿度敏感度的巨大差异的掺杂，从科学研究角度来看这一研究方法也有较大的问题。

当前拉伸/压缩模式下竹木基材料蠕变性能的研究尚处初级阶段，受到环境温湿度控制系统及其空间的限制，目前的多数研究都集中在室内或室外条件下单纯试件蠕变测试，缺少拉伸/压缩蠕变在环境温湿度可大幅度调控的状态下的研究。如果利用现有的拉伸/压缩仪进行的蠕变测试，设备昂贵，测试方法单一，测试内容及测得数据更是乏善可陈。因此，现有技术中缺少可实现测试蠕变数据自动采集、处理、存储并直观呈现的拉伸/压缩模式蠕变测试的装置，极大制约了相关研究的深入与发展。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种蠕变测试装置及应用该装置的测试系统，可实现高精度可控气候环境下竹/木基材料纯拉和纯压蠕变的长期自动采集、存储、显示，蠕变测试精度达0.001mm，完全满足木/竹蠕变测试的精度要求，而且通过试件夹具的简单变换和滑轮组，在一套系统上可实现拉伸和压缩蠕变的自由切换，实现了设备的大幅小型化和轻量化。

本发明通过以下技术方案实现：