专利名称：一种蠕变测试装置及其测试方法
技术领域：
本发明涉及一种试验装置及方法，尤其是一种用于土工格栅材料性能测试的蠕变测试装置及其测试方法。
背景技术：
蠕变是指固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而不断增加的现象。塑性变形通常在应力超过弹性极限之后才出现，而蠕变只要应力的作用时间相当长，它在应力小于弹性极限时也能出现。随着土工合成材料的不断发展，土工格栅日益广泛应用于永久性工程。土工建筑中的土工格栅由于长期受荷载的作用，将产生较大的形变，使土工织物的加筋功能大大减弱而导致建筑物丧失稳定。因此，为了使土工格栅在长期荷载作用下发挥其功能，必须研究它们的蠕变特性。在实际工程中，加入土工格栅的土体受到结构的长期荷载作用，因而必须研究其在长期荷载作用下的变形特性，以便预测它的永久变形，保证结构的安全运营和施工。目前，国内各大高校研究所采用的蠕变测试装置均难以保持恒定压力或在保压过程中压力波动太大，而且在拉伸位移的测量方面精度不高，此外，由于蠕变试验耗时较长， 容易造成较大的人力和能源浪费。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种蠕变测试装置及其测试方法，其操作简单、易于实现、成本低廉，利用控制砝码重量来保持恒压，用带表游标卡尺来保证位移测量的进度，具有直观、简易、易维护等优点。为实现上述目的，本发明采用下述技术方案一种蠕变测试装置，包括试验台架，所述试验台架顶部下侧设有固定测试试样的固定系统，固定系统上设有带表游标卡尺，固定系统下部连接有加载装置。所述试验台架采用四脚架结构，四腿间有横梁连接。所述固定系统包括上下设置的两组两个通过若干螺丝连接的相对的上下夹具，两个相对上下夹具的对应面上，其中一个对应面上设有若干凸起，另一个对应面上设有与凸起相对应的凹槽。所述带表游标卡尺的两个测爪分别置于上下两组夹具的表面上，且两个测爪由一根橡皮筋箍住。所述加载装置包括与设置于下部的那组夹具相连的托盘，托盘上端设有挂钩，托盘通过挂钩钩在下部那组夹具的下夹具上，托盘上设置砝码。一种蠕变测试方法，步骤如下I)按照设计要求制取土工格栅测试试样；2)将步骤I)制取的土工格栅测试试样通过夹具上的螺丝固定在两组夹具上，保持固定系统水平，并使夹具与土工格栅垂直；
3)将带表游标卡尺测爪置于固定系统的上下两组夹具表面，箍住两个测爪的橡皮筋使得测爪与夹具之间紧密结合，并记录试样的初始长度，游标卡尺的初读数；4)在下方那组夹具下部的托盘上放置满足试验要求数量的砝码，并根据试验需要通过改变砝码数量改变拉力，待整个系统稳定后，开始计数；5)按照试验要求定时记录游标卡尺读数，得到土工格栅测试试样的伸长量；6)根据伸长量和格栅材料的横截面积算出应变，最后将实验数据进行分析处理， 得出蠕变变化规律。本发明高11米，占地面积0. 5平方米。试验台架采用四脚架，四腿间有横梁连接， 保证了其强度和稳定性，固定系统包含两组夹具，每组夹具分为上下两部分，上下两部分上的凸起和凹槽咬合在一起，增大了与测试材料的接触面积，由三个螺丝将土工格栅测试试样和夹具密合在一起，保证了夹具与材料之间不会发生错动，保证了试验精度。下方那组夹具与添加砝码的托盘相连，通过调整托盘上的砝码数量来控制恒定拉力，荷载稳定，波动较�。懵荼涫匝橐�。固定系统与一带表游标卡尺(精确到0.01mm)结合在一起,游带表标卡尺的两个测爪分别置于固定系统上下两侧，带表游标卡尺由于竖向放置，测爪容易脱落，由一根橡皮筋箍�。乐共庾ν崖洌Ｖち瞬庾τ牍潭ㄗ爸媒裘芙岷�。带表游标卡尺保证了土工格栅伸长量的精度。应用时，每台试验台架上可以并列设置多个固定系统及加载装置，并能同时用来测试实验，提高效率。本发明操作简单、易于实现、成本低廉，利用控制砝码重量来保持恒压，用带表游标卡尺来保证位移测量的进度，具有直观、简易、易维护等优点。本发明的有益效果是，I、本发明适用于强度非常高的土工格栅材料；2、本发明采用带表游标卡尺测量伸长量，精度较高；3、固定系统易找平，切夹具密合较好，与测试土工格栅结合紧密；4、通过砝码改变荷载，稳定，节能，环保；5、本发明工作原理简单、操作方便，测量方法多样，测试结果可靠，通用性较强，造价低廉。
图I为本发明所述的蠕变测试装置示意图；图2为本发明夹具结构的示意图；图3是不同规格的土工格栅在不同加载条件下的单轴拉伸蠕变曲线图；图4是不同规格的土工格栅在不同加载条件下的单轴拉伸应变随时间变化图；其中，I.四脚架、2.带表游标卡尺、3.砝码、4.固定系统、5.托盘(含挂钩)、6. 土工格栅测试试样、7.螺丝、8.橡皮筋、9.夹具、10.测爪、11.上夹具、12.下夹具。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。如图1、2所示，一种蠕变测试装置，包括四脚架I结构的试验台架，四脚架I的四腿间有横梁连接。试验台架顶部下侧设有固定土工格栅测试试样6的固定系统4，固定系统4上设有带表游标卡尺2，固定系统4下部连接有加载装置。固定系统4包括上下设置的两组两个通过螺丝7连接的相对的上下夹具11、12，两个相对的上下夹具的对应面上，其中上夹具11的下表面上设有两条凸起，下夹具12的上表面上设有与凸起相对应的两条凹槽。带表游标卡尺2的两个测爪10分别置于上下两组夹具的表面上，且两个测爪10 由一根橡皮筋8箍住。加载装置包括与下部那组夹具的下夹具相连的托盘5，托盘5上端设有挂钩，托盘5通过挂钩钩在下部那组夹具的下夹具上，托盘5上设置砝码。土工格格栅的蠕变性能测试方法，先按照设计要求制取土工格栅测试试样6 ;将土工格栅测试试样6用测试装置上的螺丝7固定在两组夹具9上，保持固定系统4水平，并使夹具9与土工格栅测试试样6垂直；将带表游标卡尺2两个测爪10置于固定系统的上下两个夹具表面，箍住两个测爪的橡皮筋8使得测爪10与夹具9之间紧密结合；在下方那组夹具下部的托盘5上放置满足试验要求数量的砝码3，并根据试验需要通过改变砝码3数量改变拉力，待整个系统稳定后，开始计数；按照试验要求定时记录带表游标卡尺2读数，得到土工格栅测试试样6的伸长量，根据伸长量和格栅材料的横截面积算出应变；最后将实验数据进行分析处理，得出蠕变变化规律。采用本发明对一种土工格栅材料进行了多组长时间的分级加载蠕变试验，得到了不同规格的土工格栅在不同加载条件下的单轴拉伸蠕变曲线(图3)，由图3可以看出土工格栅伸长量在加载初期增加较快，随时间增长，伸长量趋于稳定，最后表现出明显的减速蠕变阶段。最后再根据土工格栅材料的横截面积求出其应变变化规律，如图4所示。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式
进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
权利要求
1.一种蠕变测试装置，其特征是，包括试验台架，所述试验台架顶部下侧设有固定测试试样的固定系统，固定系统上设有带表游标卡尺，固定系统下部连接有加载装置。
2.如权利要求I所述的蠕变测试装置，其特征是，所述试验台架采用四脚架结构，四腿间有横梁连接。
3.如权利要求I所述的蠕变测试装置，其特征是，所述固定系统包括上下设置的两组两个通过若干螺丝连接的相对的上下夹具，两个相对上下夹具的对应面上，其中一个对应面上设有若干凸起，另一个对应面上设有与凸起相对应的凹槽。
4.如权利要求3所述的蠕变测试装置，其特征是，所述带表游标卡尺的两个测爪分别置于上下两组夹具的表面上，且两个测爪由一根橡皮筋箍住。
5.如权利要求4所述的蠕变测试装置，其特征是，所述加载装置包括与设置于下部的那组夹具相连的托盘，托盘上端设有挂钩，托盘通过挂钩钩在置于下部的那组夹具的下夹具上，托盘上设置砝码。
6.一种利用权利要求1-5任一项所述的蠕变测试装置的测试方法，其特征是，步骤如下1)按照设计要求制取土工格栅测试试样；2)将步骤I)制取的土工格栅测试试样通过夹具上的螺丝固定在两组夹具上，保持固定系统水平，并使夹具与土工格栅垂直；3)将带表游标卡尺测爪置于固定系统的上下两组夹具表面，箍住两个测爪的橡皮筋使得测爪与夹具之间紧密结合，并记录试样的初始长度，游标卡尺的初读数；4)在下方那组夹具下部的托盘上放置满足试验要求数量的砝码，并根据试验需要通过改变砝码数量改变拉力，待整个系统稳定后，开始计数；5)按照试验要求定时记录游标卡尺读数，得到土工格栅测试试样的伸长量；6)根据伸长量和格栅材料的横截面积算出应变，最后将实验数据进行分析处理，得出蠕变变化规律。
全文摘要
本发明公开了一种蠕变测试装置，包括试验台架，所述试验台架顶部下侧设有固定测试试样的固定系统，固定系统上设有带表游标卡尺，固定系统下部连接有加载装置。本发明同时还公开了利用该测试装置的测试方法。本发明操作简单、易于实现、成本低廉，利用控制砝码重量来保持恒压，用带表游标卡尺来保证位移测量的进度，具有直观、简易、易维护等优点。
文档编号G01N3/14GK102589982SQ201110412460
公开日2012年7月18日 申请日期2011年12月12日 优先权日2011年12月12日
发明者张乾青, 张骞, 李利平, 李华銮, 李术才, 王庆瀚, 田野, 胡聪, 郭明 申请人:山东大学
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