[实用新型]适用于涂层织物膜材的双轴拉伸试件

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种双轴拉伸试验试件，尤其适用于建筑膜结构中的用于涂层织物膜材的双轴拉伸试件。

背景技术

涂层织物膜材为正交各向异性材料，只受拉不受压，主要由基层、涂层和面层三部分。其中基层由各种织物纤维编织而成，决定膜材的结构力学特性。涂层和面层保护基层，且具有自洁、抗污染、耐久性等作用。基层的编织纤维相互垂直，分别为经向纤维和纬向纤维，两个方向(又称作两个轴向)的力学性能差异较大。

在实际工程中，膜材为双轴受力，其力学性能受加载制度(包括两个方向的应力比、加载速度、荷载维持时间等)影响非常明显，因此在进行结构分析时，膜材料的本构关系参数应当全部来源于双轴试验，且应当与使用目的相对应，采取相应的试验方案。

膜材双轴拉伸试验大致有可分为以下三类:鼓形双轴试验、圆柱状双轴试验和平面十字形双轴拉伸试验。鼓形双轴试验将圆形膜材试件固定于鼓边，通过施加鼓内气压并测量圆形膜材试件应变以测定膜材在双向受力状态下的工程常数。但这种试验不能改变膜面经纬向应力的比例。圆柱状双轴试验，将膜试件制作成圆柱形，两端为刚性端圆板，半径，保证气密性，然后通过注气阀注入气体，并由气压表测定内部气压。其中，膜材经向和纬向可分别作为圆柱状试件的母线。将圆柱内充气使膜受双向拉力，根据内部气压决定张力水平，可以实现经、纬向应力比例为2：1，1：1，1：2的试验。前两者由于操作比较麻烦，试验设备的通用性较差，所以应用较少。目前应用最广的膜材双轴拉伸试验是平面十字形试件的双轴拉伸试验。该试验方法近似假定膜材经纬向为两个弹性主轴，将膜材受力视为各向异性弹性理论下的平面应力问题。十字形膜材试件的两个拉伸方面分别平行于膜材经向、纬向。在不同的拉伸比例下，通过力传感器和位移传感器分别测量膜材试件的经向荷载、纬向荷载以及经向应变和纬向应变。设定X和Y轴为双轴拉伸试验的两个拉伸方向，即正交异性板的弹性对称轴，不考虑膜材剪切问题。

在十字形试件的双轴拉伸试验中，设备操作、试件的安装比较方便。该试验方法一般都可以实现膜材的双向张拉，且两个方向的拉伸速度既可相互独立控制，也可连动控制，实现任意不同拉伸速度比例下的双轴拉伸试验。但是问题在于十字形试件的制作过程中，在核心区域两个方向的悬臂连接的部位，为了防止应力集中，一般采用过渡圆弧，辅以在悬臂上进行多道切缝。经过上述处理后的试件的应力集中情况能够得到很大程度的缓解。但是该方法的问题在于在采用过渡圆弧后，悬臂靠近中心区域的部分截面要大于悬臂的端部，会容易导致在端部破坏。在试件加工时，过渡圆弧越大，应力集中的缓解程度越明显，而上述两者(端部截面和核心区域截面)的差别就越大，这样就会导致在进行破坏试验时，试件往往在试件的端部发生破坏，而不是我们想要的核心区域的破坏，因此就不能对膜材在复杂复合应力作用下的破坏进行分析。

发明内容

本实用新型的目的是克服已有技术中的足之处，提供一种方法简单、制作方便、避免试件端部发生破坏、适用于建筑膜结构中的涂层织物膜材的双轴拉伸试件。

为实现上述目的，本实用新型的用于涂层织物膜材双轴拉伸的试件，包括由对称矩形条带构成的十字形涂层织物膜材试件，十字形涂层织物膜材试件的四个矩形条带上留有适于夹具夹持的夹持段，所述十字形涂层织物膜材试的四个矩形条带向中心区域渐收呈锥形，四个矩形条带的锥形头部相交部位为圆弧倒角过渡，四个矩形条带的锥形部位中部分别开有一道切缝。

所述圆弧倒角过渡的倒角半径取为1.5－2.0cm。

所述的中心区域尺寸至少为6×6cm。

所述的四条矩形杆的锥形部位的长度至少为14.4cm。