[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用于涂层织物膜材双 轴拉伸的试件。

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、涂层和面层三部分组 成。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r，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。为了更加精确的测量膜材的双轴拉伸强度，在平面十字形试件基 础上改进的十字锥形试件也被运用于双轴强度的测量试验中，但通过实际试验发现，由于十 字锥形试件的悬臂和核心区域材料等强，且材料面积出现了突变，故试件的破坏往往出现于 试件的悬臂与核心区的连接处，所测强度并不是膜材双轴拉伸强度而是试件强度。

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。但是由于悬 臂与中心区域材料等强，裂缝的发展会向存在微观损伤的地方发展，且由于切缝的存在，断 裂发生在悬臂端的概率更大，因此通过焊接膜材技术加大悬臂区的厚度以提高强度，从而保 证不先于核心区域破坏，试验测得的强度不是试件而是材料的双轴拉伸强度。进而方便对膜 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不足之处，提供一种结构简单、制作方便、避免 拉伸过程中试件端部发生破坏、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，所述十字形涂层织物膜材试件的四个矩形条带端部留有 适于夹具夹持的夹持段，所述十字形涂层织物膜材试件的四个矩形条带包括夹持段通过焊接 同等尺寸膜材加厚，四个矩形条带头部相交部位为圆弧倒角过渡，四个矩形条带面上开有切 缝。

所述四个矩形条带包括夹持段通过焊接同等尺寸膜材加厚。

所述十字形涂层织物膜材试件的中心区域尺寸为16cm×16cm。

所述的四个矩形条带面上开设的切缝按3-5cm间隔设一道切缝。

所述圆弧倒角过渡的倒角半径为8-12cm。