[发明专利]一种基于霍普金森压杆的动态粘结性能测试装置

说明书

本发明公开了一种基于霍普金森压杆的动态粘结性能测试装置，属于动态性能测试领域。包括固定支座、反力箱、传力框架、撞击接头、夹具、信号处理系统。固定支座固定于霍普金森压杆试验装置的导轨上，同时对传力框架的移动起到限位作用，反力箱与固定支座连为一体，用于为试件提供支撑反力，传力框架将子弹撞击霍普金森压杆后产生的冲击压力传递至夹具，夹具用于夹持筋材并施加冲击拉力，撞击接头用于承受入射杆的冲击荷载，并将其传递至传力框架，信号处理系统将试验过程中的信号转换处理为相应的荷载和位移数据。本发明的特点是结构简单，安装拆卸方便，适用性强，在现有霍普金森压杆试验装置的基础上实现不同加载速率下筋材动态粘结性能的测试。

技术领域

本发明涉及动态性能测试设备领域，尤其涉及一种基于霍普金森压杆的动态粘结性能测试装置。

背景技术

筋材与混凝土构成组合材料在现代建筑领域发挥了巨大的作用，钢筋混凝土便是其中最典型的一个例子，钢筋与混凝土通过两者接触面之间的粘结作用，实现钢筋和混凝土之间力的传递及变形协调，因此钢筋与混凝土能够协同工作并发挥出良好的力学性能。自19世纪钢筋混凝土结构在工程建设领域得到广泛应用后，人们又陆续发展出一系列质轻高强、耐久性好的纤维增强复合材料（FRP）来替代钢筋，产生了耐久性较好的FRP筋混凝土结构。由于钢筋与混凝土的粘结作用是实现共同工作的保证，因此人们对筋材与混凝土之间的粘结性能进行了一系列实验，最常见的是钢筋的拉拔试验，然而采用拉力试验机进行的钢筋拉拔试验只能实现钢筋的静态拉拔，拔出的速率较低，随着结构面临的动态荷载日益增加，如地震荷载、爆炸荷载等，人们亟需一种能够测量筋材在动态荷载下与混凝土的粘结性能的装置。

目前霍普金森杆是研究材料在冲击荷载下力学性能的一种试验装置，但目前人们极少应用霍普金森杆进行筋材的动态粘结性能试验。专利号201310043920。7公开了一种适用于霍普金森压杆的钢筋拉拔试验装置，但该装置结构较复杂，在应用时安装繁琐，同时采用胶水连接入射杆与试验装置，造成后期清理入射杆上的残余胶水较为困难，同时现有的霍普金森压杆系统阻尼装置一般安装于透射杆的后端，因此该装置直接在承力台一侧设置阻尼显得较为困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于霍普金森压杆的动态粘结性能测试装置，可以直接在现有的霍普金森杆试验装置上进行筋材与混凝土的动态粘结性能试验。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于霍普金森压杆的动态粘结性能测试装置，其特征在于：包括固定支座、反力箱、传力框架、撞击头、夹具、传感器；固定支座设置与霍普金森压杆试验装置的导轨连接的结构，传力框架与固定支座活动连接，固定支座对传力框架的移动具有导向结构；反力箱与固定支座连为一体，用于为试件提供支撑反力，夹具和撞击接头与传力框架固定，传力框架将子弹撞击霍普金森压杆后产生的冲击压力传递至夹具，夹具用于夹持试件的筋材并施加冲击拉力，撞击接头用于承受入射杆的冲击荷载，并将其传递至传力框架。

进一步地，所述的固定支座两侧设有凹槽，凹槽的宽度与传力框架两侧端板的厚度匹配，传力框架两侧端板的下端插入到所述凹槽中并滑动连接。

进一步地，所述固定支座的与霍普金森压杆试验装置的导轨连接的结构包括固定支座两侧向下伸出的端板及其上分别设有的固定螺纹孔。

进一步地，所述的反力箱包括反力板与缓冲板，反力板中部设有供筋材穿过的方形孔洞，在方形孔洞旁安装有激光位移传感器，可以实时测量反力板与传力框架前端板之间的距离，从而得到筋材在拉拔过程中的位移，缓冲板后端面上（以霍普金森压杆冲击的方向为前）安装有缓冲弹簧，当筋材被完全拉拔出混凝土时，弹簧可以对继续向前移动的传力框架起到缓冲减速的作用，防止反力箱在试验时受到多次撞击而损坏。

进一步地，所述的固定支座最后端（以霍普金森压杆冲击的方向为前）至缓冲板上自由状态下的缓冲弹簧最后端的距离D大于筋材在混凝土中的锚固长度。