[发明专利]霍普金森杆混凝土材料双面剪切试验装置及其使用方法

说明书

本发明提供一种霍普金森杆混凝土材料双面剪切试验装置及其使用方法，包括透射杆，透射杆前端上套有与透射杆相固定的空心套筒，所述空心套筒前端上固定连接有实心圆台，所述实心圆台前端设有入射杆，所述入射杆后端与实心圆台之间夹设有双面剪切试件，所述透射杆后端上固定有吸收杆。本发明结构简单，设计合理，大幅度扩大了构件截面尺寸，能在霍普金森杆上实现混凝土材料双面剪切试验，更能有效反映混凝土实际动态剪切性能，稳定性高且使用性强，提高试验效率，具有创新性。

技术领域

本发明涉及一种霍普金森杆混凝土材料双面剪切试验装置及其使用方法。

背景技术

目前分离式的霍普金森压杆（SHPB）技术被认为是测量固体材料动态特性的最有效的方法之一，且装配式混凝土结构在承受地震荷载作用时的应变率在霍普金森杆可测试范围内，同时考虑双面剪切试件对称性，受力均匀性，采用霍普金森杆进行装配式叠合梁双面剪切试验。

由于混凝土材料所含粗骨料尺寸较大和材质的不均匀性，导致小试件测量结果不能对其宏观统计规律实现有效反映，为保证试验数据的有效性，一般采用增大试件尺寸的方法减小试验误差，因此SHPB试验装置的压杆截面尺寸呈现出增大的趋势。目前霍普金森压杆压杆直径一般为50~100mm，当进行混凝土双面剪切试验时，由于受到压杆截面尺寸的限制，双面剪切试件的尺寸偏小，不利于实际的面内动态剪切性能。

一些较早的试验装置通过改变输入杆的截面尺寸以达到相同的测试效果（变截面压杆）。但是，增大压杆的截面尺寸同时也会增大应力波在压杆中的横向惯性并导致其弥散效应的增加，也使得试件与压杆杆端面的摩擦效应更加明显。

梅叶尔（压缩载荷下低合金钢的绝热剪切强度，冲击波和高应变率现象在合金领域的应用，梅叶尔编辑，纽约，1986:647-657.）利用轴向冲击压缩来实现剪切加载的帽形结构试样，通过试样自剪切的设计来测定材料局部位置的冲击剪切破坏强度。该方法所需试样结构复杂，制备难度大，特别是对复合材料等各向异性材料则较难实现，试样本身的复杂性也使得试验和数据处理更加复杂和困难。

基于以上金属材料的动态剪切装置，现有的SHPB试验装置截面尺寸较小，限制混凝土试件尺寸，进行混凝土材料双面剪切试验效果不佳，无法更加有效反应混凝土剪切面宏观动态性能。

发明内容

本发明对上述问题进行了改进，即本发明要解决的技术问题是提供一种霍普金森杆混凝土材料双面剪切试验装置及其使用方法，拆卸简单且使用方便。

本发明的具体实施方案是：提供一种霍普金森杆混凝土材料双面剪切试验装置及其使用方法，包括透射杆，透射杆前端上套有与透射杆相固定的空心套筒，所述空心套筒前端上固定连接有实心圆台，所述实心圆台前端设有入射杆，所述入射杆后端与实心圆台之间夹设有双面剪切试件。

进一步的，实心圆台包括上圆面及下圆面，所述上圆面直径小于下圆面，实心圆台的上圆面与空心套筒固定连接，空心套筒与透射杆插接配合，所述透射杆后端还固定有吸收杆。

进一步的，所述实心圆台与空心套筒为一体式。

进一步的，所述空心套筒内径大于透射杆外径，所述透射杆端部上缠绕有用于填充空心套筒与透射杆之间间隙的生带料，空心套筒与透射杆连接后，透射杆与套筒连接处缠绕有用于将透射杆与空心套筒加以固定的强力胶带。

进一步的，入射杆、双面剪切试件、实心圆台、套筒、透射杆以及吸收杆中心线位于同一水平线。

进一步的，所述实心圆台与空心套筒材质均为Q235钢。

进一步的，所述入射杆前端设有子弹以及驱动子弹发射的发射装置。

进一步的，所述吸收杆后端设有用于耗减运动能量的阻尼器。

进一步的，所述射杆及透射杆上设有应变片，应变片分别与数据处理系统电连接。