[发明专利]一种可调节爪式混凝土单轴拉伸试验夹具及其使用方法

说明书

本发明公开了一种可调节爪式混凝土单轴拉伸试验夹具及其使用方法，包括两个结构相同且分别设置在混凝土试件两端的夹具体；夹具体包括钳口连接件，钳口连接件包括中轴圆板，中位板垂直设置在中轴圆板一侧，多个弧形壳结构沿中轴圆板的圆周均匀设置在中轴圆板另一侧；相邻弧形壳结构之间滑动设置有一个爪型试件夹持件，多个爪型试件夹持件之间形成夹持空间，混凝土试件嵌设在夹持空间中，其夹持端与爪型试件夹持件面接触连接；本发明将爪型试件夹持件滑动安装在弧形壳结构上，实现对夹持空间大小的调节，满足对不同试件的夹持固定；将试件夹持端与爪型试件夹持件面接触连接，减少了试件因应力集中而产生的损伤，提高了试验结果的准确性。

技术领域

本发明涉及混凝土试验技术领域，特别涉及一种可调节爪式混凝土单轴拉伸试验夹具及其使用方法。

背景技术

目前，混凝土抗拉性能试验方法主要有三种：劈拉试验、直拉试验和弯拉试验；其中，直接拉伸试验所测得试验数据最为准确，最能直接反映混凝土的抗拉强度及应变变化，从而得到混凝土材料的应力-应变关系；然而，由于混凝土材料的天然脆性，使得在单轴拉伸试验中，夹具的选择以及试件与夹具的夹持方式对于试验的准确性和成功率变得至关重要。

在混凝土试件直接拉伸试验中，现有的试件夹持方式主要有粘钢式、三点式、软接触式及硬接触式；其中，粘钢式是通过粘接剂将混凝土试件的两端面与拉伸轴粘接，其粘接剂采用的是环氧树脂基型粘钢胶；其缺点：环氧树脂粘接法需要融化环氧树脂，对人体有害，污染环境；三点式是通过开设在圆柱形外壳的三个螺栓孔，用螺栓的旋转来实现对试件夹持的松紧；其缺点：无法量化三个螺栓作用点所施加的力以及旋入螺栓长度的大小，极易引起偏心和试件端部的应力集中；软接触式是在夹具与试件的接触面上贴衬有弹性薄片，虽然这种设计对防止应力集中有一定作用，但是在研究混凝土的应力-应变关系时，弹性薄片的应变将对试验结果造成巨大误差，无法满足混凝土本构研究的需要；硬接触式是通过两根螺栓来夹持混凝土试件，其缺点：容易引起应力集中，破环试件端部，很难使拉伸破坏面发生在试件中部，并且在拉伸过程中由于螺栓的弯曲变形容易导致拉伸试验误差过大。

而在夹具与普通伺服万能机配合连接方面，现有技术绝大部分采用金属杆系连接，其缺点：当金属杆结构的方向和轴向拉伸方向平行时，其在轴力的作用下会产生不可忽略的应变，这个附加应变的产生将会对研究混凝土拉伸时的应力-应变关系产生较大影响，从而使测得的试验数据丧失准确性。

同时，在配合夹具使用的试件的尺寸方面，现有技术绝大部分采用固定且单一的尺寸，其目的是为了能够和夹具的尺寸进行匹配，其缺点：在拉伸试验中试件仅能采用符合夹具规定的单一的尺寸，对于其他尺寸的试件不能匹配使用或是匹配效果太差从而影响试验精度。对于混凝土试验而言，尺寸效应的存在往往是影响试验数据表征的一个重要影响因素。而目前能够满足混凝土拉伸试验中尺寸效应研究的技术手段还相对匮乏。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种可调节式混凝土单轴拉伸试验夹具及其使用方法，以解决混凝土试件与夹具之间存在的局部应变及夹具自身产生的附加应变，造成试验结果误差较大的技术问题，同时满足多种尺寸的混凝土试件与夹具的匹配。

为达到实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种可调节爪式混凝土单轴拉伸试验夹具，包括两个结构相同的夹具体，两个夹具体分别设置在混凝土试件的两端；

夹具体包括钳口连接件及多个爪型试件夹持件，钳口连接件的一侧与试验机连接，另一侧与爪型试件夹持件连接；钳口连接件包括中轴圆板、中位板及多个弧形壳结构，中轴圆板水平设置，中位板垂直设置在中轴圆板的一侧，弧形壳结构设置在中轴圆板的另一侧；