[发明专利]测试混凝土受定量应变冲击后内部裂纹扩展的装置及方法

权利要求书

1.一种测试混凝土受定量应变冲击后内部裂纹扩展的装置，其特征在于：包括入射杆(7)、试件夹持机构、透射杆(8)；所述试件夹持机构包括双向螺杆(2)、定位钢桶(3)、辅助钢桶(4)及拉杆式位移传感器(6)各两个，所述定位钢桶(3)和辅助钢桶(4)设置在双向螺杆(2)外侧，所述辅助钢桶(4)紧贴定位钢桶(3)，所述定位钢桶(3)、辅助钢桶(4)内侧设有与双向螺杆(2)匹配的内螺纹，通过螺纹配合将定位钢桶(3)、辅助钢桶(4)旋紧在双向螺杆(2)上；

两个所述定位钢桶(3)相互靠近，两个定位钢桶(3)中间留有间隙，两个所述双向螺杆(2)之间夹持待测混凝土试件(1)，所述待测混凝土试件(1)外套有韧性硅胶套(5)，待测混凝土试件(1)与双向螺杆(2)同轴；所述拉杆式位移传感器(6)的两端分别通过细杆(9)固定在两个定位钢桶(3)上，拉杆式位移传感器(6)与定位钢桶(3)的中心轴线平行，两个拉杆式位移传感器(6)对称设置；所述入射杆(7)、透射杆(8)分别与两侧的双向螺杆(2)固定。

2.根据权利要求1所述的测试混凝土受定量应变冲击后内部裂纹扩展的装置，其特征在于：所述双向螺杆(2)的端面轴心位置设有凹槽，套有韧性硅胶套(5)的待测混凝土试件(1)的端部卡入所述凹槽内。

3.一种利用权利要求2所述的装置测试混凝土受定量应变冲击后内部裂纹扩展的方法，其特征在于：包括如下步骤：

两侧的双向螺杆(2)分别固定入射杆(7)和透射杆(8)端；将待测混凝土试件(1)放置于韧性硅胶套(5)中，将套好韧性硅胶套(5)的混凝土试件(1)卡入双向螺杆(2)端面的凹槽内，混凝土试件(1)的两端与双向螺杆(2)紧贴密实待测；

根据预设的要测试的冲击应变值ε₀，旋转定位钢桶(3)至合适位置，此时两个定位钢桶(3)之间的间隙为ΔL，再选择辅助钢桶(4)将定位钢桶(3)压紧；

安装拉杆式位移传感器(6)，并进行调零；

采用SHPB对混凝土试件施加冲击荷载，记录拉杆式位移传感器(6)测量结果；取下冲击后的混凝土试件，将韧性硅胶套(5)的两端口封住，采用工业CT对混凝土试件进行扫描；

对测试结果进行分析，计算应变值和应变率；对CT扫描的切片图像进行分析。

4.根据权利要求3所述的测试混凝土受定量应变冲击后内部裂纹扩展的方法，其特征在于：所述待测混凝土试件(1)的长度为L，则预设的要测试的冲击应变值ε₀为：

5.根据权利要求3所述的测试混凝土受定量应变冲击后内部裂纹扩展的方法，其特征在于：根据拉杆式位移传感器(6)的测量结果计算应变值和应变率，计算公式如下：

其中，Δl为拉杆式位移计的测量值，γ为平均应变率，t为冲击荷载作用时长。

6.根据权利要求3所述的测试混凝土受定量应变冲击后内部裂纹扩展的方法，其特征在于：通过图像处理软件对CT扫描的切片图像进行三维重构，通过分析重构的试块内部裂纹空间形态、数量和位置来描述内部扩展机理。