[发明专利]一种用于测试纤维复合材料层间剪切强度分布的装置

说明书

一种用于测试纤维复合材料层间剪切强度分布的装置，属于纤维复合材料剪切强度测试装置技术领域。本发明解决了现有的现有纤维复合材料层间剪切强度测试装置设计存在的问题。承载底板放置在压力机的工作台上，引导套筒通过支撑臂安装在承载底板的上方，所述压力针固装在压力机的压头上且压力针竖直穿设在引导套筒内，压力针与通孔上下正对设置，纤维复合材料试样水平放置在压力针下方的承载底板上，且在进行剪切测试过程中，压力针的下部穿透纤维复合材料试样后插设在通孔内。具有操作便捷、数据可靠和适用范围广泛等特点，可以有效测得任意形状纤维复合材料(筋材、杆材与型材)层间剪切强度任意分布。

技术领域

本发明涉及一种用于测试纤维复合材料层间剪切强度分布的装置，属于纤维复合材料剪切强度测试装置技术领域。

背景技术

传统钢筋混凝土结构在服役过程中容易受到湿热、盐碱、酸性等环境影响，使得内部钢筋发生锈蚀，降低材料承载力，进而影响结构的整体性能，造成社会生命财产损失。实际上，全球每年都需要为钢筋及钢材锈蚀问题承受巨大开支。

纤维增强复合材料(FRP)具有轻质高强、耐腐蚀、耐疲劳、易运输、多样化制备等优点，成为了土木工程中应用于原有构筑物加固修复和新建构筑物替代钢筋的理想材料。目前，纤维增强复合材料已在构筑物加固、海工工程建设、大跨度桥梁建设等相关工程中发挥巨大作用。纤维复合材料通常由纤维和树脂两部分复合而成，纤维具有良好的抗拉性能，主要用于承受沿纤维方向的拉伸荷载，可由抗拉强度表征；树脂可将纤维束粘结在一起，主要用于承受剪切荷载，粘结性能可由层间剪切强度表征。相比之下，抗拉强度远大于剪切强度，剪切强度是纤维复合材料的薄弱点，常成为影响纤维复合材料整体性能的决定因素。在实际服役过程中，纤维复合材料可呈现筋材、杆材、型材等多种形状结构，同时纤维复合材料截面剪切强度可能受到外界环境影响而呈现不规则的分布状态。因此，有效的测试任意形状纤维复合材料层间剪切强度任意分布的装置，对于分析其长期服役性能影响具有重要意义。

目前申请有关纤维复合材料剪切强度设备的专利，主要针对特定形状或等强度截面的纤维复合材料试样，对所测试样截面的尺寸形状有较高要求，难以对形状各异的纤维复合材料型材进行剪切强度测试，且难以测得截面剪切强度的不规律分布。已申请可用于纤维复合材料层间剪切的设备，先采用承力底座固定特定尺寸的圆形FRP杆截面切片，再采用不同直径的圆柱受力压杆对切片进行层间剪切强度测定，得到若干直径下的剪切强度分布。这种方法存在的主要问题是：只能对圆形等特定形状的截面进行测试，并且在测定截面强度分布时需要频繁更换加载压杆截面尺寸和底座截面尺寸。另一方面，这种方法只能测层间剪切强度规律分布的试样(如呈同心圆分布)，无法对于分布形状不规律的试样截面强度分布进行测试。

发明内容

本发明是为了解决上述技术问题，进而提供了一种用于测试纤维复合材料层间剪切强度分布的装置。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种用于测试纤维复合材料层间剪切强度分布的装置，它包括承载底板、支撑臂、引导套筒及压力针，其中所述承载底板放置在压力机的工作台上，且承载底板上沿竖直方向开设有通孔，所述引导套筒通过支撑臂安装在承载底板的上方，所述压力针固装在压力机的压头上且所述压力针竖直穿设在引导套筒内，压力针与所述通孔上下正对设置，纤维复合材料试样水平放置在压力针下方的承载底板上，且在进行剪切测试过程中，压力针的下部穿透纤维复合材料试样后插设在通孔内。

进一步地，引导套筒的外部沿水平方向垂直固装有连接板，所述支撑臂与所述引导套筒之间通过所述连接板连接。

进一步地，所述承载底板上以及所述连接板上均设置有圆水准器。

进一步地，所述压力针包括位于上部的限位段及位于下部的工作段，其中所述限位段与压力机的压头底端固接，且限位段与引导套筒之间为间隙配合。

进一步地，所述限位段为圆柱段结构，且所述引导套筒为圆形套筒。