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一种用于测试粘结剂/钢界面粘结性能的剪切试验装置及试验方法

阅读：988发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种用于测试粘结剂/钢界面粘结性能的剪切试验装置及试验方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种用于测试粘结剂/ 钢界面粘结性能的剪切试验装置及试验方法，包括：包括：外筒、底座、液压千斤顶、压力传感器、滑块和挡板；其中，液压千斤顶、压力传感器和滑块均处于外筒内；外筒的内壁设置有轨道；外筒的顶部设置有试件置入口，试件置入口设置有挡板，用于向试件施加剪切力；外筒的底部固定安装有底座，底座上安装有液压千斤顶；滑块可滑动的设置于轨道上；滑块加工有平台，用于放置试件；平台加工有滑块螺纹孔，用于固定试件；压力传感器的一端与液压千斤顶相连接，另一端与滑块相连接。本发明能够解决试验过程中粘结剂/钢组合试件容易发生平面外弯曲的问题，可使试件仅受到剪切荷载作用，提高试验精确性。，下面是一种用于测试粘结剂/钢界面粘结性能的剪切试验装置及试验方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于测试粘结剂/钢界面粘结性能的剪切试验装置，其特征在于，包括：外筒(1)、底座(2)、液压千斤顶(4)、压力传感器(5)、滑块(6)和挡板(8)；其中，所述液压千斤顶(4)、所述压力传感器(5)和所述滑块(6)均处于所述外筒(1)内；
所述外筒(1)的内壁设置有轨道(9)；所述外筒(1)的顶部设置有试件置入口，所述试件置入口设置有挡板(8)，用于向待测试件施加剪切力；
所述外筒(1)的底部固定安装有所述底座(2)，所述底座(2)上安装有所述液压千斤顶(4)；
所述滑块(6)可滑动的设置于所述轨道(9)上；所述滑块(6)加工有平台(10)，用于放置待测试件；所述平台(10)加工有滑块螺纹孔(11)，用于固定待测试件；
所述压力传感器(5)的一端与所述液压千斤顶(4)相连接，另一端与所述滑块(6)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于测试粘结剂/钢界面粘结性能的剪切试验装置，其特征在于，所述外筒(1)的底部通过螺栓(3)可拆卸的固定安装有所述底座(2)。
3.根据权利要求1所述的一种用于测试粘结剂/钢界面粘结性能的剪切试验装置，其特征在于，所述液压千斤顶(4)、所述压力传感器(5)和所述滑块(6)均为圆柱状，且三者的轴线处于同一竖直直线；
所述轨道(9)限定的运动方向与所述竖直直线平行。
4.根据权利要求1所述的一种用于测试粘结剂/钢界面粘结性能的剪切试验装置，其特征在于，所述滑块(6)上设置有凸槽(12)，所述滑块(6)通过所述凸槽(12)可滑动的设置于所述轨道(9)上。
5.根据权利要求1所述的一种用于测试粘结剂/钢界面粘结性能的剪切试验装置，其特征在于，还包括：
试件(7)，所述试件(7)包括：底部钢板(13)、剪切钢板(14)和粘结剂层(15)；
所述剪切钢板(14)通过所述粘结剂层(15)粘结在所述底部钢板(13)上；
所述底部钢板(13)上设置有试件螺纹孔(16)，用于与所述滑块螺纹孔(11)相配合，将所述底部钢板(13)固定在所述平台(10)上。
6.根据权利要求5所述的一种用于测试粘结剂/钢界面粘结性能的剪切试验装置，其特征在于，所述剪切钢板(14)的宽度与所述底部钢板(13)的宽度相同。
7.根据权利要求5所述的一种用于测试粘结剂/钢界面粘结性能的剪切试验装置，其特征在于，所述剪切钢板(14)和所述试件螺纹孔(16)分别靠近所述底部钢板(13)的两端。
8.根据权利要求1所述的一种用于测试粘结剂/钢界面粘结性能的剪切试验装置，其特征在于，所述液压千斤顶(4)为最大加载力大于等于20kN的液压千斤顶。
9.一种用于测试粘结剂/钢界面粘结性能的剪切试验方法，其特征在于，基于权利要求
5所述的剪切试验装置，包括以下步骤：
所述试件(7)从所述试件置入口放入所述外筒(1)内；其中，所述剪切钢板(14)处于所述挡板(8)和所述液压千斤顶(4)之间；
所述底部钢板(13)通过螺栓(3)和所述滑块螺纹孔(11)固定在所述平台(10)上；
所述液压千斤顶(4)加压，使所述滑块(6)沿着所述轨道(9)向上单向滑动；
所述压力传感器(5)获取加载试验过程中的荷载值；
其中，所述液压千斤顶(4)、所述压力传感器(5)和所述滑块(6)的轴线始终位于同一竖直线上；滑块(6)仅能够沿轨道(9)限定的运动方向滑动。

说明书全文

一种用于测试粘结剂/钢界面粘结性能的剪切试验装置及试

验方法

技术领域

[0001] 本发明属于碳纤维复合材料加固钢结构技术领域，特别涉及一种用于测试粘结剂/钢界面粘结性能的剪切试验装置及试验方法。

背景技术

[0002] 纤维增强复合材料(FRP)作为一种新型材料，具有强度高、重量轻、抗疲劳及抗腐蚀等性能，已经被广泛用于加固钢结构。通过在钢材表面外贴FRP，可以有效提升其承载性能和耐久性能。研究发现，采用FRP外贴加固钢构件的界面主要受到剪切应力的影响，其薄弱区域为粘结剂/钢界面。由FRP加固钢构件的受力特点可知，界面主要受到剪切应力的影响。在针对FRP/钢界面抗剪性能的研究中，粘结剂/钢界面抗剪性能研究具有重要意义，如何使试件受到较为理想的剪切荷载显得尤为重要。

[0003] 目前，国内主要采用拉伸试验机或疲劳试验机进行试验，其最佳测试区段为传感器极限量程的10％～100％，然而依据现有的规范设计制作的粘结剂/钢标准组合试件的极限荷载大约在5～10KN，并不处于大多数试验机的最佳测试区段内；同时，根据规范制作的粘结剂/钢标准组合试件在试验机上加载时试件会产生变形，加载过程中难以保证界面受到理想的纯剪切荷载。

[0004] 综上，亟需一种专门用于粘结剂/钢界面剪切试验的装置及试验方法。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种用于测试粘结剂/钢界面粘结性能的剪切试验装置及试验方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明能够解决试验过程中粘结剂/钢组合试件容易产生平面外弯曲的问题，能够使试件仅受到剪切荷载作用，可提高试验精确性。

[0006] 为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

[0007] 本发明的一种用于测试粘结剂/钢界面粘结性能的剪切试验装置，包括：外筒、底座、液压千斤顶、压力传感器、滑块和挡板；其中，所述液压千斤顶、所述压力传感器和所述滑块均处于所述外筒内；所述外筒的内壁设置有轨道；所述外筒的顶部设置有试件置入口，所述试件置入口设置有挡板，用于向试件施加剪切力；所述外筒的底部固定安装有所述底座，所述底座上安装有所述液压千斤顶；所述滑块可滑动的设置于所述轨道上；所述滑块加工有平台，用于放置试件；所述平台加工有滑块螺纹孔，用于固定试件；所述压力传感器的一端与所述液压千斤顶相连接，另一端与所述滑块相连接。

[0008] 本发明的进一步改进在于，所述外筒的底部通过螺栓可拆卸的固定安装有所述底座。

[0009] 本发明的进一步改进在于，所述液压千斤顶、所述压力传感器和所述滑块均为圆柱状，且三者的轴线处于同一竖直直线。

[0010] 本发明的进一步改进在于，所述滑块上设置有凸槽，所述滑块通过所述凸槽可滑动的设置于所述轨道上。

[0011] 本发明的进一步改进在于，还包括：试件，所述试件包括：底部钢板、剪切钢板和粘结剂层；所述剪切钢板通过所述粘结剂层粘结在所述底部钢板上；所述底部钢板上设置有试件螺纹孔，用于与所述滑块螺纹孔相配合，将所述底部钢板固定在所述平台上。

[0012] 本发明的进一步改进在于，所述剪切钢板的宽度与所述底部钢板的宽度相同。

[0013] 本发明的进一步改进在于，所述剪切钢板和所述试件螺纹孔分别靠近所述底部钢板的两端。

[0014] 本发明的进一步改进在于，所述液压千斤顶为最大加载力大于等于20kN的液压千斤顶。

[0015] 本发明的一种用于测试粘结剂/钢界面粘结性能的剪切试验方法，基于本发明上述的剪切试验装置，包括以下步骤：

[0016] 所述试件从所述试件置入口放入所述外筒内；其中，所述剪切钢板处于所述挡板和所述液压千斤顶之间；所述底部钢板通过螺栓固定在所述平台上；

[0017] 所述液压千斤顶加压，使所述滑块沿着所述轨道向上单向滑动；所述压力传感器获取加载试验过程中的荷载值；其中，所述液压千斤顶、所述压力传感器和所述滑块的轴线始终位于同一竖直线上；滑块仅能够沿轨道限定的运动方向滑动。

[0018] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

[0019] 本发明的装置中，压力传感器的两端分别用于连接滑块和液压千斤顶；通过液压千斤顶提供试验载荷，加载过程中的荷载值由压力传感器测得；滑块被轨道约束，只能在液压千斤顶的推动下沿轨道限定的运动方向滑动，滑块上加工有平台，用于固定放置试件，可有效防止试件发生平面向外弯曲；滑块与轨道结合，可使试件始终处于剪切荷载之下。本发明装置的结构简单，性能可靠，当粘结剂/钢组合试件被固定在滑块上时，滑块通过轨道和压力传感器共同位于外筒内，加载时滑块带动底部钢板沿外筒轨道向上滑动，挡板与试件的剪切钢板接触，能够使得试件始终处于剪切荷载之下，可保证加载效果及精确性并提高效率。

[0020] 本发明的试验方法，在粘结剂/钢界面剪切试验中，能够有效防止试件发生平面向外弯曲，保证试件始终处于剪切荷载之下，可提高试验的精确性和效率。附图说明

[0021] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0022] 图1是本发明实施例的一种用于测试粘结剂/钢界面粘结性能的剪切试验装置的结构示意图；

[0023] 图2时候本发明实施例的一种用于测试粘结剂/钢界面粘结性能的剪切试验装置的结构分解示意图；

[0024] 图3是本发明实施例中，滑块的结构示意图；

[0025] 图4是本发明实施例中，粘结剂/钢界面组合试件的结构示意图；

[0026] 图1至图4中，1、外筒；2、底座；3、螺栓；4、液压千斤顶；5、压力传感器；6、滑块；7、试件；8、挡板；9、轨道；10、平台；11、滑块螺纹孔；12、凸槽；13、底部钢板；14、剪切钢板；15、粘结剂层；16、试件螺纹孔。

具体实施方式

[0027] 为使本发明实施例的目的、技术效果及技术方案更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例。基于本发明公开的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，都应属于本发明保护的范围。

[0028] 请参阅图1、图2和图3，本发明实施例的一种用于测试粘结剂/钢界面粘结性能的剪切试验装置，包括：外筒1、底座2、螺栓3、液压千斤顶4、压力传感器5、滑块6、试件7、挡板8、轨道9、平台10和滑块螺纹孔11。

[0029] 请参阅图4，试件7为粘结剂/钢组合试件，由底部钢板13、粘结剂层15和剪切钢板14搭接而成的试件；其中，底部钢板13的宽度与剪切钢板14的宽度相等，底部钢板13的长度大于剪切钢板14。底部钢板13上设置有试件螺纹孔16，用于将试件7固定在滑块6上。

[0030] 本发明实施例中，液压千斤顶4、压力传感器5和滑块6均位于外筒1内，外筒1的底部通过螺栓3与底座2连接；压力传感器5的一端与滑块6连接，压力传感器5的另一端连接液压千斤顶4；试件7通过螺栓3固定安装在滑块6上。

[0031] 进一步地，滑块的一端与压力传感器的固定连接，滑块的两侧均设有凸槽，在外筒轨道内滑动。

[0032] 进一步地，液压千斤顶的最大加载力大于等于20kN。

[0033] 本发明试验装置的加载过程为：液压千斤顶推动压力传感器，压力传感器推动滑块沿着轨道滑动，滑块拉动底部钢板，挡板与剪切钢板接触，将剪切荷载施加到粘结剂/钢组合试件上。加载过程中的荷载值由压力传感器获取。

[0034] 本发明提供的一种专门测试粘结剂/钢组合试件界面抗剪切性能的加载试验装置，能够防止试件发生平面外弯曲，使试件始终处于剪切荷载之下；本装置结构简单，性能可靠，能够保证加载效果并提高效率。

[0035] 本发明实施例的一种粘结剂/钢界面剪切试验装置的试验方法，具体包括以下步骤：

[0036] (1)将压力传感器5、液压千斤顶4从下方置于外筒1内，用螺栓3将外筒1固定于底座2上；将滑块6从上方通过轨道9置于外筒1内。

[0037] (2)将粘结剂/钢组合试件7从挡板8下方穿过置于滑块6平台10上，用螺栓3将试件7固定于滑块6上。

[0038] (3)液压千斤顶4推动压力传感器5，压力传感器5推动滑块6沿着轨道9滑动，滑块6拉动底部钢板13，挡板8卡住剪切钢板14，将剪切荷载施加到粘结剂/钢组合试件上。

[0039] 其中，加载过程中的荷载值由压力传感器获取。

[0040] 综上所述，本发明提供了一种能够有效防止平面外弯曲的粘结剂/钢界面纯剪切试验装置及方法。本发明的剪切试验装置，主要包括外筒、底座、螺栓、液压千斤顶、压力传感器、滑块、粘结剂/钢组合试件、挡板、轨道、平台、螺纹孔；其中，液压千斤顶、压力传感器、滑块均置于外筒内始终位于同一竖直线上，滑块被外筒轨道约束，只在液压千斤顶的作用下沿轨道高度方向滑动。本发明结构可靠、操作简单，能够有效防止试件的平面外弯曲，使试件始终受到剪切荷载，保证加载效果并提高效率。

[0041] 本发明所述试验装置的加载轴线由外筒、底座、液压千斤顶、压力传感器、滑块、轨道来确定，方法步骤具体包括：首先将压力传感器、液压千斤顶从下方置于外筒内，外筒的底部通过螺栓与底座连接，滑块通过轨道从上方置于外筒内；然后将粘结剂/钢组合试件穿过挡板用螺栓固定于滑块平台上，挡板与剪切钢板接触，使试件始终受到剪切荷载。

[0042] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

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