一种新型三向拉伸加载装置

1.本发明涉及测试装置，确切地说是一种新型三向拉伸加载装置。


背景技术：

2.在土木工程领域，混凝土、岩石等材料的单向抗拉强度是其基本力学指标之一；此外，混凝土、岩石等材料的本构模型也常将单向或多向抗拉强度作为重要的验证依据；因此开展混凝土、岩石等材料的单向或多向抗拉强度试验十分必要。
3.由于混凝土、岩石等材料的直接拉伸试验实现难度较大，目前混凝土、岩石等材料抗拉强度试验大都采用间接方法，如：劈裂试验、弯折试验等。这些间接测试方法一方面无法真实再现材料受拉时的应力状态，导致测得抗拉强度失真；另一方面无法测试双向或三向拉伸状态下材料的抗拉强度。因此针对混凝土、岩石等材料研发一种单向或多向的直接拉伸试验装置就变得十分迫切。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种新型三向拉伸加载装置，该装置与万能试验机配合使用，可直接测试混凝土、岩石等材料在单向拉伸、双向拉伸及三向拉伸状态下的抗拉强度，确保测试结果的可靠性。
5.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术手段：一种新型三向拉伸加载装置，包括竖向传力机构、侧向传力机构和支撑机构，所述竖向传力机构包括加载板、竖向传力杆、下传力板、上销轴、下销轴、上拉杆、下拉杆、上拉头及下拉头；加载板、下传力板平行间隔设置，加载板、下传力板之间通过竖向传力杆连接，竖向传力杆的顶端与加载板连接，竖向传力杆的底端与下传力板连接；下传力板底面的中心处设有竖直设置的下拉杆；加载板与万能试验机压头接触，承担试验机加载的压力；所述的试件为正方形试件，试件的6个表面均设有拉头；拉头设有基座部分、传导杆，传导杆的内端与基座部连接在一起，基座部分与试件表面连接；试件的下表面设有的拉头通过下销轴与下拉杆的顶端铰接连接；试件的上表面设有的拉头通过上销轴与上支撑板的中心铰接连接；所述的支撑机构包括上支撑板、底板和立柱；底板通过立柱与上支撑板连接固定，上支撑板设有透孔供竖向传力杆穿过，上支撑板设有条形槽供四个上斜杆的顶部穿过；所述的侧向传力机构设有联动板、四个上转轴、四个中转轴、四个下转轴、四个上斜杆、四个水平拉杆及四个下斜杆，联动板设置在水平设置在加载板下方，联动板与竖向传力杆固定连接，联动板四个侧壁的中心部均设有上转轴，四个下转轴设置在底板上，上斜杆的顶端与对应侧面的上转轴铰接连接，水平拉杆的内端与试件的相应侧表面的拉头通过销轴连接；下斜杆的底端与与对应侧面的下转轴铰接连接；上斜杆的底端、水平拉杆的外端、下斜杆的顶端铰接连接在中转轴处。
6.本发明的工作原理如下：加载板与万能试验机压头接触，承担试验机加载的压力，
加载板承载的压力通过竖向传力杆传给下传力板，下传力板与下拉杆连接通过下拉杆作用于试件给试件下表面向下的拉力；上拉杆对试件的顶面产生向上的拉力；同时加载板的压力通过侧面对称设置的侧向传力机构施加拉力给试件的四个侧面。
7.进一步的优选技术方案如下：所述的基座部分的大小与试样表面的大小相同。
8.所述的基座部分与试样表面的高强粘结剂粘结连接。
9.所述的上斜杆、水平拉杆、下斜杆三者更换不同长度改变上斜杆、下斜杆与水平拉杆的夹角。
10.所述的上支撑板（19）设有的透孔处设有轴套供竖向传力杆（2）穿过。
11.本发明的优点在于：1、本发明提供的三向拉伸加载装置与万能试验机配合，可通过直接拉伸的方式测试混凝土、岩石等材料在单向拉伸、双向拉伸及三向拉伸状态下的抗拉强度，保证了试验结果的可靠度。
12.2、本发明可配置多种尺寸的拉头，如50mm、100mm、150mm等，方便测试不同材料不同尺寸试件的抗拉强度。
13.3、本发明上、下斜杆的长度可调整，通过调整上、下斜杆的长度可改变其与水平拉杆的夹角，由此改变试件受拉时三个主应力的比例关系；当夹角为45
°
时，三个方向的主拉应力相等，即，当夹角为60
°
时，三个方向主拉应力的关系为。
14.4、本发明拉杆与拉头之间设置有方便拆装的销轴，销轴可自由转动能消除试件受拉时的偏心。
附图说明
15.图1是本发明的俯视图。
16.图2是本发明的前视图。
17.附图标记说明：1-加载板；2-竖向传力杆；3-下传力板；4-上销轴；5-下销轴；6-上拉杆；7-下拉杆；8-上拉头；9-下拉头；10-联动板；11-上转轴；12-中转轴；13-下转轴；14-上斜杆；15-水平拉杆；16-下斜杆；17-左销轴；18-左拉头；19-上支撑板；20-底板；21-立柱；22-试件。
具体实施方式
18.下面结合实施例，进一步说明本发明。
19.参见图1、2可知，本发明的一种新型三向拉伸加载装置，由竖向传力机构、侧向传力机构和支撑机构组成；竖向传力机构包括加载板1、竖向传力杆2、下传力板3、上销轴4、下销轴5、上拉杆6、下拉杆7、上拉头8及下拉头9；加载板1、下传力板3平行间隔设置，加载板1、下传力板3之间通过竖向传力杆2连接，竖向传力杆2的顶端与加载板1连接，竖向传力杆2的底端与下传力板3连接；下传力板3底面的中心处设有竖直设置的下拉杆7；加载板1与万能试验机压头接触，承担试验机加载的压力；试件22为正方形试件，试件22的6个表面均设有拉头，拉头分别为上拉头8、下拉头9、左拉头18、右拉头、前拉头、后拉头；拉头设有基座部分、传导杆，传导杆的内端与基座部
连接在一起，基座部分与试件22表面连接；试件22的下表面设有的拉头通过下销轴5与下拉杆7的顶端铰接连接；试件22的上表面设有的拉头通过上销轴4与上支撑板19的中心铰接连接；支撑机构包括上支撑板19、底板20和立柱21；底板20通过立柱21与上支撑板19连接固定，上支撑板19设有透孔供竖向传力杆2穿过，上支撑板19设有条形槽供四个上斜杆的顶部穿过；侧向传力机构设有联动板10、四个上转轴、四个中转轴、四个下转轴、四个上斜杆、四个水平拉杆及四个下斜杆，联动板10设置在水平设置在加载板1下方，联动板10与竖向传力杆2固定连接，联动板10四个侧壁的中心部均设有上转轴，四个下转轴设置在底板20上，上斜杆的顶端与对应侧面的上转轴铰接连接，水平拉杆的内端与试件22的相应侧表面的拉头通过销轴连接；下斜杆的底端与与对应侧面的下转轴铰接连接；上斜杆的底端、水平拉杆的外端、下斜杆的顶端铰接连接在中转轴处。
20.侧向传力机构能在前后左右四个方向对试件22施加拉力，四个方向的传力装置严格对称，下面以左侧面为例加以说明；左侧传力装置包括联动板10、上转轴11、中转轴12、下转轴13、上斜杆14、水平拉杆15、下斜杆16、左销轴17、左拉头18。其他侧面的部件结构组成，与上述左侧面相同。
21.基座部分的大小与试样表面的大小相同。大小相同，便于均匀地传递力的作用。
22.基座部分与试样表面的高强粘结剂粘结连接。粘结连接使材料连接均匀紧密。
23.上斜杆、水平拉杆、下斜杆三者更换不同长度改变上斜杆、下斜杆与水平拉杆的夹角。由此改变试件受拉时三个主应力的比例关系。
24.上支撑板19设有的透孔处设有轴套供竖向传力杆2穿过。设置轴套，便于传力杆2无摩擦地穿过上支撑板19。
25.上支撑板19为正方形钢板，在四个边的中间位置开槽，以便于上斜杆14穿过。底板20为整个装置的底座。立柱21共四根，对称布置，将上支撑板19和底板20固定在一起，以形成整个装置的支撑骨架。竖向传力杆2为四根，对称布置，借助轴套穿过上支撑板19。
26.上转轴11、中转轴12、下转轴13可自由转动并方便拆装。
27.上销轴4、下销轴5、左销轴17销接，方便连接与拆装。
28.本发明的工作原理如下：加载板1与万能试验机压头接触，承担试验机加载的压力，加载板1承载的压力通过竖向传力杆2传给下传力板3，下传力板3与下拉杆7连接通过下拉杆7作用于试件22；上拉杆6对试件22的顶面产生向上的拉力；同时加载板1的压力通过侧面对称设置的侧向传力机构施加给试件的四个侧面拉力。
29.1、本发明提供的三向拉伸加载装置与万能试验机配合，可通过直接拉伸的方式测试混凝土、岩石等材料在单向拉伸、双向拉伸及三向拉伸状态下的抗拉强度，保证了试验结果的可靠度。
30.2、本发明可配置多种尺寸的拉头，如50mm、100mm、150mm等，方便测试不同材料不同尺寸试件的抗拉强度。
31.3、本发明上斜杆、下斜杆的长度可调整，通过调整上、下斜杆的长度可改变其与水平拉杆的夹角，由此改变试件受拉时三个主应力的比例关系；当夹角为45
°
时，三个方向的主拉应力相等，即，当夹角为60
°
时，三个方向主拉应力的关系为。
32.4、本发明拉杆与拉头之间设置有方便拆装的销轴，销轴可自由转动能消除试件受拉时的偏心。
33.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
34.以上仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的权利范围之内。