测试管件环向拉伸性能的试验夹具和试验装置

1.本实用新型涉及管件试验领域，尤其涉及一种测试管件环向拉伸性能的试验夹具和试验装置。


背景技术：

2.复合材料缠绕管是一种采用缠绕工艺制作而成的纤维增强塑料管，具有环向强度高，产品性能稳定等优点，常用于石油、化工等领域。复合材料缠绕管可以与混凝土组合使用，形成约束混凝土柱，具有承载力高、变形能力强、耐久性能好等特点，近年来开始逐渐应用于土木工程领域，如桥梁结构、重载结构和高层结构。
3.环向拉伸性能是复合材料缠绕管重要的性能，目前常采用灌注液体后对液体加压至使得复合材料缠绕管破坏的试验方法。该种试验方法采用的加载设备复杂，不能与常规的压力试验机配合使用；试验过程中会出现内部高压液体泄漏，存在一定安全隐患。
4.此外，复合材料有两种破坏形式，一种为纤维破坏，一种为纤维间破坏；土木工程用复合材料缠绕管通常取用其纤维破坏强度，但是现有的试验方法只能得到纤维间破坏强度，不能得到纤维破坏强度，不能满足土木工程应用场景需求。


技术实现要素：

5.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
6.为此，本实用新型提出一种测试管件环向拉伸性能的试验夹具，试验设备简单，试验数据精确可靠。
7.本实用新型还提出一种测试管件环向拉伸性能的试验装置。
8.根据本实用新型第一方面的测试管件环向拉伸性能的试验夹具，所述试验夹具包括：承载台，所述承载台适于密封配合在所述管件的轴向一端；限位件，所述限位件包括限位管部，所述限位件适于设在所述管件的轴向另一端，所述限位管部位于所述限位件的邻近所述承载台的一端，且适于与所述管件密封配合；密封件，所述密封件密封配合在所述限位管部内，且适于与所述限位管部、所述管件和所述承载台之间共同限定出密闭腔室，所述密闭腔室内适于填充试验液体，所述密封件适于在加压设备的压力作用下朝向所述承载台移动。
9.根据本实用新型的测试管件环向拉伸性能的试验夹具，通过承载台、管件、限位管部和密封件配合，限定出密闭腔室，密闭腔室内填充试验液体，加压设备对密封件加压压缩试验液体，将机械压力转化为液压用以测试管件环向拉伸性能，试验设备简单，试验数据精确可靠。
10.进一步地，所述试验装置还包括：承压盘，所述承压盘适于伸入所述限位管部且止抵在所述密封件的远离所述承载台的一侧，所述承压盘用于将所述加压设备的压力传递至所述密封件。
11.在一些实施例中，所述承载台具有第一密封边沿，所述第一密封边沿适于通过第
一密封圈与所述管件密封配合，所述第一密封圈为h型密封圈，
12.在一些实施例中，所述限位管部的朝向所述承载台的一端具有第二密封边沿，所述第二密封边沿适于通过第二密封圈与所述管件密封配合，所述第二密封圈为h型密封圈。
13.在一些实施例中，所述试验夹具还包括：弹性密封袋，所述弹性密封袋适于设在所述密闭腔室内，且用于盛装所述试验液体。
14.进一步地，所述弹性密封袋形成为柱形结构，且具有密封口，所述密封口位于所述弹性密封袋的邻近所述承载台的一端，所述密封口处粘接密封。
15.在一些实施例中，所述弹性密封袋为乳胶件或橡胶件。
16.在一些实施例中，所述管件为复合材料缠绕管，所述限位管部的轴向长度大于等于20mm。
17.根据本实用新型第二方面的测试管件环向拉伸性能的试验装置，所述试验装置包括：管件环向拉伸性能试验夹具，所述管件环向拉伸性能试验夹具为如上实施例所述的管件环向拉伸性能试验夹具；加压设备，所述加压设备用于向所述密封件施加沿所述管件轴向的压力，以使所述密封件朝向所述承载台移动。
18.根据本实用新型的测试管件环向拉伸性能的试验装置，通过采用上述管件环向拉伸性能试验夹具，将机械压力转化为液压用以测试管件环向拉伸性能，试验设备简单，试验过程安全可控，试验数据精确可靠。
19.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
20.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
21.图1为根据本实用新型一个实施例的测试管件环向拉伸性能的试验夹具的结构示意图；
22.图2为根据本实用新型一个实施例的测试管件环向拉伸性能的试验夹具的剖视图；
23.图3为根据本实用新型一个实施例的测试管件环向拉伸性能的试验夹具的结构爆炸图；
24.图4为根据本实用新型一个实施例的测试管件环向拉伸性能的试验方法的流程示意图。
25.附图标记：
26.试验夹具100、
27.管件0、
28.承载台1、第一密封边沿11、
29.限位件2、限位管部21、第二密封边沿211、
30.密封件3、试验液体4、承压盘5、第一密封圈6、第二密封圈7、弹性密封袋8。
具体实施方式
31.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
32.下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。
33.下面参考图1
‑
图3，描述根据本实用新型实施例的测试管件0环向拉伸性能的试验夹具100。
34.如图1和图2所示，根据本实用新型实施例的测试管件0环向拉伸性能的试验夹具100，试验夹具100包括：承载台1、限位件2和密封件3。承载台1适于密封配合在管件0的轴向一端，限位件2包括限位管部21，限位件2适于设在管件0的轴向另一端，限位管部21位于限位件2的邻近承载台1的一端，且限位管部21适于与管件0密封配合，密封件3密封配合在限位管部21内，且密封件3适于与限位管部21、管件0和承载台1之间共同限定出密闭腔室，密闭腔室内适于填充试验液体4，密封件3适于在加压设备的压力作用下朝向承载台1移动。
35.承载台1、管件0、限位管部21和密封件3配合，以共同限定出密闭腔室，加压设备可以直接或间接推动密封件3向承载台1移动，限位管部21可以对密封件3的移动起到良好的引导作用，便于保证试验液体4始终承受沿管件0轴向加载的载荷，有利于提升试验数据准确性。例如，加压设备可以是常规压力试验机例如单柱式液压机，加压设备4对试验液体4进行压缩，将加压设备的压力转化成试验液体4的液压，试验液体4的压力转化为环向膨胀力，以实现对管件0环向拉伸的加载，从而测试管件0的环向拉伸性能，替代传统的水压测试，解决了传统水压测试不能与常规压力试验机配合使用的矛盾，使得采用传统的压力试验机即可完成试验。
36.可以理解的是，管件0的布置方式可以根据实际应用具体设置。例如，管件0竖直布置时，承载台1和限位件2分别设在管件0的上端和下端，例如在图1和图2的示例中，承载台1密封配合在管件0的下端，限位件2设在管件0的上端；管件0水平布置时，承载台1和限位件2分别设在管件0的轴向两端；但不限于此。
37.根据本实用新型实施例的测试管件0环向拉伸性能的试验夹具100，通过承载台1、管件0、限位管部21和密封件3配合，限定出密闭腔室，密闭腔室内填充试验液体4，加压设备对密封件3加压压缩试验液体4，将机械压力转化为液压用以测试管件0环向拉伸性能，试验设备简单，试验数据精确可靠，而且试验过程便于实现一定的安全可控性，从而当试验夹具100对复合材料缠绕管进行环向拉伸性能测试时，便于得到复合材料的纤维破坏强度，进而可以更好地满足土木工程领域的需求。
38.例如，承载台1和限位件2优选为精密数控机床加工件，具有较高的尺寸精度，适于与管件0配合。密封件3的外径应等于或略大于限位管部21的内径，使密封件3和限位管部21
紧密配合，防止试验液体4泄漏；例如密封件3的外径与限位管部21的内径之间的差值可以不超过1mm。密封件3同时应具有较高的抗剪强度和变形能力，从而保证试验过程中，密封件3不会先于管件0破坏，当然密封件3的强度可以根据不同的试验管件0来确定，例如管件0为复合材料缠绕管时，密封件3的强度不低于30mpa。试验液体4应粘度适宜、粘温性能良好、抗氧化安定性能良好和抗泡沫性良好，例如机油等。
39.其中，在试验过程中，承载台1可以固定在加压设备的平台上；当然，加压设备的平台的一部分可以形成为承载台1。
40.根据本实用新型进一步地实施例，如图1和2所示，测试管件0环向拉伸性能的试验夹具100还包括：承压盘5，承压盘5适于伸入限位管部21，且承压盘5止抵在密封件3的远离承载台1的一侧，承压盘5用于将加压设备的压力传递至密封件3。具体而言，加压设备的规格一般是固定的，在试验不同的管件0时，当管件0直径较大，加压设备的压力头与密封件3的接触面较小时，容易受力不均，影响试验效果，承压盘5的直径可以略小于管件0，使得承压盘5与密封件3之间具有较大的接触面积，则承压盘5适于将加压设备的压力较为均衡地传递至密封件3，使得试验夹具100对不同管件0进行测试时，均可采用同一加压设备来加载，提升了试验夹具100的适用性和通用性。其中，承压盘5优选为精密数控机床加工件，具有较高的尺寸精度。
41.根据本实用新型的一些实施例，如图2和图3所示，承载台1具有第一密封边沿11，第一密封边沿11适于通过第一密封圈6与管件0密封配合，第一密封圈6为h型密封圈。具体而言，第一密封圈6的断面为h型，第一密封圈6的断面有2个缺口，该2个缺口分别与第一密封边沿11和管件0紧密配合，实现承载台1与管件0之间的密封。其中，第一密封圈6应具有较高抗剪强度和变形能力，从而保证试验过程中，第一密封圈6不会先于管件0破坏；第一密封圈6的强度可以根据不同的试验管件0来确定，例如管件0为复合材料缠绕管时，第一密封圈6的强度不低于30mpa。
42.根据本实用新型的一些实施例，如图2和图3所示，限位管部21的朝向承载台1的一端具有第二密封边沿211，第二密封边沿211适于通过第二密封圈7与管件0密封配合，第二密封圈7为h型密封圈。具体而言，第二密封圈7的断面为h型，第二密封圈7的断面有2个缺口，该2个缺口分别与第二密封边沿211和管件0紧密配合，实现限位管部21与管件0之间的密封。其中，第二密封圈7应具有较高抗剪强度和变形能力，从而保证试验过程中，第二密封圈7不会先于管件0破坏；第二密封圈7的强度可以根据不同的试验管件0来确定，例如管件0为复合材料缠绕管，第二密封圈7的强度不低于30mpa。
43.根据本实用新型的一些实施例，如图2所示，测试管件0环向拉伸性能的试验夹具100还包括：弹性密封袋8，弹性密封袋8适于设在密闭腔室内，且弹性密封袋8用于盛装试验液体4。具体而言，弹性密封袋8具有弹性，且弹性密封袋8设置于试验液体4和管件0之间，便于保证试验液体4有效填充密闭腔室，避免出现死角，同时弹性密封袋8的设置不会影响作用在管件0上液压分布，管件0环向拉伸性能的试验时管件0会承受不了液压而破坏，届时高压液体喷出，造成损害，弹性密封袋8因其具有弹性，而避免了上述情况，也就是说，管件0在液压作用下破坏时，试验液体4仍全部密封在弹性密封袋8内，避免了试验液体4的泄露。由此，通过设置弹性密封袋8，使得试验夹具100在试验过程中具有良好的试验安全可控性，提高了试验的安全系数，当管件0为复合材料缠绕管时，可以保证试验夹具100对复合材料缠
绕管进行环向拉伸性能测试，可以得到复合材料缠绕管的纤维破坏强度。
44.根据本实用新型进一步的实施例，弹性密封袋8形成为柱形结构，且弹性密封袋8具有密封口，密封口位于弹性密封袋8的邻近承载台1的一端，密封口处粘接密封。具体而言，柱形的弹性密封袋8易与管件0配合，有利于减小弹性密封袋8的变形，便于将注有试验液体4的弹性密封袋8放入管件0，密封口适于加注试验液体4后密封，密封口靠近承载台1一侧，有利于保证密封口的密封性能，同时使得密封口不容易破裂。其中，弹性密封袋8可以圆柱形结构，便于进一步减小弹性密封袋8的变形，但不限于此。
45.可选地，弹性密封袋8为圆柱形结构，且该圆柱形结构的直径等于或略小于管件0的直径，管件0的直径与上述圆柱形结构的直径之间的差值不超过1mm。
46.根据本实用新型的一些实施例，弹性密封袋8为乳胶件或橡胶件。具体而言，乳胶件和橡胶件均具有较好的弹性，不易破损；当然可以理解的是弹性密封袋8的材料不限于此，例如四氟乙烯等。
47.当然，本技术中还可以不设置弹性密封袋8，此时可以通过试验人员远离试验夹具100，在试验夹具100外设置保护罩等方式来保证试验人员的安全。
48.根据本实用新型的一些实施例，管件0为复合材料缠绕管，则本技术中的试验夹具100可以用于测试复合材料缠绕管的环向拉伸性能。其中，复合材料缠绕管可以用于土木工程中。当然可以理解的是，管件0的材料不限于此。
49.在一些实施例中，在试验过程中，可以在管件0的外表面粘贴应变片来测量试验过程中的应变变化，从而得到管件0的环向拉伸模量。例如管件0为复合材料缠绕管时，可以在复合材料缠绕管表面粘贴应变片，通过测量试验过程中的应变片的变化，进而得到复合材料缠绕管的环向拉伸模量。
50.根据本实用新型的一些实施例，限位管部21的轴向长度大于等于20mm，具体而言，限位管部21的长度大于20mm，即允许密封件3的最大位移大于20mm，可以避免试验过程中，密封件3的位移行程走完后，管件0仍未破坏的情况，也就是说，可以避免试验过程中密封件3移动至管件0内，使得整个试验过程中，密封件3始终密封在限位管部21内。
51.根据本实用新型实施例的测试管件0环向拉伸性能的试验装置，包括：管件0环向拉伸性能试验夹具100和加压设备，管件0环向拉伸性能试验夹具100为根据如上实施例的管件0环向拉伸性能试验夹具100，加压设备用于向密封件3施加沿管件0轴向的压力，以使密封件3朝向承载台1移动。
52.根据本实用新型实施例的测试管件0环向拉伸性能的试验装置，通过采用上述管件0环向拉伸性能试验夹具100，将机械压力转化为液压用以测试管件0环向拉伸性能，试验设备简单，试验过程安全可控，试验数据精确可靠。
53.根据本实用新型实施例的测试管件0环向拉伸性能的试验方法，如图4所示，试验方法采用如上的测试管件0环向拉伸性能的试验装置实现，且包括以下步骤：
54.s1，管件0竖直设置，并将管件0安装至承载台1和限位管部21之间，使得管件0的下端可以与承载台1密封配合、管件0的上端可以与限位管部21密封配合；
55.s2，向管件0内注入试验液体4，试验液体4的液面位于管件0的上方，也就是说，整个管件0完全位于试验液体4液面的下方，保证试验过程中，整个管件0均承受液压作用；
56.s3，将密封件3安装至限位管部21内，此时密封件3可以与限位管部21、管件0和承
载台1之间共同限定出密闭腔室，试验液体4位于密闭腔室内；
57.s4，加压设备向密封件3加压，进行轴压试验，直至管件0破坏，可以根据压力设备施加的轴向压力载荷计算得到管件0承受的环向膨胀载荷。
58.根据本实用新型实施例的测试管件0环向拉伸性能的试验方法，通过采用上述测试管件0环向拉伸性能的试验装置，将机械压力转化为液压用以测试管件0环向拉伸性能，试验设备简单，试验过程安全可控，试验数据精确可靠。
59.在一些实施例中，如图2所示，试验夹具100还包括承压盘5，承压盘5适于伸入限位管部21，且承压盘5止抵在密封件3的远离承载台1的一侧，承压盘5用于将加压设备的压力传递至密封件3。此时，试验方法还包括在步骤s3和s4之间，将承压盘5放置限位管部21内，并使得承压盘5放置在密封件3的上端以与密封件3的上端止抵。
60.在一些实施例中，如图2所示，试验夹具100还包括弹性密封袋8，弹性密封袋8设于设在密闭腔室内，且弹性密封袋8用于盛装试验液体4。此时，在步骤s2中，在弹性密封袋8内注满试验液体4后，将弹性密封袋8放置在试验夹具100和管件0内，此时试验液体4的液面位于管件0的上方。
61.例如，在图2的示例中，试验夹具100包括承载台1、限位件2、密封件3、承压盘5和弹性密封袋8，承载台1通过第一密封圈6密封配合在管件0的下端，限位件2包括限位管部21，限位管部21形成为管状结构，限位管部21通过第二密封圈7密封配合在管件0的上端，密封件3密封配合在限位管部21内，且密封件3与限位管部21、管件0和承载台1共同限定出密闭腔室，限位管部21与管件0同轴设置，承压盘5伸入限位管部21内，且承压盘5止抵在密封件3的远离承载台1的一侧，弹性密封袋8适于设在密封闭腔室内，且弹性密封袋8用于盛装试验液体4。
62.则试验方法包括：将承载台1固定在加压设备的平台上，并将第一密封圈6安装在承载台1上，保证第一密封圈6与承载台1的第一密封边沿11紧密贴合、且第一密封圈6无褶皱缝隙；将管件0竖直放置并与第一密封圈6配合，保证第一密封圈6与管件0的管壁紧密贴合、且第一密封圈6无褶皱缝隙；将第二密封圈7安装在管件0的上端，保证第二密封圈7与管件0的关闭紧密贴合、且第二密封圈7无褶皱缝隙；将限位件2安装在第二密封圈7上，使得限位管部21与第二密封圈7紧密贴合，且第二密封圈7无褶皱缝隙；将注满试验液体4的弹性密封袋8自限位件2上方放在管件0内，保证试验液体4的液位位于管件0的上方；将密封件3安装至限位管部21内且密封件3位于弹性密封袋8上侧，保证密封件3与限位管部21紧密贴合，且密封件3无褶皱缝隙，此时密封件3可以与限位管部21、管件0和承载台1之间共同限定出密闭腔室；将承压盘5自限位件2上方放置在密封件3上端；下降加压设备的压力头至合适高度，加压设备向密封件3加压，进行轴压试验，直至管件0破坏，根据压力设备施加的轴向压力载荷计算得到管件0承受的环向膨胀载荷。
63.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特
征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
64.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
65.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
66.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。