重组竹材料强度参数实验方案.docx

重组竹材料强度参数实验方案.docx

《重组竹材料强度参数实验方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《重组竹材料强度参数实验方案.docx（25页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

重组竹材料强度参数实验方案

重组竹纵向拉伸实验方案

1.实验目的

对重组竹进行纵向抗拉实验，在比例极限内按应力与应变关系，肯定重组竹纵向抗拉弹性模量；按最大加载力与面积的关系，肯定重组竹纵向抗拉极限强度。

2.实验设备

本次实验所用设备有：

SANS全能力学实验机、TDS-530静态数据收集系统。

3.实验概述

试件制作

参考《建筑用竹材物理实验方式》JG/T199-2021关于竹材抗拉试件的相关要求，本次实验采用的竹材抗拉试件尺寸如图所示，夹头结尾到有效区间始端弧度依照标准半径R=280mm，有效区域长度L0=70mm，宽度W0=8mm，厚度T0=8mm；试件总长度L=250mm。

试件编号依次为：

1-1,1-2……1-30。

试样长度、宽度和厚度的允许误差为

，整个试样上各尺寸的相对误差，不该大于0.1mm。

图纵向抗拉试件尺寸

实验步骤

（1）测量三次抗拉试件有效区域（中间段长度70mm）宽度和厚度，取平均值并记录；标记抗拉试件有效区间中线，用于粘贴应变片及加载时调整试件的垂直度。

（2）在抗拉试件有效区间的中部一侧粘贴应变片。

实验采用的应变片栅格大小为20mm×3mm，灵敏系数为。

（3）将抗拉试件安装到实验机上，并将力传感器、应变片与TDS-530静态数据收集系统连接，测定收集仪电压与荷载转换系数K为。

（4）随机选取6个试件测定材料的弹性区间，最终肯定的弹性循环区间为1000~2000N；加载速度为50N/s。

由程序控制的加载制度如下：

1.力控制50N/s，目标力控制1000N（下限荷载值）；

2.力控制50N/s，目标力控制2000N（上限荷载值）；

3.力控制50N/s，目标力控制800N（倍下限荷载值）；

4.力控制50N/s，目标位移控制100mm。

其中，步骤1~3循环6次。

（5）计算。

计算弹性模量和极限拉应力。

在六次循环加载中，取后四次平均值别离按式3-1计算弹性模量。

按式3-2计算抗拉强度。

（3-1）

式中：

——抗拉弹性模量，MPa；

——受拉荷载增量，N；

——受拉纵向应变增量；

A——试件有效截面面积，

。

（3-2）

式中：

——抗拉强度，MPa；

——极限拉力，N；

A——试件抗拉截面积，

。

参考GB1938-91《木材顺纹抗拉强度实验方式》，试样含水率为9%～15%时，顺纹抗拉强度按3-3式计算，准确至。

（3-3）

式中：

——试样含水率为12%时的抗拉强度，可取

；

——试样含水率，%。

实验结果

表重组竹纵向抗拉强度、弹性模量

试件

编号

截面长（mm）

截面宽（mm）

截面积（mm2）

最大力（kN）

抗拉强度（MPa）

弹性模量（MPa）

1-1

1-2

1-3

1-4

1-5

1-6

1-7

1-8

1-9

1-10

1-11

1-12

1-13

1-14

1-15

1-16

1-17

1-18

1-19

1-20

1-21

1-22

1-23

1-24

1-25

1-26

1-27

1-28

1-29

1-30

平均值

标准差

重组竹纵向紧缩实验方案

1.实验目的

重组竹纵向紧缩实验时，在比例极限阶段内以应力、应变的关系，肯定重组竹纵向抗压弹性模量；按最大加载力与面积的关系，肯定重组竹纵向抗压强度。

2.实验设备

微机控制电液伺服压力实验机（最大负荷1000kN）及TDS-530静态数据收集系统。

3.实验概述

试件制作

参考ASTMD143-09关于竹材抗压试件的相关要求，本次实验采用的竹材纵向抗压试件尺寸如图所示。

试件编号依次2-1,2-2……2-15。

试样长度、宽度和厚度的允许误差为

，整个试样上各尺寸的相对误差，不该大于0.1mm。

本实验设计尺寸为50mm×50mm×200mm。

图纵向抗压试件尺寸

实验步骤

（1）测量三次抗压试件截面长度、宽度和试件高度，精准至mm，取平均值并记录；称量每一个抗压试件质量，并记录。

（2）选取竹丝纹理清楚、大体无缺点的两对面，标记侧面中心线并粘贴应变片。

实验采用应变片栅格大小为20mm×3mm，灵敏系数为。

（3）将抗压试件安装到实验机，并将力传感器、应变片与TDS-530静态数据收集系统连接。

（4）随机选取6个试件测定重组竹纵向抗压的弹性区间，最终肯定的弹性循环区间为30~150kN；加载速度为700N/s。

由程序控制的加载制度如下：

1.力控制700N/s，目标力控制30kN（下限荷载值）；

2.力控制700N/s，目标力控制150kN（上限荷载值）；

3.力控制700N/s，目标力控制24kN（倍下限荷载值）；

4.力控制700N/s，目标力控制1000kN。

其中，步骤1~3循环6次；全程加载时间约50分钟。

（5）计算。

计算弹性模量、泊松比和极限压应力。

在六次循环加载中，取后四次平均值别离按式3-1和3-2计算弹性模量和泊松比。

6次加载循环完后继续加载，加载制度700N/S，试件进入非线性变形后，改用位移控制单调加载，加载速度为1mm/min,直至试件破坏。

按式3-3计算抗压强度。

（3-1）

式中：

——弹性模量，MPa；

——荷载增量，N；

——纵向应变增量；

A——试件抗压截面积，

。

（3-2）

式中：

——泊松比；

——横向应变；

——纵向应变。

（3-3）

式中：

——抗压强度，MPa；

——极限压力，N；

A——试件抗压截面积，

。

3.2.3实验结果

表3.1重组竹纵向抗压强度、弹性模量和泊松比表

试件

编号

边长a

（mm）

边长b

（mm）

抗压截面积（mm2）

极限压力（kN）

极限压应力（MPa）

弹性

模量（MPa）

泊松比

2-1

2-2

2-3

2-4

2-5

2-6

2-7

2-8

2-9

2-10

2-10

2-12

2-13

2-14

2-15

平均值

标准差

变异

系数

重组竹横向紧缩实验方案

1.实验目的

重组竹横向紧缩实验时，在比例极限阶段内以应力、应变的关系，肯定重组竹横向抗压弹性模量；按最大加载力与面积的关系，肯定重组竹横向抗压强度。

2.实验设备

微机控制电液伺服压力实验机（最大负荷1000kN）及TDS-530静态数据收集系统。

3.实验概述

试件制作

参考ASTMD143-09关于竹材抗压试件的相关要求，本次实验采用的竹材横向抗压试件尺寸如图所示。

试件编号依次3-1,3-2……3-15。

试样长度、宽度和厚度的允许误差为

，整个试样上各尺寸的相对误差，不该大于0.1mm。

本实验设计尺寸为50mm×50mm×150mm。

图横向抗压试件尺寸

实验步骤

（1）测量三次抗压试件截面长度、宽度和试件高度，精准至mm，取平均值并记录；称量每一个抗压试件质量，并记录。

（2）选取竹丝纹理清楚、大体无缺点的两对面，标记侧面中心线并粘贴应变片。

实验采用应变片栅格大小为20mm×3mm，灵敏系数为。

（3）将抗压试件安装到实验机，并将力传感器、应变片与TDS-530静态数据收集系统连接。

（4）随机选取6个试件测定重组竹纵向抗压的弹性区间，最终肯定的弹性循环区间为30~150kN；加载速度为700N/s。

由程序控制的加载制度如下：

1.力控制700N/s，目标力控制30kN（下限荷载值）；

2.力控制700N/s，目标力控制150kN（上限荷载值）；

3.力控制700N/s，目标力控制24kN（倍下限荷载值）；

4.力控制700N/s，目标力控制1000kN。

其中，步骤1~3循环6次；全程加载时间约50分钟。

（5）计算。

计算弹性模量、泊松比和极限压应力。

在六次循环加载中，取后四次平均值别离按式3-1和3-2计算弹性模量和泊松比。

6次加载循环完后继续加载，加载制度700N/S，试件进入非线性变形后，改用位移控制单调加载，加载速度为1mm/min,直至试件破坏。

按式3-3计算抗压强度。

（3-1）

式中：

——弹性模量，MPa；

——荷载增量，N；

——纵向应变增量；

A——试件抗压截面积，

。

（3-2）

式中：

——泊松比；

——横向应变；

——纵向应变。

（3-3）

式中：

——抗压强度，MPa；

——极限压力，N；

A——试件抗压截面积，

。

3.2.3实验结果

表3.1重组竹横向抗压强度、弹性模量和泊松比表

试件

编号

边长a

（mm）

边长b

（mm）

抗压截面积（mm2）

极限压力（kN）

极限压应力（MPa）

弹性

模量（MPa）

泊松比

3-1

3-2

3-3

3-4

3-5

3-6

3-7

3-8

3-9

3-10

3-10

3-12

3-13

3-14

3-15

平均值

标准差

变异

系数

重组竹横向拉伸实验方案1

1.实验目的

对重组竹进行横向抗拉实验，测得相应横向抗拉强度、弹性模量及拉伸应力应变曲线。

2.实验设备

SANS全能力学实验机、TDS-530静态数据收集系统。

3.试样概述

形状及尺寸

参考ASTMD143-09关于竹材抗拉试件的相关要求，本次实验采用的竹材横向抗拉试件尺寸如图所示。

试件编号依次4-1,4-2……4-35。

试样长度、宽度和厚度的允许误差为

，整个试样上各尺寸的相对误差，不该大于0.1mm。

试样平面具体尺寸见图3，厚度为50mm。

图横向紧缩构件尺寸图

实验步骤

（1）测量三次抗拉试件有效区域（中间段长度25mm）宽度和厚度，取平均值并记录；标记抗拉试件有效区间中线，用于粘贴应变片及加载时调整试件的垂直度。

（2）在抗拉试件有效区间的中部一侧粘贴应变片。

实验采用的应变片栅格大小为20mm×3mm，灵敏系数为。

（3）将抗拉试件安装到实验机上，并将力传感器、应变片与TDS-530静态数据收集系统连接，测定收集仪电压与荷载转换系数K为。

（4）随机选取6个试件测定材料的弹性区间，最终肯定的弹性循环区间为1000~2000N；加载速度为50N/s。

由程序控制的加载制度如下：

1.力控制50N/s，目标力控制1000N（下限荷载值）；

2.力控制50N/s，目标力控制2000N（上限荷载值）；

3.力控制50N/s，目标力控制800N（倍下限荷载值）；

4.力控制50N/s，目标位移控制100mm。

其中，步骤1~3循环6次。

（5）计算。

计算弹性模量和极限拉应力。

在六次循环加载中，取后四次平均值别离按式3-1计算弹性模量。

按式3-2计算抗拉强度。

（3-1）

式中：

——抗拉弹性模量，MPa；

——受拉荷载增量，N；

——受拉纵向应变增量；

A——试件有效截面面积，

。

（3-2）

式中：

——抗拉强度，MPa；

——极限拉力，N；

A——试件抗拉截面积，

。

参考GB1938-91《木材顺文抗拉强度实验方式》，试样含水率为9%～15%时，顺纹抗拉强度按3-3式计算，准确至。

（3-3）

式中：

——试样含水率为12%时的抗拉强度，可取

；

——试样含水率，%。

实验结果

表重组竹横向抗拉强度、弹性模量

试件

编号

截面长（mm）

截面宽（mm）

截面积（mm2）

最大力（kN）

抗拉强度（MPa）

弹性模量（MPa）

4-1

4-2

4-3

4-4

4-5

4-6

4-7

4-8

4-9

4-10

4-11

4-12

4-13

4-14

4-15

4-16

4-17

4-18

4-19

4-20

4-21

4-22

4-23

4-24

4-25

4-26

4-27

4-28

4-29

4-30

4-31

4-32

4-32

4-33

4-34

4-35

平均值

标准差

重组竹横向拉伸实验方案2

1.实验目的

对重组竹进行横向抗拉实验，在比例极限内按应力与应变关系，肯定重组竹横向抗拉弹性模量；按最大加载力与面积的关系，肯定重组竹横向抗拉极限强度。

2.实验设备

本次实验所用设备有：

SANS全能力学实验机、TDS-530静态数据收集系统。

3.实验概述

试件制作

参考《木材横纹抗拉强度实验方式》GB/T14017-2009关于木材抗拉试件的相关要求，本次实验采用的竹材抗拉试件尺寸如图所示，夹头结尾到有效区间始端弧度依照标准半径R=48mm，有效区域长度L0=30mm，宽度W0=6mm，厚度T0=30mm；试件总长度L=150mm。

试件编号依次为：

4-1,4-2……4-35。

试样长度、宽度和厚度的允许误差为

，整个试样上各尺寸的相对误差，不该大于0.1mm。

图纵向抗拉试件尺寸

实验步骤

（1）测量三次抗拉试件有效区域（中间段长度30mm）宽度和厚度，取平均值并记录；标记抗拉试件有效区间中线，用于粘贴应变片及加载时调整试件的垂直度。

（2）在抗拉试件有效区间的中部一侧粘贴应变片。

实验采用的应变片栅格大小为20mm×3mm，灵敏系数为。

（3）将抗拉试件安装到实验机上，并将力传感器、应变片与TDS-530静态数据收集系统连接，测定收集仪电压与荷载转换系数K为。

（4）随机选取6个试件测定材料的弹性区间，最终肯定的弹性循环区间为1000~2000N；加载速度为50N/s。

由程序控制的加载制度如下：

1.力控制50N/s，目标力控制1000N（下限荷载值）；

2.力控制50N/s，目标力控制2000N（上限荷载值）；

3.力控制50N/s，目标力控制800N（倍下限荷载值）；

4.力控制50N/s，目标位移控制100mm。

其中，步骤1~3循环6次。

（5）计算。

计算弹性模量和极限拉应力。

在六次循环加载中，取后四次平均值别离按式3-1计算弹性模量。

按式3-2计算抗拉强度。

（3-1）

式中：

——抗拉弹性模量，MPa；

——受拉荷载增量，N；

——受拉纵向应变增量；

A——试件有效截面面积，

。

（3-2）

式中：

——抗拉强度，MPa；

——极限拉力，N；

A——试件抗拉截面积，

。

参考GB1938-91《木材顺纹抗拉强度实验方式》，试样含水率为9%～15%时，顺纹抗拉强度按3-3式计算，准确至。

（3-3）

式中：

——试样含水率为12%时的抗拉强度，可取

；

——试样含水率，%。

实验结果

表重组竹横向抗拉强度、弹性模量

试件

编号

截面长（mm）

截面宽（mm）

截面积（mm2）

最大力（kN）

抗拉强度（MPa）

弹性模量（MPa）

4-1

4-2

4-3

4-4

4-5

4-6

4-7

4-8

4-9

4-10

4-11

4-12

4-13

4-14

4-15

4-16

4-17

4-18

4-19

4-20

4-21

4-22

4-23

4-24

4-25

4-26

4-27

4-28

4-29

4-30

4-31

4-32

4-33

4-34

4-35

平均值

标准差

重组竹面内剪切实验方案

1.实验目的

对重组竹进行面内剪切实验，测得相应面内剪切强度、剪切模量及剪切应力应变曲线。

2.原理

将开有对称V型槽口的试样夹持在一对专用夹具上，通过实验机的拉伸在试样工作区内产生剪应力，最终使试样因剪切而破坏。

3.实验设备

本次实验所用设备有：

SANS全能力学实验机、游标卡尺、量角器、TDS-530静态数据收集系统、夹具。

4.实验概述

试件制作

参考ASTMD7078/D7078M-12关于复合材料面内剪切性能实验方式的相关要求，本次实验采用V型槽面试样，具体尺寸见图1。

试件编号依次为：

5-1,5-2……5-35。

试样长度、宽度和厚度的允许误差为

，整个试样上各尺寸的相对误差，不该大于0.1mm。

。

图1面内剪切正视图试样

实验步骤

（1）检查试样外观，若实验有缺点、尺寸或槽口方向不符合要求，应予以作废。

（2）对试样编号，在槽口处测量3次宽度和厚度后取平均值，精准至。

（3）在试样中心贴应变片，应变片位于试样凹槽中心两头加载轴的±45°方向。

（4）先在一边的夹具上插入试样并在间隙处放上垫块，将试样移动至夹具中间位置，略加拧紧夹具螺钉和垫块螺钉以固定试样然后对载荷清零。

（5）连接应变仪，对应变清零。

（6）将试样插入另一边的夹具并对称上紧所有夹具螺钉，然后略加拧松垫块螺钉使其能上下滑动。

（7）以2mm/min速度进行实验。

（8）实验进程中，同步记录载荷和应变值，直至试样破坏；若设备无法自动记录，可分级加载，级差为破坏载荷的5%~10%。

（9）实验进程中发生载荷突然下降或试样发生破坏时，记录其载荷、应变和试样状况。

（10）在非工作区发生破坏或非剪应力造成破坏时，应予作废。

（11）计算。

绘制剪切应力应变曲线，剪切应力

按式

（1）计算，剪切应变

按式

（2）计算，剪切模量G按式（3）计算：

（1）

（2）

（3）

式中：

为剪切应力，单位为兆帕（MPa）；

为载荷，单位为牛顿（N）；

为试样厚度，单位为毫米（mm）；

为试样槽口处宽度，单位为毫米（mm）；

为剪切应变；

为

和

方向应变值；

为剪切模量，单位为兆帕（MPa）；

为剪切应力增量，单位为兆帕（MPa）；

为与剪切应力增量对应的剪切应变增量。

实验结果

计算结果按ASTMD7078/D7078M-12，给出：

a）剪切应力-应变曲线；

b）若出现载荷下降状况，给出该点的剪切应力和剪切应变；

c）割线弹性模量；

d）残余应变剪切强度及其残余应变容限取值；

e）极限剪切强度，需要时给出相应试样状况（如破坏或未破坏）。