重組竹材料強(qiáng)度參數(shù)試驗(yàn)方案

1、重組竹縱向拉伸試驗(yàn)方案1試驗(yàn)?zāi)康膶?duì)重組竹進(jìn)行縱向抗拉試驗(yàn)，在比例極限內(nèi)按應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系，確定重組竹 縱向抗拉彈性模量；按最大加載力與面積的關(guān)系，確定重組竹縱向抗拉極限強(qiáng)度。2試驗(yàn)設(shè)備本次試驗(yàn)所用設(shè)備有：SANS萬(wàn)能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)、TDS-530靜態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。3試驗(yàn)概述3.1試件制作參考建筑用竹材物理試驗(yàn)方法JG/T 199-2007關(guān)于竹材抗拉試件的相關(guān) 要求，本次試驗(yàn)采用的竹材抗拉試件尺寸如圖 3.1所示，夾頭末端到有效區(qū)間始 端弧度按照標(biāo)準(zhǔn)半徑R=280mm,有效區(qū)域長(zhǎng)度Lo=7O mm,寬度Wo=8 mm,厚度 To=8 mm；試件總長(zhǎng)度L=250 mm。試件編號(hào)依次為：1-1,1-21

2、-30。試樣長(zhǎng)度、 寬度和厚度的允許誤差為-0.5mm，整個(gè)試樣上各尺寸的相對(duì)偏差，不應(yīng)大于 0.1mm。4圖3.1縱向抗拉試件尺寸3.2試驗(yàn)步驟(1) 測(cè)量三次抗拉試件有效區(qū)域(中間段長(zhǎng)度 70 mm)寬度和厚度，取平均 值并記錄；標(biāo)記抗拉試件有效區(qū)間中線，用于粘貼應(yīng)變片及加載時(shí)調(diào)整試件的垂 直度。(2) 在抗拉試件有效區(qū)間的中部一側(cè)粘貼應(yīng)變片。試驗(yàn)采用的應(yīng)變片柵格大 小為20 mmx 3 mm,靈敏系數(shù)為2.06。(3) 將抗拉試件安裝到試驗(yàn)機(jī)上，并將力傳感器、應(yīng)變片與 TDS-530靜態(tài)數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)連接，測(cè)定采集儀電壓與荷載轉(zhuǎn)換系數(shù) K為6.6281。(4) 隨機(jī)選取6個(gè)試件測(cè)定材料的

3、彈性區(qū)間，最終確定的彈性循環(huán)區(qū)間為 10002000N;加載速度為50 N/s。由程序控制的加載制度如下：1. 力控制50 N/s，目標(biāo)力控制1000 N (下限荷載值)；2. 力控制50 N/s，目標(biāo)力控制2000 N (上限荷載值)；值分別按式3-1計(jì)算彈性模量。按式3-2計(jì)算抗拉強(qiáng)度。E - AF t A A；(3-1)式中：Et-一抗拉彈性模量，MPa； F-受拉荷載增量，N;A L-受拉縱向應(yīng)變?cè)隽?；A試件有效截面面積，mm。3力控制50 N/s,目標(biāo)力控制800 N (0.8倍下限荷載值)；4.力控制50 N/s,目標(biāo)位移控制100 mm。其中，步驟13循環(huán)6次。(5)計(jì)算。計(jì)算彈

4、性模量和極限拉應(yīng)力。在六次循環(huán)加載中，取后四次平均Fu(3-2)式中：硏一一抗拉強(qiáng)度，MPa；Fu極限拉力，N ;A試件抗拉截面積，mm2。參考GB1938-91木材順紋抗拉強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)方法，試樣含水率為9%15% 時(shí)，順紋抗拉強(qiáng)度按3-3式計(jì)算，準(zhǔn)確至0.1MPa。-w=M21+0.015(W-12)(3-3)式中：二12 試樣含水率為12%時(shí)的抗拉強(qiáng)度，可取二12=二； w 試樣含水率，。3.3試驗(yàn)結(jié)果表3.1重組竹縱向抗拉強(qiáng)度、彈性模量試件截面長(zhǎng)截面寬截面積最大力抗拉強(qiáng)度彈性模量編號(hào)(mm)(mm)(mm2)(kN)(MPa)(MPa)1- 11- 21- 31- 41- 51- 61- 7

5、1- 81- 91- 101- 111- 121- 131- 141-151-161-171-181-191-201-211-221-231-241-251-261-271-281-291-30平均值標(biāo)準(zhǔn)差重組竹縱向壓縮試驗(yàn)方案1試驗(yàn)?zāi)康闹亟M竹縱向壓縮試驗(yàn)時(shí)，在比例極限階段內(nèi)以應(yīng)力、應(yīng)變的關(guān)系，確定重組 竹縱向抗壓彈性模量；按最大加載力與面積的關(guān)系，確定重組竹縱向抗壓強(qiáng)度。2試驗(yàn)設(shè)備微機(jī)控制電液伺服壓力試驗(yàn)機(jī)(最大負(fù)荷 1000 kN)及TDS-530靜態(tài)數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng)。3試驗(yàn)概述 3.1試件制作參考ASTM D143-09關(guān)于竹材抗壓試件的相關(guān)要求，本次試驗(yàn)采用的竹材縱 向抗壓試件尺寸如圖3

6、.1所示。試件編號(hào)依次2-1,2-22-15。試樣長(zhǎng)度、寬度 和厚度的允許誤差為0.5mm，整個(gè)試樣上各尺寸的相對(duì)偏差， 不應(yīng)大于0.1mm 本試驗(yàn)設(shè)計(jì)尺寸為50 mmX 50 mmX 200mm。圖3.1縱向抗壓試件尺寸3.2試驗(yàn)步驟(1) 測(cè)量三次抗壓試件截面長(zhǎng)度、寬度和試件高度，精確至 0.1 mm，取平均 值并記錄；稱量每個(gè)抗壓試件質(zhì)量，并記錄。(2) 選取竹絲紋理清晰、基本無(wú)缺陷的兩對(duì)面，標(biāo)記側(cè)面中心線并粘貼應(yīng)變 片。試驗(yàn)采用應(yīng)變片柵格大小為20 mmX 3 mm，靈敏系數(shù)為2.06。(3) 將抗壓試件安裝到試驗(yàn)機(jī)，并將力傳感器、應(yīng)變片與 TDS-530靜態(tài)數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)連接。(4)

7、 隨機(jī)選取6個(gè)試件測(cè)定重組竹縱向抗壓的彈性區(qū)間， 最終確定的彈性循 環(huán)區(qū)間為30150 kN;加載速度為700 N/s。由程序控制的加載制度如下：1. 力控制700 N/s，目標(biāo)力控制30 kN (下限荷載值)；2. 力控制700 N/s，目標(biāo)力控制150 kN (上限荷載值)；3. 力控制700 N/s，目標(biāo)力控制24 kN (0.8倍下限荷載值)；4. 力控制700 N/s，目標(biāo)力控制1000 kN。其中，步驟13循環(huán)6次；全程加載時(shí)間約50分鐘。（5）計(jì)算。計(jì)算彈性模量、泊松比和極限壓應(yīng)力。在六次循環(huán)加載中，取后 四次平均值分別按式3-1和3-2計(jì)算彈性模量和泊松比。6次加載循環(huán)完后繼續(xù)

8、 加載，加載制度700N/S,試件進(jìn)入非線性變形后，改用位移控制單調(diào)加載，力卩 載速率為1mm/min,直至試件破壞。按式3-3計(jì)算抗壓強(qiáng)度。Ec 二AFA A；(3-1)式中：EC -一彈性模量，MPa; F 荷載增量，N;A -縱向應(yīng)變?cè)隽?；A試件抗壓截面積，mm。U 二&&(3-2)式中：U泊松比；辺橫向應(yīng)變；&-縱向應(yīng)變。上_ A(3-3)式中：二c抗壓強(qiáng)度，MPa；Fu-極限壓力，N ；A試件抗壓截面積，mm。323試驗(yàn)結(jié)果表3. 1重組竹縱向抗壓強(qiáng)度、彈性模量和泊松比表彈性 試件 邊長(zhǎng)a 邊長(zhǎng)b 抗壓截面積極限壓力極限壓應(yīng) 力2模量 泊松比編號(hào)（mm）（ m

9、m）（ mm2）（kN）（ MPa）（MPa）2- 12- 22- 32- 42- 52- 62- 72- 82- 92- 102- 102- 122- 132- 142-15平均值標(biāo)準(zhǔn)差變異系數(shù)重組竹橫向壓縮試驗(yàn)方案1試驗(yàn)?zāi)康闹亟M竹橫向壓縮試驗(yàn)時(shí)，在比例極限階段內(nèi)以應(yīng)力、應(yīng)變的關(guān)系，確定重組 竹橫向抗壓彈性模量；按最大加載力與面積的關(guān)系，確定重組竹橫向抗壓強(qiáng)度。2試驗(yàn)設(shè)備微機(jī)控制電液伺服壓力試驗(yàn)機(jī)(最大負(fù)荷 1000 kN)及TDS-530靜態(tài)數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng)。3試驗(yàn)概述 3.1試件制作參考ASTM D143-09關(guān)于竹材抗壓試件的相關(guān)要求，本次試驗(yàn)采用的竹材橫 向抗壓試件尺寸如圖3.1所示。

10、試件編號(hào)依次3-1,3-23-15。試樣長(zhǎng)度、寬度 和厚度的允許誤差為0.5mm，整個(gè)試樣上各尺寸的相對(duì)偏差， 不應(yīng)大于0.1mm 本試驗(yàn)設(shè)計(jì)尺寸為50 mmX 50 mmX 150mm。3.2試驗(yàn)步驟(1) 測(cè)量三次抗壓試件截面長(zhǎng)度、寬度和試件高度，精確至 0.1 mm，取平均 值并記錄；稱量每個(gè)抗壓試件質(zhì)量，并記錄。(2) 選取竹絲紋理清晰、基本無(wú)缺陷的兩對(duì)面，標(biāo)記側(cè)面中心線并粘貼應(yīng)變 片。試驗(yàn)采用應(yīng)變片柵格大小為20 mmX 3 mm，靈敏系數(shù)為2.06。(3) 將抗壓試件安裝到試驗(yàn)機(jī)，并將力傳感器、應(yīng)變片與 TDS-530靜態(tài)數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)連接。(4) 隨機(jī)選取6個(gè)試件測(cè)定重組竹縱向抗

11、壓的彈性區(qū)間，最終確定的彈性循 環(huán)區(qū)間為30150 kN;加載速度為700 N/s。由程序控制的加載制度如下：1. 力控制700 N/s，目標(biāo)力控制30 kN (下限荷載值)；2. 力控制700 N/s，目標(biāo)力控制150 kN (上限荷載值)；3. 力控制700 N/s，目標(biāo)力控制24 kN (0.8倍下限荷載值)；4. 力控制700 N/s，目標(biāo)力控制1000 kN。其中，步驟13循環(huán)6次；全程加載時(shí)間約50分鐘。(5)計(jì)算。計(jì)算彈性模量、泊松比和極限壓應(yīng)力。在六次循環(huán)加載中，取后 四次平均值分別按式3-1和3-2計(jì)算彈性模量和泊松比。6次加載循環(huán)完后繼續(xù) 加載，加載制度700N/S，試件進(jìn)

12、入非線性變形后，改用位移控制單調(diào)加載，力卩 載速率為1mm/min,直至試件破壞。按式3-3計(jì)算抗壓強(qiáng)度。(3-1)式中:Ec 彈性模量，MPa; F 荷載增量，N ; s縱向應(yīng)變?cè)隽?；A試件抗壓截面積，2 mm 。辺u =(3-2)式中:£1泊松比； -橫向應(yīng)變; 縱向應(yīng)變。OCFuA(3-3)式中:MPa；% 抗壓強(qiáng)度，F(xiàn)u 極限壓力，N ;A試件抗壓截面積,323試驗(yàn)結(jié)果2 mm 。表3. 1重組竹橫向抗壓強(qiáng)度、彈性模量和泊松比表彈性 試件 邊長(zhǎng)a 邊長(zhǎng)b抗壓截面積極限壓力極限壓應(yīng) 力2模量 泊松比編號(hào) (mm)(mm)(mm)(kN)(MPa)(MPa)3- 13- 23-

13、33- 43- 53- 63- 73- 83- 93- 103- 123- 133- 143- 15平均值標(biāo)準(zhǔn)差變異系數(shù)重組竹橫向拉伸試驗(yàn)方案11試驗(yàn)?zāi)康膶?duì)重組竹進(jìn)行橫向抗拉試驗(yàn)，測(cè)得相應(yīng)橫向抗拉強(qiáng)度、彈性模量及拉伸應(yīng)力 應(yīng)變曲線。2試驗(yàn)設(shè)備SANS萬(wàn)能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)、TDS-530靜態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。3試樣概述3.1形狀及尺寸參考ASTM D143-09關(guān)于竹材抗拉試件的相關(guān)要求，本次試驗(yàn)采用的竹材橫 向抗拉試件尺寸如圖3.1所示。試件編號(hào)依次4-1,4-24-35。試樣長(zhǎng)度、寬度 和厚度的允許誤差為0.5mm ,整個(gè)試樣上各尺寸的相對(duì)偏差， 不應(yīng)大于0.1mm試樣平面具體尺寸見(jiàn)圖3,厚度為50m

14、m。3.2試驗(yàn)步驟(1) 測(cè)量三次抗拉試件有效區(qū)域(中間段長(zhǎng)度 25 mm)寬度和厚度，取平均 值并記錄；標(biāo)記抗拉試件有效區(qū)間中線，用于粘貼應(yīng)變片及加載時(shí)調(diào)整試件的垂 直度。(2) 在抗拉試件有效區(qū)間的中部一側(cè)粘貼應(yīng)變片。試驗(yàn)采用的應(yīng)變片柵格大 小為20 mmx 3 mm,靈敏系數(shù)為2.06。(3) 將抗拉試件安裝到試驗(yàn)機(jī)上，并將力傳感器、應(yīng)變片與TDS-530靜態(tài)數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)連接，測(cè)定采集儀電壓與荷載轉(zhuǎn)換系數(shù) K為6.6281。(4) 隨機(jī)選取6個(gè)試件測(cè)定材料的彈性區(qū)間，最終確定的彈性循環(huán)區(qū)間為 10002000N;加載速度為50 N/s。由程序控制的加載制度如下：1. 力控制50 N/s

15、，目標(biāo)力控制1000 N (下限荷載值)；2. 力控制50 N/s，目標(biāo)力控制2000 N (上限荷載值)；3. 力控制50 N/s，目標(biāo)力控制800 N (0.8倍下限荷載值)；4. 力控制50 N/s，目標(biāo)位移控制100 mm。值分別按式3-1計(jì)算彈性模量。按式3-2計(jì)算抗拉強(qiáng)度。E - AFt A A；(3-1)式中：Et-一抗拉彈性模量，MPa； F-受拉荷載增量，N;A L-受拉縱向應(yīng)變?cè)隽?；A試件有效截面面積，mm。(5)計(jì)算。計(jì)算彈性模量和極限拉應(yīng)力。在六次循環(huán)加載中，取后四次平均Fu(3-2)式中：一一抗拉強(qiáng)度，MPa；Fu極限拉力，N ;A試件抗拉截面積，mm2。參考GB19

16、38-91木材順文抗拉強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)方法，試樣含水率為9%15% 時(shí)，順紋抗拉強(qiáng)度按3-3式計(jì)算，準(zhǔn)確至O.IMPa。(3-3)-w=-i21+0.015(W-12)式中：口2 試樣含水率為12%時(shí)的抗拉強(qiáng)度，可取匚12二6 ； w 試樣含水率，。3.3試驗(yàn)結(jié)果表3.1重組竹橫向抗拉強(qiáng)度、彈性模量試件截面長(zhǎng)編號(hào)(mm)截面寬截面積最大力抗拉強(qiáng)度彈性模量(mm)(mm2)(kN)(MPa)(MPa)4-14-24-34-44- 54- 64- 74- 84- 94- 104- 114- 124- 144- 154- 164- 174- 184- 194-204-214-224-234-244-254-

17、264-274-284-294-304-314-324-324-334-344-35平均值標(biāo)準(zhǔn)差重組竹橫向拉伸試驗(yàn)方案 21試驗(yàn)?zāi)康膶?duì)重組竹進(jìn)行橫向抗拉試驗(yàn)，在比例極限內(nèi)按應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系，確定重組竹橫向抗拉彈性模量；按最大加載力與面積的關(guān)系，確定重組竹橫向抗拉極限強(qiáng)度。2試驗(yàn)設(shè)備本次試驗(yàn)所用設(shè)備有：SANS萬(wàn)能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)、TDS-530靜態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 3試驗(yàn)概述 3.1試件制作參考木材橫紋抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)方法GB/T 14017-2009關(guān)于木材抗拉試件的 相關(guān)要求，本次試驗(yàn)采用的竹材抗拉試件尺寸如圖 3.1所示，夾頭末端到有效區(qū) 間始端弧度按照標(biāo)準(zhǔn)半徑R=48mm，有效區(qū)域長(zhǎng)度L0=30 mm

18、，寬度W0=6 mm， 厚度T0=30 mm；試件總長(zhǎng)度L=150 mm。試件編號(hào)依次為：4-1,4-24-35。試 樣長(zhǎng)度、寬度和厚度的允許誤差為 -0.5mm，整個(gè)試樣上各尺寸的相對(duì)偏差，不 應(yīng)大于0.1mm。3525302535圖3.1縱向抗拉試件尺寸3.2試驗(yàn)步驟(1) 測(cè)量三次抗拉試件有效區(qū)域(中間段長(zhǎng)度 30 mm)寬度和厚度，取平均 值并記錄；標(biāo)記抗拉試件有效區(qū)間中線，用于粘貼應(yīng)變片及加載時(shí)調(diào)整試件的垂 直度。(2) 在抗拉試件有效區(qū)間的中部一側(cè)粘貼應(yīng)變片。試驗(yàn)采用的應(yīng)變片柵格大 小為20 mmx 3 mm,靈敏系數(shù)為2.06。(3) 將抗拉試件安裝到試驗(yàn)機(jī)上，并將力傳感器、應(yīng)變

19、片與TDS-530靜態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接，測(cè)定采集儀電壓與荷載轉(zhuǎn)換系數(shù)K為6.6281。(4) 隨機(jī)選取6個(gè)試件測(cè)定材料的彈性區(qū)間，最終確定的彈性循環(huán)區(qū)間為 10002000N;加載速度為50 N/s。由程序控制的加載制度如下：1. 力控制50 N/s，目標(biāo)力控制1000 N (下限荷載值)；2. 力控制50 N/s，目標(biāo)力控制2000 N (上限荷載值)；3. 力控制50 N/s，目標(biāo)力控制800 N (0.8倍下限荷載值)；4. 力控制50 N/s，目標(biāo)位移控制100 mm。其中，步驟13循環(huán)6次。(5) 計(jì)算。計(jì)算彈性模量和極限拉應(yīng)力。在六次循環(huán)加載中，取后四次平均 值分別按式3-1計(jì)算彈

20、性模量。按式3-2計(jì)算抗拉強(qiáng)度。Et(3-1)式中：Et 抗拉彈性模量，MPa； F受拉荷載增量，N; £受拉縱向應(yīng)變?cè)隽?；A 試件有效截面面積，mm2。式中：硏一一抗拉強(qiáng)度，MPa；Fu極限拉力，N ;A試件抗拉截面積，F(xiàn)u(3-2)2 mm 。參考GB1938-91木材順紋抗拉強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)方法，試樣含水率為9%15%時(shí), 順紋抗拉強(qiáng)度按3-3式計(jì)算，準(zhǔn)確至0.1MPa。-w=-121+0.015(W-12) (3-3)式中：二12 試樣含水率為12%時(shí)的抗拉強(qiáng)度，可取12t ； w 試樣含水率，%。3.3試驗(yàn)結(jié)果表3.1重組竹橫向抗拉強(qiáng)度、彈性模量試件截面長(zhǎng)截面寬截面積最大力抗拉強(qiáng)度

21、彈性模量編號(hào)(mm)(mm)(mm2)(kN)(MPa)(MPa)4-14-24-34-44-54-64-74-84-94-104-114-124-134-144-154-164-174-184-194-204-214-224-234-244-254-264-274-284-294-304-314-324-334-344-35平均值標(biāo)準(zhǔn)差重組竹面內(nèi)剪切試驗(yàn)方案1試驗(yàn)?zāi)康膶?duì)重組竹進(jìn)行面內(nèi)剪切試驗(yàn)，測(cè)得相應(yīng)面內(nèi)剪切強(qiáng)度、剪切模量及剪切應(yīng)力 應(yīng)變曲線。2.原理將開(kāi)有對(duì)稱V型槽口的試樣夾持在一對(duì)專用夾具上，通過(guò)試驗(yàn)機(jī)的拉伸在 試樣工作區(qū)內(nèi)產(chǎn)生剪應(yīng)力，最終使試樣因剪切而破壞。3試驗(yàn)設(shè)備本次試驗(yàn)所用設(shè)備有：SANS萬(wàn)能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)、游標(biāo)卡尺、量角器、TDS-530 靜態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、夾具。4試驗(yàn)概述4.1試件制作參考ASTM D7078/D7078M-12關(guān)于復(fù)合材料面內(nèi)剪切性能試驗(yàn)方法的相關(guān) 要求，本次試驗(yàn)采用V型槽口試樣，具體尺寸見(jiàn)圖1。試件編號(hào)依次為：5-1,5-25-35。試樣長(zhǎng)度、寬度和厚度的允許誤差為 0.5mm，整個(gè)試樣上各尺寸的相對(duì)偏差，不應(yīng)大于 0.1mm。25.13.13.25.5圖1面內(nèi)剪切正視圖試樣4.2試驗(yàn)步驟(1) 檢查試樣外觀，若試驗(yàn)有缺陷、尺寸或槽口方向不符合要求，應(yīng)予以作 廢。(2) 對(duì)試樣編號(hào)，在槽口處測(cè)量3