[實用新型]一種漸進累積破壞的模擬演示儀器

無效

• 申請號: 201020570147.1
• 申請日: 2010-10-19
• 公開（公告）號: CN201812403U
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 林偉岸;詹良通;管錚;陳云敏;王順玉;閆旭;樊蘇璐;黃艷
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G09B23/00
• 分類號: G09B23/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本實用新型涉及一種測量摩擦力的實驗裝置，尤其是涉及一種漸進累積破壞的模擬演示儀器。

背景技術：

土工構筑物的漸進累積破壞是應變軟化型巖土材料較為普遍且重要的破壞模式，包括超固結粘土的邊坡失穩和基坑坍塌，填埋場沿底部襯墊系統界面的滑移等。應變軟化型巖土材料主要包括超固結粘土、密實砂、脆性巖石及填埋場襯墊系統界面，其典型的應力應變關系一般可分為彈性階段、軟化階段及殘余階段等三個階段(如圖1所示)：彈性階段剪應力隨應變增加而增加，當達到峰值強度后，進入軟化階段，此時剪應力隨應變增加而減少，最后達到殘余階段，剪應力保持不變。漸進累積破壞即為應變軟化型巖土材料在加載過程中一種復雜的力學響應：(1)加載時土工構筑物中產生不均勻的應變及應力，導致巖土體各處的抗剪強度發揮不一致；(2)各個土體單元的破壞不是同時產生的，而是一個由局部破壞逐漸擴展以致整體貫通而形成破壞面的過程。

上述應變軟化及漸進累積破壞現象可以利用該漸進累積破壞模擬演示儀形象地演示出來。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種漸進累積破壞模擬演示儀器，它可以形象地演示三個單元體在水平推力作用下漸進累積破壞的整個過程。

本實用新型所采用的技術方案是：

本實用新型包括控制定滑輪，定滑輪，電子測力計，三塊鐵塊，三塊高強磁鐵，兩個滑筒，兩根彈簧，鋁合金軌道，鋼絲繩，導向筒；在鋁合金軌道的兩端分別安裝控制定滑輪和定滑輪，在控制定滑輪和定滑輪之間的鋁合金軌道安裝第一鐵塊、第二鐵塊和第三鐵塊，設置在三塊鐵塊下端的導向塊與鋁合金軌道形成滑動配合，從定滑輪朝向控制定滑輪方向的第一鐵塊、第二鐵塊和第三鐵塊的前端分別依次安裝第一高強磁鐵、第二高強磁鐵和第三高強磁鐵，三塊高強磁鐵均設置在鋁合金軌道下面，第一鐵塊、第二鐵塊和第三鐵塊的中心分別開有貫通的中心孔，第一鐵塊朝向定滑輪的一端焊接導向筒，導向筒孔中設置電子測力計，第二鐵塊的兩端分別焊接第一滑筒和第二滑筒，第一滑筒外圓柱面套有第一彈簧后插入第一鐵塊中心孔中，第二滑筒外圓柱面套有第二彈簧后插入第三鐵塊中心孔中，電子測力計的一端固定在導向筒靠近定滑輪的一端，電子測力計的另一端連接鋼絲繩，鋼絲繩依次穿過導向筒內孔、第一鐵塊、第一滑筒、第二鐵塊、第二滑筒和第三鐵塊的中心孔后，繞控制定滑輪，再穿過鋁合金軌道內并繞過定滑輪，最后扣在導向筒上。

所述的第一鐵塊與第二鐵塊首尾相距80-100cm，第二鐵塊與第三鐵塊首尾相距50-70cm。

本實用新型具有的有益效果是：

1)鐵塊模擬土體單元，連接鐵塊之間的彈簧模擬土體單元之間的相互作用。

2)本實用新型運用鐵塊與軌道之間的摩擦力模擬土體單元的剪應力，并以磁鐵與鐵塊之間距離改變時兩者摩擦力的變化模擬土體單元剪應力的應變軟化：將高強磁鐵固定在鋁合金軌道內部，當鐵塊由遠至近靠近磁鐵時，鐵塊與軌道之間的吸力逐漸增加，導致其摩擦力逐漸增加，當鐵塊中心到達磁鐵中心時，其摩擦力達到最大值，該過程對應于應力應變曲線中的彈性階段；當鐵塊繼續向前滑移時，鐵塊與軌道之間的吸力逐漸減少，導致其摩擦力也逐漸減少，該過程對應于應力應變曲線中的軟化階段；當鐵塊遠離磁鐵足夠距離即鐵塊與磁鐵之間吸力為零時，鐵塊與軌道之間的摩擦力降低到穩定的動摩擦力，該過程對應于應力應變曲線中的殘余階段。

3)電子測力計及各鐵塊之間的彈簧可測得整個滑移過程中三個鐵塊共同承擔的作用力及每個鐵塊之間的相互作用力。

4)搖動手輪可觀察單個單元的應變軟化過程以及三個單元從局部破壞到整體破壞的漸進累積破壞過程。

附圖說明

圖1是剪應力與應變(或剪切位移)的關系圖

圖2是本實用新型的結構原理主視圖。

圖3是圖1的俯視圖。

圖4是推力與剪切位移的關系圖。

圖中：1、控制滑輪，2、定滑輪，3、手輪，4、電子測力計，5、第一鐵塊，6、第二鐵塊，7、第三鐵塊，8、第一高強磁鐵，9、第二高強磁鐵，10、第三高強磁鐵，11、第一滑筒，12、第一彈簧，13、第二滑筒，14、第二彈簧，15、鋁合金軌道，16、鋼絲繩，17、導向筒，18、導向塊。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。