[發明專利]一種快速氣液復合自動補償加載的方法及自動補償加載器

有效

• 申請號: 201310263316.5
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN103424308A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 賀永勝;顧金才;丁幸波;明治清;范俊奇;張向陽;孔福利;汪濤
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍總參謀部工程兵科研三所
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/10
• 代理公司: 洛陽明律專利代理事務所 41118
• 代理人: 盧洪方

技術領域

本發明屬于巖土工程模型試驗設備技術領域，主要涉及巖土工程結構模型試驗裝置中使用的一種快速氣液復合自動補償加載的方法及自動補償加載器。

背景技術

巖土工程模型試驗設備對模型施加荷載的傳統方式為液壓加載，具體形式有各種形式的液壓缸和液壓囊。但是液壓缸加載在模型實驗過程中，當同時存在動載和靜載的快速破壞性試驗時不能滿足試驗要求，此類型的試驗分為兩種，第一種為荷載為靜載，但是模型內圍巖自身發生失穩而迅速破壞，第二種為模型本身在承受邊界靜荷載的同時受到了來自洞室周圍方向的動荷載，如爆炸產生的沖擊地壓、爆炸波、劇烈地震波等。液壓加載方式為模型提供等比尺的邊界靜荷載，一旦動荷載發生，模型迅速產生裂縫、塌落等高烈度破壞，伴隨著破壞模型邊界可能發生位移進而導致模型與液壓缸活塞前端傳力板發生分離，液壓缸產生同樣的位移需要液體的迅速補充。事實上由于液體的不可壓縮性和液壓傳動的遲滯性，無法及時補充液壓油，液壓缸內高壓液體的補充速度遠遠跟不上模型破壞的速度，于是在液壓油完全補充之前這一段時間內模型的邊界條件實際上發生了巨大的變化，即靜荷載的丟失，這與工程實際破壞過程中的邊界條件不符，最終將導致模型的破壞與工程中結構的實際破壞情況存在較大差異，不能準確模擬工程破壞的真實情況。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明提供一種快速氣液復合自動補償加載的方法及自動補償加載器。

為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

一種快速氣液復合自動補償加載器，包括：帶分割環的加載器缸筒、單向的工作活塞、自由活塞；所述帶分割環的加載器缸筒共分為三個腔室，分別依序為填充氣體的上腔室、填充油液的中腔室和填充氣體的下腔室；所述填充氣體的上腔室和填充氣體的下腔室分別設置有連接氣體管路的進氣口；填充氣體的上腔室內進氣口一端設置有自由活塞，填充油液的中腔室內一端設置有定位環，定位環的一端設置有連接液體管路的進油口；填充油液的中腔室內另一端設置有工作活塞；工作活塞的活塞桿頭穿過填充氣體的下腔室與加載器壓頭固定連接；加載器壓頭另一端與模型試件相連。

一種快速氣液復合自動補償加載器，所述填充氣體的上腔室進氣口氣體管路上設置有上腔室出氣口電磁閥開關、上腔室進氣口電磁閥開關、上腔室壓力變送器。

一種快速氣液復合自動補償加載器，所述填充氣體的下腔室進氣口氣體管路上設置有下腔室出氣口電磁閥開關、下腔室進氣口電磁閥開關、下腔室壓力變送器。

一種快速氣液復合自動補償加載器，所述填充油液的中腔室進油口液壓管路上設置有中腔室進氣口電磁閥開關、中腔室壓力變送器。

一種快速氣液復合自動補償加載的方法，采用單個氣液復合加載裝置的氣壓調節，調節氣液復合的壓力補充速度，其步驟如下：

1）、首先向下腔內充入氣體介質，氣體推動工作活塞至分隔環處，之后，放置模型于工作臺；

2）、在單個氣液復合加載裝置的上腔進氣口A充入氣體介質，使自由活塞3運動至分隔環處，當壓力為P：1—20mp停止充氣；

3）、在單個氣液復合加載裝置的中腔進油口B充油，推動工作活塞，使加載器壓頭與模型試件接觸；

此時，打開下腔室的出氣孔，讓下腔室的氣體介質與大氣連通，避免快速的破壞不會再使下腔室內產生過大的被動壓力；

4）、當中腔進油口B繼續充油，使上腔室的氣體壓縮，隨著油壓的逐漸增加，活塞行程逐漸加大，同時，推動工作活塞對模型試件施加荷載；

5）、當模型試件發生輕微局部開裂或破壞時，中腔室的油壓瞬間迅速下降，上腔室的壓縮氣體快速膨脹，使油缸迅速產生向前的位移，從而讓中腔室內的壓力保持穩定，模型試件邊界的壓力P不變。

一種快速氣液復合自動補償加載的方法，所述單個氣液復合加載裝置通過數個組合，構成氣液復合加載裝置群，用于對大型巖土工程模型試件的多個面進行加載。

一種快速氣液復合自動補償加載的方法，所述第3）步驟的：此時，打開下腔室的出氣孔，讓下腔室的氣體介質與大氣連通，避免快速的破壞不會再使下腔室內產生過大的被動壓力，還能夠用在第4）步驟。

由于采用如上所述的技術方案，本發明具有如下優越性：

一種快速氣液復合自動補償加載的方法及自動補償加載器，利用高壓氣體的膨脹來快速補償壓力損失，以保證模型發生快速破壞時實驗裝置迅速補壓，實現模型邊界靜荷載基本穩定，通過調整各個腔體內的壓力參數和位移參數來最終實現準確地模擬模型發生快速變形破壞時的真實情況。