[實用新型]一種模擬連續沖擊加載的試驗裝置

有效

• 申請號: 201320071167.8
• 申請日: 2013-02-07
• 公開（公告）號: CN203101201U
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 王眾;劉軍
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N3/303
• 分類號: G01N3/303
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 彭英

本實用新型涉及一種模擬連續沖擊加載的試驗裝置，屬于沖擊荷載技術領域。

在巖土工程，經常涉及到沖擊荷載的問題，例如，拆除爆破施工中的結構倒塌觸地、地基加固中的強夯施工、礦山開采中的臺階爆破以及隧道開挖過程中的預裂爆破和光面爆破等，這些沖擊荷載的能量以沖擊波的形式傳播到所接觸的材料，這些材料主要為巖石和土。上述這些沖擊荷載均涉及到率效應問題，即傳統的落錘試驗無法模擬，需要能夠模擬多次沖擊的試驗裝置。在實際工程中，如果涉及到沖擊荷載的問題，就需要對采用沖擊荷載的方法進行評價，也就是在沖擊荷載作用下，巖石和土的力學行為及破壞現象，例如，拆除爆破工程施工中的結構倒塌觸地是否會引起地表破壞、液化、塌陷，強夯施工中夯擊次數及夯錘質量對土體固結效果的影響等問題。

由于本試驗裝置所研究的內容涉及到工程效益和人類的生產生活安全，已引起許多學者的關注，并做了大量研究，但主要集中在數值模擬方面，在試驗方面的研究較少。數值模擬是現在工程技術領域較為權威的分析方法，該方法的計算理論及計算方法已趨于完善，但該方法的計算結果精度與參數的選取密切相關。目前，數值模擬中的參數選取主要依靠實驗室試驗和現場試驗，由于現場試驗需要大量經費，不是選取參數的常規手段，所以大量采用實驗室試驗。模擬沖擊荷載的試驗裝置主要為常規落錘試驗、霍普金森桿試驗（SHPB），這兩種試驗方法只能夠模擬單次沖擊，所取得的參數與實際工程不符。

落錘試驗是一個方法簡單、成本低、效果理想的試驗方法，該試驗方法起源于上個世紀，一直沿用至今。目前，很多學者想通過對常規落錘試驗進行改進，來滿足各類試驗要求。本實用新型專利也是通過對常規落錘試驗進行改進，由單一落錘擴展成多落錘，以此來模擬沖擊加載，這個思路已經被提出了很長時間，現有的具體改進方式均是通過設置多個落錘或反復升降單個落錘，該方法在模擬沖擊遠區（距離沖擊點較遠處）介質（巖石、土等材料）的力學行為及破壞現象方面效果顯著，但無法模擬沖擊近區（沖擊點附近）介質。

綜上所述，需要一種能夠模擬連續沖擊加載的試驗裝置。

本實用新型專利是為了解決上述連續沖擊加載模擬的問題，提供了一種能夠施加多次、連續、不同能量和不同沖量沖擊的試驗裝置，并通過放置蓋板來保證試驗材料所受到的荷載為均布荷載，消除了由于應力集中而對試驗產生的影響，試驗裝置對試驗對象沒有過多限制，主要為散體材料、土巖石試樣、鋼筋混凝土試樣等巖土工程所涉及的材料。

本實用新型為解決上述技術問題提出的技術方案是：一種模擬連續沖擊加載的試驗裝置，其特征在于:包括鋼桁架、滾軸、繩索以及落錘，所述鋼桁架與滾軸之間通過滾軸支座連接在一起；所述落錘包括中心落錘和一個以上的實心套環，且所述實心套環按直徑由小到大的順序依次套在中心落錘上，同時所述中心落錘、實心套環均通過繩索與滾軸傳動連接；還包括盛放實驗對象的鋼桶，所述鋼桶與落錘相對設置；同時所述鋼桶內設置有用于覆蓋實驗對象的蓋板。

本實用新型為解決上述技術問題提出的技術方案是：一種模擬連續沖擊加載的試驗裝置，其特征在于:包括鋼桁架、滾軸、繩索以及落錘，所述鋼桁架與滾軸之間通過滾軸支座連接在一起；所述落錘包括中心落錘和一個以上的實心套環，且所述實心套環按直徑由小到大的順序依次套在中心落錘上，同時所述中心落錘、實心套環均通過繩索與滾軸傳動連接；還包括盛放實驗對象的鋼桶，所述鋼桶與落錘相對設置；同時所述鋼桶內設置有用于覆蓋實驗對象的蓋板。

優選的：所述滾軸上設置有繩索凹槽，所述繩索纏繞在繩索凹槽內。

優選的：所述實心套環的個數為4個。

優選的：所述中心落錘與各實心套環的質量均相等，且???????????????????????????????????????????????,其中R1為中心落錘的半徑，Rn為第n個實心套環的半徑。

本實用新型的一種模擬連續沖擊加載的試驗裝置，相比現有技術，具有以下有益效果：由于設置有鋼桁架、滾軸、繩索以及落錘，所述鋼桁架與滾軸之間通過滾軸支座連接在一起；所述落錘包括中心落錘和一個以上的實心套環，且所述實心套環按直徑由小到大的順序依次套在中心落錘上，同時所述中心落錘、實心套環均通過繩索與滾軸傳動連接；還設置有盛放實驗對象的鋼桶，所述鋼桶與落錘相對設置；同時所述鋼桶內設置有用于覆蓋實驗對象的蓋板，因此能夠施加多次、連續、不同能量和不同沖量沖擊的試驗裝置，并通過放置蓋板來保證試驗材料所受到的荷載為均布荷載，消除了由于應力集中而對試驗產生的影響，試驗裝置對試驗對象沒有過多限制，主要為散體材料、土巖石試樣、鋼筋混凝土試樣等巖土工程所涉及的材料。