[發(fā)明專利]一種用于測試土體單軸拉伸特性的試驗裝置及方法

無效

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• 申請日: 2014-06-06
• 公開（公告）號: CN104062180A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 崔猛;徐奮強;劉鑫;洪寶寧;易進翔
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N1/28
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 張惠忠

1.一種用于測試土體單軸拉伸特性的試驗裝置，其特征在于，包括以下組成部分：

用于為整個裝置提供動力的動力裝置，所述動力裝置包括步進電機（3）與直流電機（4），所述步進電機（3）與直流電機（4）并聯(lián)連接；

用于調(diào)節(jié)電機工作情況的控制器（15）；

用于將電機高速轉(zhuǎn)動力矩轉(zhuǎn)換為低速水平拉力的傳動轉(zhuǎn)換裝置；

用于為試樣提供均勻、穩(wěn)定拉應(yīng)力的拉伸裝置，所述試樣通過制樣模具制得；

用于采集試驗數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集裝置；

用于固定數(shù)據(jù)采集裝置的固定擋板（14）；

其中，所述動力裝置一端與控制器（15）連接，動力裝置另一端同時與傳動轉(zhuǎn)換裝置和拉伸裝置連接；所述數(shù)據(jù)采集裝置一端連接于拉伸裝置上，數(shù)據(jù)采集裝置另一端固定于固定擋板（14）上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于測試土體單軸拉伸特性的試驗裝置，其特征在于，所述步進電機（3）的轉(zhuǎn)速為10-200r/min，直流電機（4）的轉(zhuǎn)速為2800r/min。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于測試土體單軸拉伸特性的試驗裝置，其特征在于，所述傳動轉(zhuǎn)換裝置包括絲桿（8），絲桿（8）一端與動力裝置連接，絲桿（8）另一端與拉伸裝置連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于測試土體單軸拉伸特性的試驗裝置，其特征在于，所述拉伸裝置包括軸向雙導(dǎo)軌（5）、滑動底板（6）及夾具（7），夾具（7）固定在滑動底板（6）上，滑動底板（6）固定在軸向雙導(dǎo)軌（5）上。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于測試土體單軸拉伸特性的試驗裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集裝置包括力傳感器（10）、位移傳感器（11）、應(yīng)變儀（12）及計算機（13），其中所述力傳感器（10）一端安裝在固定擋板（14）上，另一端安裝在滑動底板（6）上；所述位移傳感器（11）安裝在滑動底板（6）的外側(cè)；所述力傳感器（10）、位移傳感器（11）通過應(yīng)變儀（12）與計算機（13）連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于測試土體單軸拉伸特性的試驗裝置，其特征在于，所述制樣模具包括四開模（1）與制樣底板（2），四開模（1）固定在制樣底板（2）上，四開模（1）由左右兩個夾持段模具與設(shè)置在左右兩個夾持段模具中間的上下兩個拉伸段模具組成，拉伸段模具與夾持段模具之間可拆卸式連接；其中，左邊的夾持段模具為第一模具（1-1），右邊的加持段模具為第二模具（1-2），第一模具（1-1）與第二模具（1-2）沿四開模（1）寬度方向的中心線對稱設(shè)置，并且對稱開設(shè)球狀缺口；第一模具（1-1）固定于制樣底板（2）上，第二模具（1-2）在制樣底板（2）上的安裝位置，相對第一模具（1-1）的距離可調(diào)；上下兩個拉伸段模具分別為第三模具（1-3）、第四模具（1-4），第三模具（1-3）、第四模具（1-4）沿四開模（1）長度方向的中心線對稱設(shè)置；第三模具（1-3）與試樣接觸的面和第四模具（1-4）與試樣接觸的面與所述制樣底板（2）的邊緣平行；所述第一模具（1-1）、第二模具（1-2）上的球狀缺口與所述第三模具（1-3）、第四模具（1-4）下邊緣相連，圍合形成制樣腔。

7.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于測試土體單軸拉伸特性的試驗裝置的拉伸方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步，確定試樣尺寸及制樣：根據(jù)試驗方案，通過制樣模具制取不同拉伸段長度的試樣；

第二步，拆模并裝樣：將第一步中的制樣模具開模得到所需試樣，并將試樣固定于拉伸裝置上；

第三步，設(shè)定拉伸速率：通過控制器（15）設(shè)定步進電機（3）的轉(zhuǎn)速以達到試驗方案中要求的拉伸速率；

第四步，檢查并標(biāo)定數(shù)據(jù)采集裝置；

第五步，通過控制器（15）啟動步進電機（3），進行試驗；

第六步，采集并分析數(shù)據(jù)采集裝置所獲取的試驗數(shù)據(jù)。

第七步，暫停步進電機（3），觀察試樣是否破壞或者達到破壞標(biāo)準(zhǔn)，如果試樣還未破壞，重新啟動步進電機（3）直到試樣發(fā)生破壞；

第八步，確定試驗結(jié)束后，停止數(shù)據(jù)的采集與步進電機（3）的工作，更換傳送帶利用直流電機（4）將滑動底板（6）快速復(fù)位。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于測試土體單軸拉伸特性的試驗裝置的拉伸方法，其特征在于，第二步中，在固定試樣時先將試樣的兩端置于夾具（7）中，然后根據(jù)試樣長度調(diào)節(jié)夾具（7）在滑動底板（6）上的安裝位置。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于測試土體單軸拉伸特性的試驗裝置的拉伸方法，其特征在于，第三步中，拉伸速率的范圍為0.005mm/min-0.1mm/min。