[發(fā)明專利]一種測(cè)算土體泊松比的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410254901.3
• 申請(qǐng)日: 2014-06-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103983516B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張宏博;于一凡;宋修廣;吳建清;厲超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/08
• 分類號(hào): G01N3/08;G01B7/16
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司37221
• 代理人: 趙妍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供了一種測(cè)算土體泊松比的新方法，屬于土木工程領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

泊松比是由法國(guó)科學(xué)家最先發(fā)現(xiàn)并提出，他在1829年發(fā)表的《彈性體平衡和運(yùn)動(dòng)研究報(bào)告》一文中，用分子間相互作用的理論導(dǎo)出彈性體的運(yùn)動(dòng)方程，發(fā)現(xiàn)在彈性介質(zhì)中可以傳播縱波和橫波，并且從理論上推演出各向同性彈性桿在受到縱向拉伸時(shí)，橫向收縮應(yīng)變與縱向伸長(zhǎng)應(yīng)變之比是一常數(shù)。故此在材料的比例極限內(nèi)，由均勻分布的縱向應(yīng)力所引起的橫向應(yīng)變與相應(yīng)的縱向應(yīng)變之比的絕對(duì)值稱為泊松比。?

在泊松比的提出近200年的歷史中，測(cè)定材料泊松比的方法層出不窮，現(xiàn)在主要以粘貼應(yīng)變片測(cè)量為主，這種方法在測(cè)量彈性體的泊松比時(shí)十分精確，但對(duì)于一些彈性較弱的材料，用這種方法測(cè)量卻非常困難，比如土體，當(dāng)用粘貼應(yīng)變片的方法測(cè)量土體的泊松比時(shí)，在土體壓縮過(guò)程中，土體易開(kāi)裂變形，應(yīng)變片容易脫落，使測(cè)量實(shí)驗(yàn)無(wú)法正常進(jìn)行。?

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種適用于測(cè)算土體泊松比的新方法，它綜合使用柔性薄鋼圈、電阻式位移計(jì)、基準(zhǔn)支架和壓力機(jī)來(lái)測(cè)算土體的泊松比，這種方法相比于粘貼應(yīng)變片更簡(jiǎn)單易行且比較準(zhǔn)確，但該發(fā)明不適宜測(cè)量半剛性體的泊松比，如巖石等。?

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：?

一種測(cè)算土體泊松比的裝置，包括放置在被測(cè)土柱頂部的上壓板、放置在被測(cè)土柱底部的下壓板和套裝在被測(cè)土柱外圈上的柔性鋼圈，所述的柔性鋼圈的外側(cè)面粘結(jié)一個(gè)測(cè)量土體橫向變形的傳感器I，在所述的上壓板的底部設(shè)有一個(gè)測(cè)量土體豎向變形的傳感器II。?

所述的傳感器I連接一個(gè)套環(huán)；所述的套環(huán)套裝在基準(zhǔn)支架上。?

所述的傳感器II固定在基準(zhǔn)支架。?

所述的傳感器I、傳感器II均為電阻式位移計(jì)。?

所述的傳感器II尖端靠在壓力機(jī)的上壓板上。?

所述的上壓板、下壓板均位于壓力機(jī)上，上壓板對(duì)被測(cè)土柱提供向下的壓力。?

所述的基準(zhǔn)支架與下壓板連接，安裝在上壓板和下壓板的側(cè)面。?

所述的測(cè)算土體泊松比的方法，包括以下步驟：?

(1)準(zhǔn)備一片柔性薄鋼片約40cm長(zhǎng)、1cm寬，將其制成圈狀，并將其側(cè)面與電阻式位移計(jì)I粘結(jié)到一起，并在該電阻式位移計(jì)上粘結(jié)一個(gè)小套環(huán)，再準(zhǔn)備一支電阻式位移計(jì)II，并預(yù)制好一個(gè)基準(zhǔn)支架；?

(2)將預(yù)先制好的基準(zhǔn)支架固定到壓力機(jī)的下壓板上；?

(3)制作圓柱形被測(cè)土柱，成型后備用；?

(4)將固定有電阻式位移計(jì)I的薄鋼圈套于圓柱體試件上，并將其置于壓力機(jī)下壓板上，同時(shí)將電阻式位移計(jì)I的小套環(huán)套于基準(zhǔn)支架上，將另一支電阻式位移計(jì)II固定于基準(zhǔn)支架上，使電阻式位移計(jì)尖端靠在壓力機(jī)上壓板上。?

(5)開(kāi)啟壓力機(jī)，使其壓縮試件，在土體壓縮過(guò)程中記錄電阻式位移計(jì)的變化量，直至土體破壞。?

(6)根據(jù)公式計(jì)算土體的泊松比。?

步驟(6)所述的土體的泊松比的計(jì)算方法如下：?

在材料彈性范圍內(nèi)，橫向線應(yīng)變?chǔ)?sub>橫和豎向應(yīng)變?chǔ)?sub>豎的比值為一常數(shù)，其比值的絕對(duì)值即為材料的泊松比，通常用μ表示，即?

當(dāng)用該發(fā)明裝置測(cè)量土體泊松比時(shí)，由于壓力機(jī)對(duì)被測(cè)土柱的壓縮作用，使被測(cè)土柱產(chǎn)生豎向位移，該位移由壓力機(jī)上壓板處的電阻式位移計(jì)記錄，該值記為Δh，原被測(cè)土柱高度記為h，則被測(cè)土柱的豎向應(yīng)變?yōu)樵嚰呢Q向應(yīng)變必然會(huì)引起土體橫向的變形，該值由位于被測(cè)土柱位置處的電阻式位移計(jì)記錄，記為Δl，原被測(cè)土柱的直徑記為d，則被測(cè)土柱的橫向應(yīng)變?yōu)橛纱丝傻玫奖粶y(cè)土柱的泊松比為：?

本發(fā)明的有益效果如下：?

本發(fā)明利用兩個(gè)電阻式位移計(jì)分別測(cè)量土體的豎向變形和橫向變形，從而推算出土體的泊松比。將有助于解決土體泊松比難測(cè)的問(wèn)題，此外用這種方法測(cè)量土體泊松比相比于粘貼?應(yīng)變片更簡(jiǎn)單易行且比較準(zhǔn)確。?

附圖說(shuō)明

圖1本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)圖；?

圖中：1上壓板2下壓板3柔性薄鋼圈4電阻式位移計(jì)I5小套環(huán)6基準(zhǔn)支架7被測(cè)土柱，8電阻式位移計(jì)I。?

具體實(shí)施方式