[發(fā)明專(zhuān)利]半球形理想膠結(jié)顆粒接觸抗剪、抗彎、抗扭測(cè)試裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510032983.1
• 申請(qǐng)日: 2015-01-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104614258B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣明鏡;金樹(shù)樓;劉蔚;張寧
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N3/24
• 分類(lèi)號(hào): G01N3/24;G01N3/20;G01N3/22
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司31225
• 代理人: 葉敏華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種抗剪、抗扭測(cè)試裝置，尤其是涉及一種半球形理想膠結(jié)顆粒接觸抗剪、抗彎、抗扭測(cè)試裝置。

背景技術(shù)

基礎(chǔ)工程與地下工程中常常遇到砂土地基。目前分析砂土這種離散型顆粒材料常采用離散單元法。離散單元法的關(guān)鍵之處是顆粒之間的接觸力學(xué)，即接觸本構(gòu)關(guān)系。離散單元法已經(jīng)成功用于干砂等非膠結(jié)顆粒材料力學(xué)行為的數(shù)值模擬。但現(xiàn)場(chǎng)的天然砂土與干砂有一些截然不同的力學(xué)行為，這是因?yàn)榇蟛糠痔烊簧巴辆哂形⒂^結(jié)構(gòu)性，即土顆粒之間存在膠結(jié)物。通過(guò)試驗(yàn)來(lái)建立膠結(jié)顆粒接觸力學(xué)，可以實(shí)現(xiàn)天然砂土的離散元數(shù)值模擬，為基礎(chǔ)工程與地下工程設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。現(xiàn)有的試驗(yàn)只測(cè)定了膠結(jié)顆粒接觸點(diǎn)在線性均布法向壓力下剪切和彎轉(zhuǎn)時(shí)的力學(xué)特性，而未能實(shí)現(xiàn)測(cè)定膠結(jié)顆粒接觸點(diǎn)在集中點(diǎn)荷載法向壓力下膠結(jié)顆粒接觸點(diǎn)剪切、彎轉(zhuǎn)、扭轉(zhuǎn)的力學(xué)特性。

中國(guó)專(zhuān)利CN 101393093A公布了一種膠結(jié)顆粒接觸抗剪、抗扭測(cè)試裝置，包括L形的零件一、Z形的零件二，零件一由水平部(11)和垂直部(12)組成，零件二由第一垂直部(21)、第一水平部(22)和第二垂直部(23)組成，零件二的第一水平部(22)與零件一的水平部(11)的相對(duì)面(6)為水平方向，零件二和零件一的相對(duì)面(6)上分別設(shè)置可以固定膠結(jié)顆粒的固定裝置(71、72)，其中心連線為豎直方向。采用這樣的結(jié)構(gòu)，可以精確測(cè)定膠結(jié)顆粒接觸點(diǎn)在不同線性均布法向壓力下剪切和彎轉(zhuǎn)的力學(xué)特性。但是上述裝置只適用于圓柱形膠結(jié)顆粒在線性均布法向壓力下剪切、彎轉(zhuǎn)力學(xué)特性測(cè)試，而不適合于半球形膠結(jié)顆粒在集中點(diǎn)荷載法向壓力下剪切、彎轉(zhuǎn)、扭轉(zhuǎn)、彎扭力學(xué)特性測(cè)試。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的半球形理想膠結(jié)顆粒接觸抗剪、抗彎、抗扭測(cè)試裝置，采用該裝置，可以精確測(cè)定半球形理想膠結(jié)顆粒接觸點(diǎn)在不同法向壓力下剪切、彎轉(zhuǎn)、扭轉(zhuǎn)、彎扭的接觸力學(xué)特性。這對(duì)于建立膠結(jié)顆粒的微觀接觸本構(gòu)理論是很重要的。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種半球形理想膠結(jié)顆粒接觸抗剪、抗彎、抗扭測(cè)試裝置，包括上下對(duì)齊的上夾持件與下夾持件，所述的上夾持件下側(cè)開(kāi)設(shè)有上槽口，所述的下夾持件的上側(cè)開(kāi)設(shè)有下槽口，所述的上槽口與下槽口相連通，并形成夾持半球形理想膠結(jié)顆粒的夾持空間，所述的上夾持件與下夾持件的外側(cè)均設(shè)有用于施力的施力件。

所述的上夾持件包括上頂板與連接在上頂板兩側(cè)的兩個(gè)上側(cè)面板，兩個(gè)上側(cè)面板與上頂板之間圍合形成上槽口；

所述的下夾持件包括下頂板與連接在下頂板兩側(cè)的兩個(gè)下側(cè)面板，兩個(gè)下側(cè)面板與下頂板之間圍合形成下槽口。

所述的上槽口與下槽口為鏡像對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。

所述的上槽口上部為矩形槽，下部為梯形槽，且矩形槽與梯形槽上下貫通。

所述的上頂板與下頂板的中心處均開(kāi)設(shè)有豎直向螺紋通孔；所述的豎直向螺紋通孔內(nèi)設(shè)置有對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，所述的對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)伸入到上槽口或下槽口內(nèi)；

所述的對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)為設(shè)置在豎直向螺紋通孔內(nèi)的暗螺絲。當(dāng)暗螺絲穿過(guò)螺紋通孔，一半留在通孔內(nèi)，一半伸入上槽口或下槽口中，試驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)可以保證半球體膠結(jié)試樣正好卡在上夾持件與下夾持件的中間，從而使得半球體間膠結(jié)物的中心與剪彎扭裝置的中心重合。

所述的上側(cè)面板與下側(cè)面板上分別設(shè)有用于設(shè)置暗螺絲的水平向螺紋通孔。水平向螺紋通孔及內(nèi)部的暗螺絲用來(lái)保證半球體膠結(jié)試樣與剪彎扭裝置的緊密貼合，只有半球體膠結(jié)試樣與剪彎扭裝置之間沒(méi)有滑動(dòng)或者轉(zhuǎn)動(dòng)，才能實(shí)現(xiàn)作用力在試驗(yàn)加載儀器、剪彎扭輔助裝置、半球體膠結(jié)試樣的有效傳遞。所述的兩個(gè)上側(cè)面板高度相等，所述的兩個(gè)下側(cè)面板高度不等，所述的上側(cè)面板與下側(cè)面板上下對(duì)齊，且中間形成兩個(gè)高度不等的間隙。

所述的上頂板的外側(cè)正中心處設(shè)有第一凹槽，其中一個(gè)上側(cè)面板外側(cè)設(shè)有第二凹槽、第三凹槽及第四凹槽，其中第二凹槽位于上側(cè)面板上部，第三凹槽與第四凹槽位于上側(cè)面板下部；另一個(gè)上側(cè)面板外側(cè)設(shè)有第六凹槽、第七凹槽及第八凹槽，其中第六凹槽與第七凹槽位于上側(cè)面板上部，第八凹槽位于上側(cè)面板下部；所述的下頂板的外側(cè)正中心處設(shè)有第五凹槽；

所述的施力件設(shè)置在上述各凹槽內(nèi)。

所述的施力件包括底座、膠囊形柱體及緊固件，所述的膠囊形柱體垂直固定在底座上，所述的底座通過(guò)緊固件固定在各凹槽內(nèi)，所述的膠囊形柱體垂直位于各凹槽的外側(cè)。

各凹槽形狀均為矩形。