[實用新型]光彈顆粒流動剪切柔性邊界試驗裝置

有效

• 申請號: 201520156528.8
• 申請日: 2015-03-19
• 公開（公告）號: CN204556368U
• 公開（公告）日: 2015-08-12
• 發明（設計）人: 鄭虎;王錦國;周志芳;趙燕容;朱旭芬
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00;G01N21/23
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

一種試驗裝置，特別是一種光彈顆粒流動剪切柔性邊界試驗裝置。

背景技術

我國領土遼闊、人口眾多，又是一個多山國家，山地、高原和丘陵占我國國土面積的高達69%，每年都會有大量的滑坡和泥石流等巖土顆粒流動所致的地質災害發生。研究巖土顆粒材料流動特性對揭示滑坡、泥石流地質災害的破壞機理以及山區建筑場地的選址研究有著重要的意義。目前，傳統的基于光彈測試技術的巖土顆粒材料力學特性研究試驗裝置均采用剛性邊界。由于巖土顆粒材料在發生流動過程中上部荷載并不會發生變化，且無變形的限制。因此采用傳統的光彈顆粒試驗裝置研究巖土顆粒流動問題便會無法避免由于巖土顆粒材料流動過程中出現的應力集中現象，將會在很大程度上影響試驗結果，使得測得的剪應力偏大，從而影響工程的安全性。

實用新型內容

為解決現有技術的不足，本實用新型的目的在于提供一種結構簡單，功能強大，試驗效果好的光彈顆粒流動剪切柔性邊界試驗裝置，解決了過去只能通過剛性邊界研究巖土體顆粒材料破壞而不能真實的反應實際工程中巖土顆粒材料流動過程，此外，通過觀測光彈顆粒的光彈效應可以適時觀測細觀尺度下顆粒材料的力鏈演化特征并且傳感器可以重復利用，節省成本。

為了實現上述目標，本實用新型采用如下的技術方案：

光彈顆粒流動剪切柔性邊界試驗裝置,包括：放置光彈顆粒材料的剪切室，控制剪切室的流動剪切速率的驅動組件，連接于剪切室的圍壓控制裝置,測試剪切室內光彈顆粒流動數據的數據采集裝置，剪切室包括：剪切室本體，置于剪切室本體的側邊的水箱，延伸于剪切室本體的側邊的邊界。

前述的光彈顆粒流動剪切柔性邊界試驗裝置,邊界組成有：位于水箱與顆粒接觸的一邊的橡皮膜，位于其余三邊的硬質邊界。

前述的光彈顆粒流動剪切柔性邊界試驗裝置,圍壓控制裝置包括：壓力控制機，連接于壓力控制機與橡皮膜之間的閥門。

前述的光彈顆粒流動剪切柔性邊界試驗裝置,數據采集裝置包括；置于剪切室下的光源，置于光源與剪切室之間的第一偏振片，置于剪切室上的分光鏡，鏡頭對準分光鏡一面的第一相機，鏡頭對準分光鏡另一面的第二相機，置于第一相機與分光鏡之間的第二偏振片。

前述的光彈顆粒流動剪切柔性邊界試驗裝置,第一相機垂直于第二相機。

前述的光彈顆粒流動剪切柔性邊界試驗裝置,驅動組件包括：馬達，置于馬達與剪切室之間的扭力感應器。

本實用新型的有益之處在于：本實用新型提供一種結構簡單，功能強大，試驗效果好的光彈顆粒流動剪切柔性邊界試驗裝置，解決了過去只能通過剛性邊界研究巖土體顆粒材料破壞而不能真實的反應實際工程中巖土顆粒材料流動過程，此外，通過觀測光彈顆粒的光彈效應可以適時觀測細觀尺度下顆粒材料的力鏈演化特征并且傳感器可以重復利用，節省成本。

附圖說明

圖1是本實用新型的一種實施例的結構示意圖；

圖2是本實用新型的一種實施例的俯視圖；

圖中附圖標記的含義：

1?剪切室，2?光源，3?第一偏振片，4?分光鏡，5?第一相機，6?第二相機，7?第二偏振片，8馬達，?9?扭力感應器，10?閥門，11?壓力控制機，12?光彈顆粒。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作具體的介紹。

光彈顆粒12流動剪切柔性邊界試驗裝置,包括：放置光彈顆粒12材料的剪切室1，控制剪切室1的流動剪切速率的驅動組件，連接于剪切室1的圍壓控制裝置,測試剪切室1內光彈顆粒12流動數據的數據采集裝置，數據采集裝置包括；置于剪切室1下的光源2，置于光源2與剪切室1之間的第一偏振片3，置于剪切室1上的分光鏡4，鏡頭對準分光鏡4一面的第一相機5，鏡頭對準分光鏡4另一面的第二相機6，置于第一相機5與分光鏡4之間的第二偏振片7。第一相機5垂直于第二相機6。驅動組件包括：馬達8，置于馬達8與剪切室1之間的扭力感應器9。剪切室1包括：剪切室本體，置于剪切室本體的側邊的水箱，延伸于剪切室本體的側邊的邊界。邊界組成有：位于水箱與顆粒接觸的一邊的橡皮膜，位于其余三邊的硬質邊界。圍壓控制裝置包括：壓力控制機11，連接于壓力控制機11與橡皮膜之間的閥門10。本試驗系統利用液壓控制的柔性邊界，顆粒材料流動剪切試驗方法，以橡皮膜內部液體（水或油）的壓力控制光彈顆粒12的圍壓，實現柔性邊界的均布荷載。根據試驗工況調節圍壓至設定值，設定馬達8轉動速度，實現特定剪切速率下有內環轉動所形成的光彈顆粒12流動試驗過程，扭力傳感器開始讀數并存儲，于此同時試樣上部兩臺相機開始同時拍攝顆粒材料的位置信息和光彈效應。