[發明專利]離心式土壤切向粘附摩擦力測試裝置及其測試計算方法

有效

• 申請號: 201710360053.8
• 申請日: 2017-05-20
• 公開（公告）號: CN106996844B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 李俊偉;馬云海;王慧鑫;禹江濤;周志剛;毛春昱;石要武;端木令堅
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00
• 代理公司: 長春市四環專利事務所(普通合伙) 22103
• 代理人: 張建成

1.一種離心式土壤切向粘附摩擦力的測試計算方法，其特征在于：其測試裝置是由均質旋轉圓盤(1)、最小單片機系統(2)、連接鍵(3)、調速電機(4)、電機固定架(5)和固定螺栓(6)組成，最小單片機系統(2)固定設置在均質旋轉圓盤(1)上，均質旋轉圓盤(1)通過連接鍵(3)固定設置在調速電機(4)上端，調速電機(4)固定設置在電機固定架(5)上，電機固定架(5)通過固定螺栓(6)固定在工作臺面上；

所述均質旋轉圓盤(1)上設置有兩根漆包導線(7)、觸土試件安放槽(10)和單片機安放槽(11)，一根漆包導線(7)的一端連接最小單片機系統(2)的輸出端，另一端連接在觸土試件(9)上端，另一根漆包導線(7)的一端連接在最小單片機系統(2)的輸入端，另一端連接在被測土壤(8)上端，單片機安放槽(11)設置在均質旋轉圓盤(1)中心處，觸土試件安放槽(10)設置在均質旋轉圓盤(1)邊緣處，觸土試件安放槽(10)的厚度小于均質旋轉圓盤(1)厚度；

所述單片機安放槽(11)設置在調速電機(4)軸桿與均質旋轉圓盤(1)中心孔的固定處，所述單片機安放槽(11)為矩形；

所述均質旋轉圓盤(1)的材料為有機玻璃或者鋼制品；

所述的調速電機(4)的轉速范圍上限為10000r/min；

該測試計算方法，具體步驟如下：

一、設定均質旋轉圓盤(1)的半徑為R₀，其中0.1m＜R₀＜1m，厚度為h₀，其中0＜h₀＜0.05m，單片機安放槽(11)長寬范圍為l₁＜0.04m,b₁＜0.04m，深度h₁＜0.01m；

將觸土試件安放槽(10)設置在均質旋轉圓盤(1)邊緣距均質旋轉圓盤(1)中心為R_i的距離處，其中0＜R_i＜R₀，觸土試件安放槽(10)的長寬尺寸范圍分別為l₂≤0.05m,b₂≤0.05m，深度h₂＜0.01m；

二、利用調速電機(4)帶動均質旋轉圓盤(1)以大于30r/min的轉速作勻速旋轉運動，在距離均質旋轉圓盤(1)中心位置R_i處的位置在均質旋轉圓盤(1)上固定一觸土試件(8)，觸土試件安放槽(10)的厚度小于觸土試件的厚度，讓被測土壤以自然或者壓實的狀態按可計算接觸面積的形狀均勻鋪展在觸土試件上表面，啟動調速電機(4)，則土壤在觸土試件(9)表面隨均質旋轉圓盤(1)一起作勻速旋轉運動，通過控制調速電機(4)的轉速，讓調速電機(4)以增速的方式旋轉，當轉速達到n_ir/min時，其中n_i＞30r/min，土壤從觸土試件(9)上沿著圓周運動的切向方向脫離觸土試件(9)瞬間，記錄調速電機(4)的轉速，則被測土壤與其對應的觸土試件(9)之間的切向粘附摩擦力可由公式：計算得到，式中：

F_τf為被測土壤與觸土試件(9)之間的切向粘附摩擦力，單位：N；

M為被測土壤的重量，可由電子秤精量測定，單位：kg；

R_i為觸土試件(9)的中心與圓盤中心之間的距離，單位：m；

n_i為電機的轉速，單位：r/min。