[發(fā)明專(zhuān)利]拉壓環(huán)剪試驗(yàn)儀和拉壓環(huán)剪試驗(yàn)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710545586.3
• 申請(qǐng)日: 2017-07-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107167382A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周輝;姜玥;盧景景;張傳慶;胡大偉;高陽(yáng);陳珺
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01N3/10
• 分類(lèi)號(hào): G01N3/10;G01N3/24
• 代理公司: 北京超凡志成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11371
• 代理人: 王寧寧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及力學(xué)試驗(yàn)裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種拉壓環(huán)剪試驗(yàn)儀和拉壓環(huán)剪試驗(yàn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

巖石的抗剪強(qiáng)度是評(píng)價(jià)巖石力學(xué)性質(zhì)的重要指標(biāo)之一，準(zhǔn)確的獲取強(qiáng)度參數(shù)對(duì)巖體工程具有重要的實(shí)際意義。現(xiàn)階段，巖石抗剪強(qiáng)度主要通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)獲取，主要試驗(yàn)類(lèi)型有：常規(guī)三軸試驗(yàn)、直接剪切試驗(yàn)及楔形剪切試驗(yàn)等。

分析現(xiàn)有的試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)方式，巖石在受剪過(guò)程中剪切面上受力不均勻，且變形具有延遲性，不能準(zhǔn)確反映巖石的剪切強(qiáng)度。在巖石拉壓環(huán)剪試驗(yàn)儀工作過(guò)程中，施加軸力過(guò)程和扭矩的過(guò)程會(huì)相互干擾，導(dǎo)致施加在空心巖樣上的力精度和可靠性降低，對(duì)于試驗(yàn)結(jié)果的獲取具有較大的誤差。

有鑒于此，設(shè)計(jì)制造出一種拉壓環(huán)剪試驗(yàn)儀，能同時(shí)完成軸向拉壓試驗(yàn)以及環(huán)剪試驗(yàn)，既可以獨(dú)立施加軸向載荷、環(huán)剪扭矩，互不干擾，也可以實(shí)現(xiàn)相互耦合的試驗(yàn)，是目前力學(xué)試驗(yàn)裝置技術(shù)領(lǐng)域中急需改善的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種拉壓環(huán)剪試驗(yàn)儀，用于巖石的拉壓環(huán)剪試驗(yàn)。該拉壓環(huán)剪試驗(yàn)儀通過(guò)采用環(huán)形試樣，通過(guò)施加扭力的方式，使得巖石在剪切面上均勻受力且變形均勻；同時(shí)，可以施加軸向拉、壓力，實(shí)現(xiàn)巖石拉、壓、環(huán)剪及相互耦合的試驗(yàn)，對(duì)準(zhǔn)確獲取巖石抗剪強(qiáng)度、殘余強(qiáng)度及變形，改進(jìn)和完善巖石的本構(gòu)關(guān)系，具有重要意義。

本發(fā)明的目的還在于提供一種拉壓環(huán)剪試驗(yàn)系統(tǒng)，包括伺服泵、液壓缸和上述的拉壓環(huán)剪試驗(yàn)儀，該拉壓環(huán)剪試驗(yàn)系統(tǒng)控制精準(zhǔn)，誤差小，可以施加軸向拉、壓力，實(shí)現(xiàn)巖石拉、壓、環(huán)剪及相互耦合的試驗(yàn)，功能完善。

本發(fā)明改善其技術(shù)問(wèn)題是采用以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明提供的一種拉壓環(huán)剪試驗(yàn)儀，所述拉壓環(huán)剪試驗(yàn)儀包括第一框架、第二框架、第一底板、第二底板、軸向活塞桿、扭矩傳力軸、軸力傳感器、扭矩傳感器、上剪切盒、下剪切盒。

所述第一框架固定連接于所述第一底板，所述第二框架固定連接于所述第二底板，所述第一框架位于所述第一底板和所述第二底板之間，所述第二框架位于所述第二底板遠(yuǎn)離所述第一底板的一側(cè)。所述上剪切盒與所述下剪切盒位于所述第二框架內(nèi)，所述上剪切盒與所述下剪切盒之間固設(shè)有試樣，且所述上剪切盒、所述下剪切盒、所述試樣位于同一軸線上。

所述扭矩傳感器設(shè)于所述扭矩傳力軸上。所述扭矩傳力軸的一端固定連接在所述第一底板上，另一端穿過(guò)所述第二底板與所述下剪切盒固定連接，用于將扭矩傳遞至所述試樣。所述軸力傳感器設(shè)于所述軸向活塞桿上，所述軸向活塞桿與所述上剪切盒固定連接，用于為所述試樣施加軸向荷載。

進(jìn)一步地，所述第一框架內(nèi)設(shè)有千斤頂，所述千斤頂固定連接于所述第一框架的兩側(cè)，用于為所述扭矩傳力軸施加扭矩。

進(jìn)一步地，所述第一框架內(nèi)設(shè)有多個(gè)支撐桿，所述支撐桿的兩端分別固定在所述第一框架的兩側(cè)，用于穩(wěn)定所述拉壓環(huán)剪試驗(yàn)儀。

進(jìn)一步地，所述第二框架內(nèi)設(shè)有傳力板，所述傳力板與所述上剪切盒固定連接，所述傳力板的兩端分別與所述第二框架連接，且可沿所述第二框架的內(nèi)壁滑動(dòng)，所述傳力板用于傳遞施加扭矩的反力，保持所述上剪切盒的穩(wěn)定。

進(jìn)一步地，所述第二框架的內(nèi)側(cè)壁設(shè)有直線導(dǎo)軌，所述直線導(dǎo)軌上安裝有與所述直線導(dǎo)軌可相對(duì)滑動(dòng)的滑塊，所述傳力板與所述滑塊固定連接，可沿所述直線導(dǎo)軌滑動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述第一底板、所述第二底板、所述上剪切盒、所述下剪切盒、所述傳力板、所述軸向活塞桿的兩端面及所述扭矩傳力軸的兩端面兩兩相互平行。

進(jìn)一步地，所述千斤頂與所述扭矩傳感器相互平行安裝，且所述千斤頂、所述扭矩傳感器均與所述第一框架的側(cè)壁垂直。所述直線導(dǎo)軌與所述第二框架的側(cè)壁相互平行，所述直線導(dǎo)軌與所述第二底板相互垂直。

進(jìn)一步地，所述第一框架包括兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的第一側(cè)板，所述第一底板安裝于兩個(gè)所述第一側(cè)板之間，所述支撐桿與所述第一側(cè)板通過(guò)螺栓連接。

進(jìn)一步地，所述第二框架包括蓋板和兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的第二側(cè)板，所述第二側(cè)板的一端凸設(shè)有安裝部，所述安裝部與所述第二底板可拆卸地連接；所述蓋板固定連接于所述第二側(cè)板的另一端，所述蓋板上開(kāi)設(shè)有通孔，所述軸向活塞桿穿過(guò)所述通孔與所述上剪切盒連接。

本發(fā)明提供的一種拉壓環(huán)剪試驗(yàn)系統(tǒng)，包括伺服泵、液壓缸和上述的拉壓環(huán)剪試驗(yàn)儀，所述軸向活塞桿設(shè)于所述液壓缸內(nèi)，所述伺服泵與所述液壓缸連接，用于控制所述軸向活塞桿的移動(dòng)。

本發(fā)明提供的拉壓環(huán)剪試驗(yàn)儀和拉壓環(huán)剪試驗(yàn)系統(tǒng)具有以下幾個(gè)方面的有益效果：