[發(fā)明專利]一種側向雙軸加載試驗裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711446285.1
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108007763B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發(fā)明（設計）人: 虞松;李邦翔;蔡衛(wèi)兵;朱維申;薛翊國;魏超
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/12
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 任歡

本發(fā)明公開了一種側向雙軸加載試驗裝置及方法，它解決了現(xiàn)有技術中真三軸試驗存在偏心的問題，具有對試件施加均勻雙向載荷的有益效果，其方案如下：一種側向雙軸加載試驗裝置，包括底板，表面可設置試件；第一加載單元和第一測力單元，二者相對設置并設于底板；第二加載單元和第二測力單元，二者相對設置并設于底板，第二加載單元與第一加載單元垂直設置，第一加載單元、第一測力單元、第二加載單元和第二測力單元均圍繞試件設置。

技術領域

本發(fā)明屬于工程材料，結構變形以及力學實驗技術領域，特別是涉及一種側向雙軸加載試驗裝置及方法。

背景技術

通過地質力學模型試驗或室內試驗研究巖土體的力學性質是巖土工程專業(yè)中非常重要的研究手段，例如研究巖土體抗壓強度的三軸壓縮試驗，在試驗中，對巖土體模型施加荷載的軸向合力是否交于一點是非常重要的環(huán)節(jié)，這一過程通常是利用液壓控制系統(tǒng)推動油缸活塞加載板對模型表面施加作用力來實現(xiàn)的。因此，液壓控制系統(tǒng)的三向軸向加載性能對試驗的實施與結果有著決定性的影響。

隨著我國工程技術的不斷發(fā)展，對設備能力和技術有了更高的要求。在實際應用中，許多試驗要求液壓控制系統(tǒng)能夠得到巖土體在三軸加載下的力學參數(shù)，針對于高精度三軸加載試驗裝置的開發(fā)也刻不容緩。目前國內使用的大多數(shù)三軸加載試驗裝置是偽三軸試驗裝置，即施加的側向圍壓相等，這與大多數(shù)的工程實況不符；高精度真三軸試驗裝置造價頗高，應用范圍受限，此外，較為廉價的真三軸試驗裝置大多采用焊接連接，由于存在焊接應力和鋼板定位不準的情況，使得三軸加載方向上合力與各自的反力均不在同一條直線上，真三軸試驗裝置便存在偏心加載作用，使得試驗裝置在加載的過程中對試件施加了扭矩，從而產生了剪應力，原來的簡單軸向應力狀態(tài)會轉化成復雜的應力狀態(tài)，而一般試件多為脆性材料，對剪應力和拉應力較為敏感，因此由于存在扭矩對試件產生的剪應力作用，試件的破壞強度低于軸向應力下的破壞強度，在相同荷載作用下，試件的變形量大于軸向應力狀態(tài)下的變形量，試件的整體力學性能都下降了，對試驗結果有很大影響。此外，當試驗荷載逐漸增大時，最終的承載組件必將產生彈性變形能，由于整個實驗裝置的最終承載組件只有一側與底座是剛性連接，彈性變形能得不到釋放，原先均勻的軸向荷載會出現(xiàn)沿豎直面不均勻的情況，使試驗產生偏心荷載，進而產生偏心應力，試件的力學性能變差。

因此，需要對一種側向雙軸加載試驗裝置進行新的研究設計。

發(fā)明內容

為了克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種側向雙軸加載試驗裝置，該裝置通過螺栓連接，形成整體裝配式結構，保證施加在試件表面的荷載合力精準交于一點，整個實驗裝置在加載方向上保持了一定的柔性，不會使作用在試件表面的荷載因裝置本身的彈性變形能得不到釋放而出現(xiàn)沿豎直面不均勻的情況，故在整個實驗加載的過程中，作用在試件表面的荷載始終是均勻軸向的。

一種側向雙軸加載試驗裝置的具體方案如下：

一種側向雙軸加載試驗裝置，包括：

底板，表面可設置試件；

第一加載單元和第一測力單元，二者相對設置并設于底板；

第二加載單元和第二測力單元，二者相對設置并設于底板，第二加載單元與第一加載單元垂直設置，第一加載單元、第一測力單元、第二加載單元和第二測力單元均圍繞試件設置；

第一測力單元包括可與試件接觸的第一反力板，第一反力板的側部設置第一力傳感器，第一力傳感器與用于確定第一力傳感器位置的第一定位部件連接，第一定位部件與第一立板連接，第一立板與底板固連。

該試驗裝置實現(xiàn)對試件兩個方向的軸向加載，通過第一加載單元、第一測力單元、第二加載單元和第二測力單元相互間隔90°設置，避免對試件偏心加載，保證了試驗結果的準確性。

進一步地，所述第一反力板與第一力傳感器之間設置第一過渡部件，通過第一過渡部件的設置避免對第一力傳感器的破壞，同時第一過渡部件的尺寸與試件的尺寸相適應，通過調整第一過渡部件的尺寸以滿足不同試件尺寸的試驗要求。