[發(fā)明專(zhuān)利]墜落撞擊式模型試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810060677.2
• 申請(qǐng)日: 2018-01-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108387356B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-11-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王菁莪;劉清秉;崔德山;駱進(jìn);項(xiàng)偉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)
• 主分類(lèi)號(hào): G01M7/08
• 分類(lèi)號(hào): G01M7/08
• 代理公司: 42238 武漢知產(chǎn)時(shí)代知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 曹雄;金慧君<國(guó)際申請(qǐng)>=<國(guó)際公布>=

本發(fā)明公開(kāi)了墜落撞擊式模型試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，包括緩沖盒、模型盒、提升系統(tǒng)、加速度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述緩沖盒位于所述模型盒的下方，與所述模型盒緊密連接；所述提升系統(tǒng)連接在所述模型盒的上方，上下移動(dòng)所述模型盒；所述加速度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)位于所述模型盒的側(cè)面，監(jiān)測(cè)模型盒墜落后撞擊過(guò)程的加速度與時(shí)間；試驗(yàn)步驟主要包括撞擊時(shí)間標(biāo)定、建立模型、系統(tǒng)提升、墜落撞擊與數(shù)據(jù)處理。裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，利用該試驗(yàn)裝置與試驗(yàn)方法可開(kāi)展巖土體及其他材料的縮小尺寸模型試驗(yàn)，試驗(yàn)成本相對(duì)較低，試驗(yàn)步驟簡(jiǎn)易，可廣泛用于各類(lèi)涉及巖土力學(xué)相關(guān)的實(shí)際工程項(xiàng)目與科學(xué)研究領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于巖土力學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及墜落撞擊式模型試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)

巖土力學(xué)研究中廣泛采用各種物理模型試驗(yàn)開(kāi)展原位大尺寸巖土體的物理力學(xué)性質(zhì)研究。相關(guān)技術(shù)中，離心模型試驗(yàn)方法采用將等比例縮小的物理模型至于高速旋轉(zhuǎn)的離心機(jī)中，根據(jù)離心力與重力等價(jià)的原理，使模型置于設(shè)計(jì)的模擬重力加速度的狀態(tài)中開(kāi)展試驗(yàn)。當(dāng)1/n倍等比例縮小的模型被置于n倍加速度狀態(tài)下時(shí)，模型與原型的應(yīng)力應(yīng)變性質(zhì)與破壞機(jī)理相同，從而可以較好的模擬原型的特征，為實(shí)際巖土力學(xué)問(wèn)題的分析提供真實(shí)可靠的參考數(shù)據(jù)。但發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，離心模型試驗(yàn)方法的適用范圍與試驗(yàn)效果主要依賴(lài)離心模型裝置的規(guī)模與功能；而大尺寸且多功能的高端離心機(jī)價(jià)格昂貴，維護(hù)成本較高，且設(shè)計(jì)制造過(guò)程復(fù)雜，不能進(jìn)行大規(guī)模的廣泛使用。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種可實(shí)現(xiàn)多種功能、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適合大規(guī)模廣泛使用的墜落撞擊式模型試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例采用的技術(shù)方案是，墜落撞擊式模型試驗(yàn)裝置，包括緩沖盒、模型盒、提升系統(tǒng)、加速度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述緩沖盒位于所述模型盒的下方，與模型盒緊密連接；所述提升系統(tǒng)連接在所述模型盒的上方，上下移動(dòng)所述模型盒；所述加速度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)位于所述模型盒的側(cè)面，監(jiān)測(cè)模型盒墜落撞擊過(guò)程的加速度和時(shí)間。

優(yōu)選地，所述緩沖盒為內(nèi)部填充大密度碎散顆粒材料的密閉六面體金屬盒。

優(yōu)選地，所述模型盒采用透明材質(zhì)，頂面開(kāi)口，四個(gè)側(cè)面與底面密封連接，相鄰所述側(cè)面可拆式密閉連接；所述模型盒與所述緩沖盒連接處設(shè)有滾輪。

優(yōu)選地，所述提升系統(tǒng)包括卷?yè)P(yáng)機(jī)、離合器與稱(chēng)重傳感器，所述卷?yè)P(yáng)機(jī)依次與所述稱(chēng)重傳感器、離合器連接，所述離合器與所述模型盒連接。

優(yōu)選地，所述加速度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括彈簧秤與砝碼，所述彈簧秤位于所述模型盒的側(cè)面上，所述砝碼與所述彈簧秤連接。

優(yōu)選地，還包括底座和滑動(dòng)框架，所述底座與所述滑動(dòng)框架固定連接；所述卷?yè)P(yáng)機(jī)固定于所述滑動(dòng)框架的頂端；滾輪沿所述滑動(dòng)框架上下移動(dòng)。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種采用所述墜落撞擊式模型試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，包括以下步驟：

(1)撞擊時(shí)間標(biāo)定；在所述模型盒中裝入與待測(cè)物理模型質(zhì)量相等的巖土材料，通過(guò)提升系統(tǒng)將模型盒與緩沖盒提升至不同的高度后斷開(kāi)，所述模型盒、緩沖盒自由墜落停止時(shí)，讀取所述加速度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的讀數(shù)，計(jì)算墜落撞擊的時(shí)間；

(2)建立模型；按需模擬的巖土原型尺寸與結(jié)構(gòu)等比例縮小至所述模型盒的尺寸建立待測(cè)試模型；

(3)系統(tǒng)提升；根據(jù)撞擊時(shí)間標(biāo)定參數(shù)與試驗(yàn)設(shè)計(jì)加速度值，計(jì)算待測(cè)試模型的設(shè)計(jì)提升高度，通過(guò)提升系統(tǒng)將裝有待測(cè)試模型的模型盒與緩沖盒提升至設(shè)計(jì)提升高度；

(4)墜落撞擊；斷開(kāi)模型盒與離合器連接，所述模型盒與緩沖盒自由墜落停止時(shí)，讀取所述加速度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的讀數(shù)；

(5)數(shù)據(jù)處理；待測(cè)試模型墜落撞擊試驗(yàn)結(jié)束后，通過(guò)對(duì)比與量測(cè)待測(cè)試模型墜落撞擊前后的變形破壞狀態(tài)，分析原型在相同邊界條件狀態(tài)中的變形破壞規(guī)律。