[發明專利]一種主動圍壓和爆炸動靜加載實驗裝置

在審

• 申請號: 201810217547.5
• 申請日: 2018-03-08
• 公開（公告）號: CN108375509A
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發明（設計）人: 楊軍;何成龍
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/313
• 代理公司: 北京知呱呱知識產權代理有限公司 11577
• 代理人: 李芙蓉;孫進華

本發明公開了一種主動圍壓和爆炸動靜加載實驗裝置。所述的主動圍壓和爆炸動靜加載實驗裝置包括：實驗裝置、液壓系統裝置、表面應變測量系統、內部應變測量系統。液壓系統裝置、表面應變測量系統和內部應變測量系統通過實驗裝置連接在一起。通過液壓系統裝置實現雙向穩定壓力加載過程，利用楔形塊等過渡裝置使試件所受壓力更加均勻、穩定。通過內置傳感器能夠實現對試件內部響應過程的精準控制，同時消除“邊界效應”對實驗的干擾作用。用內置傳感器和外部的高速拍攝系統，不僅能撲捉試件在組合加載下的變形過程，同時能分析巖石微裂隙的生長及擴展延伸規律。更有利于分析工程實踐中的大變形或宏觀斷裂過程。

技術領域

本發明涉及圍壓加載和爆炸實驗的技術領域，具體涉及一種主動圍壓和爆炸動靜加載實驗裝置。

背景技術

隨著地下工程和軍事設施深度不斷增加，處于高地應力環境中的深部巖石在爆炸強動載作用下的破碎機理研究逐漸引起人們的重視。在巖石受到爆炸等強動載后，初始預應力與爆炸應力波相互疊加、形成復雜的加載環境，巖石在組合加載下產生微裂隙、裂紋貫穿和破碎等現象。

對于巖石在組合加載下產生微裂隙、裂紋貫穿和破碎等現象，通常采用相似模型試驗進行分析。相似模型試驗是將不便于研究的自然現象搬進實驗室進行觀察研究的重要手段和方法?，F有的技術中，主要是利用改進后的分離式霍普金森壓桿(SHPB)裝置，對不同圍壓下巖石材料的動態特性進行實驗研究。通常對圓柱形試件的軸向和環向進行圍壓約束，得到單軸條件下巖石材料的動態本構關系和破壞特征。但由于炸藥爆炸在巖石產生應力波傳播和衰減相對復雜，巖石的動態響應不僅涉及材料的動力學問題，同時結構動力學因素也需考慮。這使得通過現有的技術無法準確分析出巖石材料的動態結構關系和破壞特征。

面對現有技術中對同圍壓下巖石材料的動態特性進行實驗研究的不足，如何才能更加精準分析出巖石材料的動態結構關系和破壞特征是本發明有待解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種主動圍壓和爆炸動靜加載實驗裝置，用以解決現有技術中無法精準分析出巖石材料的動態結構關系和破壞特征的問題。

為實現上述目的，本發明的技術方案為提供一種主動圍壓和爆炸動靜加載實驗裝置。所述的主動圍壓和爆炸動靜加載實驗裝置包括：實驗裝置、液壓系統裝置、應變測試系統裝置。所述的實驗裝置與液壓系統裝置、應變測試系統裝置連接在一起。

所述的實驗裝置包括：主體框架、楔形塊、試件、裝藥柱、內置傳感器、液壓油缸。楔形塊、試件、裝藥柱、內置傳感器、液壓油缸、同步觸發器設置在主框架的內部。

所述的主體框架長方體狀的框架，主框架的內壁上刻有凹槽作為液壓油缸的定位導軌。

所述的液壓油缸設置在主框架的內壁上，液壓油缸有液壓系統裝置連接在一起。液壓系統裝置為液壓油缸提供動力，使得液壓油缸得以水平圍壓和豎直圍壓。

所述的楔形塊設置在主框架內，用于固定加載試驗裝置中的樣片。

所述的試件設置在楔形塊上，在試件的中心位置鉆有直孔。直孔用于放置裝藥柱。試件的“A”部分內側刻有凹槽，用于放置內置傳感器。

所述的內置傳感器設置在試件的凹槽上，內置傳感器收到的信息后，通過將信號采集后進行存儲，并在后期進行動態結構關系和破壞特征進行分析。

所述的液壓系統裝置包括：液壓傳動裝置、壓力傳感器，液壓系統裝置通過壓力傳傳動裝置與實驗裝置的液壓油缸連接在一起。其中液壓傳動裝置為液壓油缸提供動力源，并通過液壓的壓力傳感器進行控制所要實施的載荷大小。

所述的應變測試系統裝置包括：表面應變測量系統、內部應變測量系統。應變測試系統裝置與實驗裝置連接在一起。當實驗裝置模擬爆炸時，模擬爆炸產生的電流會使得應變測量系統接收到信息，實現對試件的動態結構關系和破壞特征進行分析。