[發(fā)明專利]一種測(cè)試材料I型斷裂的懸浮式水平三點(diǎn)彎試驗(yàn)系統(tǒng)及試驗(yàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810601419.0
• 申請(qǐng)日: 2018-06-12
• 公開（公告）號(hào): CN108896409B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 俞昊捷;沈振中;徐力群;張宏偉;江婷;彭家奕;邱莉婷;孔維民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/20
• 分類號(hào): G01N3/20;G01N3/02;G01N3/04
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發(fā)明公開了一種測(cè)試材料I型斷裂的懸浮式水平三點(diǎn)彎試驗(yàn)系統(tǒng)，包括操作平臺(tái)，操作平臺(tái)上安裝有懸浮系統(tǒng)，懸浮系統(tǒng)包括恒定磁力板和懸浮裝置，懸浮裝置均包括夾板底座、電磁控制器、電磁裝置和兩塊試樣夾板。夾板底座的一側(cè)平面上開設(shè)有移動(dòng)槽，兩塊試樣夾板安裝于移動(dòng)槽中，電磁控制器和電磁裝置均安裝于夾板底座的底部。操作平臺(tái)上還設(shè)有夾式引伸計(jì)、加載端、拉壓傳感器、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、伺服加載系統(tǒng)、信號(hào)采集裝置、聲發(fā)射傳感器和固定件。本發(fā)明還公開了本系統(tǒng)的試驗(yàn)方法，通過使試樣在平衡懸浮狀態(tài)下的測(cè)量，可消除由于試樣自重作用導(dǎo)致的試樣底部與墊座接觸面之間的摩擦力，故本試驗(yàn)系統(tǒng)可以更加合理精準(zhǔn)地獲得材料I型斷裂特征。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料I型斷裂的力學(xué)性能檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種測(cè)試材料I型斷裂的懸浮式水平三點(diǎn)彎試驗(yàn)系統(tǒng)及試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)

在常規(guī)垂直三點(diǎn)彎測(cè)試方法中，試樣自重和施加的機(jī)械載荷的方向均在垂直方向，致使引起試樣斷裂的荷載不僅包含了機(jī)械荷載，還包含了試樣自重，故需對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行合理地修正，如扣除由于自重引起的裂縫口張開位移等。對(duì)于土體等一些較軟的材料而言，自重作用會(huì)導(dǎo)致初始預(yù)制裂縫發(fā)生起裂擴(kuò)展現(xiàn)象，致使難以采用常規(guī)垂直三點(diǎn)彎測(cè)試方法獲取土體等的I型斷裂特性，故現(xiàn)在多用垂直四點(diǎn)彎試驗(yàn)裝置及水平三點(diǎn)彎試驗(yàn)裝置測(cè)定土體等的斷裂特性。

對(duì)于水平三點(diǎn)彎試驗(yàn)而言，在水平方向上對(duì)試樣施加機(jī)械荷載，由于機(jī)械荷載產(chǎn)生的效應(yīng)與試樣自重效應(yīng)互不相關(guān)，故可以減輕試樣自重對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。然而，在水平機(jī)械荷載的作用下，試樣會(huì)發(fā)生一系列平動(dòng)、扭轉(zhuǎn)等位移，試樣與操作臺(tái)之間勢(shì)必產(chǎn)生摩擦力，這些摩擦力的存在會(huì)直接影響到試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，即摩擦效應(yīng)，特別是當(dāng)材料自重比較大時(shí)，根據(jù)摩擦力的公式，這類摩擦力將不可忽視，故需要在試樣的下表面處設(shè)置墊具，如普通墊板和滾輪裝置等，以減輕試樣與操作臺(tái)之間的摩擦力，但是仍無法徹底消除摩擦效應(yīng)對(duì)試驗(yàn)的影響。因此，針對(duì)水平三點(diǎn)彎試驗(yàn)，發(fā)明一種徹底消除由于試樣自重引起的摩擦力的試驗(yàn)系統(tǒng)，并明確測(cè)試材料I型斷裂性能的試驗(yàn)方法，具有重要的科研意義與應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，提供一種測(cè)試材料I型斷裂的懸浮式水平三點(diǎn)彎試驗(yàn)系統(tǒng)及試驗(yàn)方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種測(cè)試材料I型斷裂的懸浮式水平三點(diǎn)彎試驗(yàn)系統(tǒng)，包括水平設(shè)置的操作平臺(tái)，所述操作平臺(tái)上安裝有懸浮系統(tǒng)，所述懸浮系統(tǒng)包括水平的恒定磁力板和兩組懸浮裝置，所述懸浮裝置均包括夾板底座、電磁控制器、電磁裝置和兩塊相互平行的試樣夾板，所述夾板底座的一側(cè)平面上開設(shè)有移動(dòng)槽，兩塊所述試樣夾板可移動(dòng)的安裝于移動(dòng)槽中，兩塊試樣夾板在移動(dòng)槽中相互對(duì)稱，所述電磁控制器和電磁裝置均安裝于夾板底座的底部，且在工作狀態(tài)下所述夾板底座通過電磁控制器和電磁裝置懸浮于恒定磁力板上方；

所述操作平臺(tái)上還設(shè)有夾式引伸計(jì)、固定件、加載端、拉壓傳感器、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、伺服加載系統(tǒng)、信號(hào)采集裝置和聲發(fā)射傳感器，所述固定件、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、伺服加載系統(tǒng)、信號(hào)采集裝置均與操作平臺(tái)固定連接，所述夾式引伸計(jì)和聲發(fā)射傳感器均連通信號(hào)采集裝置，所述拉壓傳感器安裝在伺服加載系統(tǒng)上，且所述加載端安裝在拉壓傳感器上，所述拉壓傳感器位于伺服加載系統(tǒng)和加載端之間，所述加載端、拉壓傳感器和伺服加載系統(tǒng)依次連通，且所述拉壓傳感器還連通信號(hào)采集裝置，所述信號(hào)采集裝置連通數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。

進(jìn)一步的，所述夾板底座為長方形板。

進(jìn)一步的，所述試樣夾板垂直于夾板底座上移動(dòng)槽所在的平面，且試樣夾板平行于夾板底座的一側(cè)側(cè)壁。

進(jìn)一步的，所述試樣夾板置于移動(dòng)槽中的長度小于夾板底座上與試樣夾板平行的側(cè)壁的長度。

進(jìn)一步的，所述移動(dòng)槽為長方形槽，所述移動(dòng)槽的寬度等于試樣夾板置于移動(dòng)槽中的長度。