[發(fā)明專利]基于直角四面體角應(yīng)變的三維應(yīng)變狀態(tài)測(cè)試裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811049970.5
• 申請(qǐng)日: 2018-09-11
• 公開（公告）號(hào): CN109115167A
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李順群;張翻;劉燁璇;白云鳳;郭林坪;王英紅;夏錦紅;柴壽喜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津城建大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B21/32
• 分類號(hào): G01B21/32
• 代理公司: 天津才智專利商標(biāo)代理有限公司 12108
• 代理人: 呂志英

1.一種基于直角四面體角應(yīng)變的三維應(yīng)變狀態(tài)測(cè)試裝置，該裝置與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連接，其特征是：該裝置包括直角四面體基座(1)、角度測(cè)量器(2)、測(cè)試導(dǎo)線(3)、安裝導(dǎo)線孔(11)、總導(dǎo)線孔(12)；直角四面體基座(1)由正方體切割而成，分布有安裝導(dǎo)線孔(11)和總導(dǎo)線孔(12)，安裝導(dǎo)線孔(11)位于直角四面體基座(1)棱上，總導(dǎo)線孔(12)位于基座一個(gè)面的形心處，安裝導(dǎo)線孔(11)在直角四面體基座(1)直角四面體基座(1)內(nèi)分別貫通總導(dǎo)線孔(12)；角度測(cè)量器(2)連接測(cè)試導(dǎo)線(3)且固定在直角四面體基座(1)的棱線上。

2.一種根據(jù)權(quán)利要求1基于直角四面體角應(yīng)變的三維應(yīng)變狀態(tài)測(cè)試裝置的測(cè)試方法，具體步驟如下：

1)首先將測(cè)量導(dǎo)線(3)從每個(gè)角度測(cè)量器(2)穿過安裝導(dǎo)線孔(11)在直角四面體基座(1)形心處匯合后由總導(dǎo)線孔(12)引出將六個(gè)角度測(cè)量器(2)分別固定在直角四面體6條棱上，接著將泡沫填縫劑壓入填充總導(dǎo)線孔(12)，用以充填測(cè)量導(dǎo)線與導(dǎo)線孔之間的空隙，形成基于角度測(cè)量器(2)與直角四面體的三維應(yīng)變狀態(tài)測(cè)試裝置，并將該裝置置于被測(cè)土體中。

2)依據(jù)直角四面體基座建立空間向量計(jì)算坐標(biāo)系，以直角四面體基座的三條直角棱分別定義x、y、z軸；

3)依據(jù)式(1)和式(2)建立二面角改變量Δω與常規(guī)應(yīng)變之間的關(guān)系；

或

△ω_i＝λ_jtε_ab (2)

式中，t＝1，2，3，4，5，6；j＝1，2，3，4，5，6；a＝x，y，z；b＝x，y，z；矩陣λ需滿足秩為6，即R(λ)＝6，則λ^-1存在，這樣才能保證計(jì)算常規(guī)應(yīng)變狀態(tài)的可行性，矩陣計(jì)算公式為下述公式(3)；

λ₁＝2a₁a₂ (3a)

λ₂＝2b₁b₂ (3b)

λ₃＝2c₁c₂ (3c)

λ₄＝a₁b₂+a₂b₁ (3d)

λ₅＝b₁c₂+b₂c₁ (3e)

λ₆＝c₁a₂+c₂a₁ (3f) (3)

4)依據(jù)步驟2)所建立的空間坐標(biāo)系，利用公式(3)計(jì)算出矩陣λ及逆矩陣λ^-1；

及

5)步驟3)中公式左右各乘以逆矩陣λ^-1，得出以角應(yīng)變?yōu)樽兞康某Ｒ?guī)應(yīng)變狀態(tài)的解；

式中，t＝1，2，3，4，5，6；j＝1，2，3，4，5，6；a＝x，y，z；b＝x，y，z。

6)六個(gè)二面角的偶然誤差均是Δω₀(Δω₀≥0)，式7是計(jì)算的常規(guī)應(yīng)變?chǔ)诺恼`差；

{△ε_j}^T＝△ω₀×{2.237 2.237 2.237 1 1 1}^T (7)

式中，j＝1，2，3，4，5，6。