[發明專利]模型試驗應力測試塊體及其制備和使用方法在審
| 申請號: | 201811556671.0 | 申請日: | 2018-12-19 |
| 公開(公告)號: | CN109632158A | 公開(公告)日: | 2019-04-16 |
| 發明(設計)人: | 婁金福;高富強;李建忠;王曉卿;楊景賀;劉曉敏;雷順;楊磊;陳金宇 | 申請(專利權)人: | 天地科技股份有限公司 |
| 主分類號: | G01L1/22 | 分類號: | G01L1/22 |
| 代理公司: | 北京路浩知識產權代理有限公司 11002 | 代理人: | 王文君;王文紅 |
| 地址: | 100013 北*** | 國省代碼: | 北京;11 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 塊體 應力測試 防潮涂層 模型試驗 應變片 相似材料 沙粒層 附著 坯體 制備 箔式應變片 塊體外表面 測試 力學性能 密封性好 模型材料 應力變化 防潮液 防潮 測點 零漂 封裝 匹配 表現 | ||
本發明提供一種模型試驗應力測試塊體及其制備和使用方法。所述模型試驗應力測試塊體包括坯體、防潮涂層、應變片和沙粒層;所述坯體是采用相似材料制成的塊體,在塊體上貼有應變片;所述防潮涂層附著在所述塊體外表面、所述塊體和所述應變片之間、以及所述應變片外表面;在所述防潮涂層的外表面附著所述沙粒層。本發明所研制的應力測試塊體選用與模型材料相同的相似材料,因此兩者之間力學性能匹配,能夠精準反映測點處的應力變化;應力測試塊體的封裝采用自主研制的苯—烯復合型防潮液,防潮涂層密封性好;采用性價比高的箔式應變片,測試精度高。本發明在防潮和零漂測試中均表現出良好的性能,滿足模型試驗應力測試的需求。
技術領域
本發明屬于相似材料模型試驗測試技術領域,具體涉及一種應力檢測元件及其制備和使用方法。
背景技術
相似材料模型試驗是開展礦山采動壓力研究的重要試驗方法。在制模階段,采用不同的相似材料配比方案模擬相應的煤系地層,逐層鋪設模型。模擬開挖過程中,實時監測模型體的位移、應力(應變)及支護體工況等測試指標,據此研究巖層運移破斷及采動應力演化特征。近年來,隨著三維激光掃描、近景攝影測量、數字散斑等先進測試技術逐漸應用于模型試驗,模型表面變形及位移等指標的測試精度、測試效率得到顯著提高。但模型試驗發展至今,模型體應力監測技術發展相對滯后,已成為制約模型試驗精細化發展的短板。
根據應力測試裝置的不同,模型體應力測試方法主要分為壓力盒、應力測試塊體等測試方法。上述傳感器外部多采用金屬或橡膠材料封裝。由于封裝材料的彈性模量等變形指標與模型材料有顯著差異,變形傳遞的耦合度差,降低了測試數據的準確度;并且傳感器只能進行單方向的應力測量。近年來隨著光纖光柵測試技術的發展,應力測試塊體外貼光纖光柵的方法逐漸應用于模型試驗中,但該方法涉及調試解調、信號轉換、傳輸等環節,對測試人員的專業性要求很高,特別是模型尺寸較大時,由于測點數量很多,導致測試成本大幅提高,該方法在模型試驗中難以廣泛普及。
發明內容
針對本領域存在的問題,本發明的目的是提出一種模型試驗應力測試塊體。本研究團隊基于多年的模型測試經驗,在借鑒傳統應力測試方法的基礎上,研制了基于相似材料母體的應力測試塊,并進行了成套制作工藝的優化改進。該應力測試塊體制作過程包括應力測試塊體的坯體制作、貼片引線、防潮封裝等工藝。測試結果表明,塊體與模型材料力學性能匹配、變形協調性好;應力測試塊體具有良好的防潮絕緣性能和長時間低零漂值,長時測試性能穩定;監測數據能夠反映模型內部應力的演化過程。
本發明的另一目的是提供所述模型試驗應力測試塊體的制備方法。
本發明的又一目的是提出所述模型試驗應力測試塊體的使用方法。
實現本發明上述目的的技術方案為:
一種模型試驗應力測試塊體,包括坯體、防潮涂層、應變片和沙粒層;
所述坯體是采用與模型材料相同的相似材料制成的塊體,在塊體外表面貼有應變片;所述防潮涂層附著在所述塊體外表面、所述塊體和所述應變片之間、以及所述應變片外表面;
在所述防潮涂層的外表面附著所述沙粒層。
優選地,所述應變片通過α氰基丙烯酸乙酯膠黏劑粘結于所述防潮涂層之上。所述α氰基丙烯酸乙酯膠黏劑可以是市售的495膠水、或由本領域已知方式制得。
所述塊體為長方體或者正方體,所述應變片有1~3片,位于塊體的一個面上,所述應變片的長邊與其所在面的一條邊的夾角為0度、90度或45度(應變片通常為長方形)。
更優選地,所述外接導線為的外套材料為聚四氟乙烯(Teflon)材料。導線最小標稱截面為0.05mm2。
一種模型試驗應力測試塊體的制備方法,包括以下步驟:
1)用相似材料壓制成為坯體;
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