[發(fā)明專利]一種多角度巖石剪切實(shí)驗(yàn)夾具

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910079840.4
• 申請(qǐng)日: 2019-01-28
• 公開（公告）號(hào): CN109738279B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱萬成;牛雷雷;王吉;徐曾和;魏晨慧;劉洪磊;劉溪鴿;李帥;程關(guān)文;李少華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/04
• 分類號(hào): G01N3/04;G01N3/24
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 任凱

本發(fā)明屬于材料力學(xué)性能測(cè)試領(lǐng)城，具體涉及一種多角度巖石剪切實(shí)驗(yàn)夾具。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：包括上部外齒盒、下部外齒盒、上部?jī)?nèi)齒輪和下部?jī)?nèi)齒輪；上部外齒盒下端設(shè)有凹狀的圓弧形柱面一，圓弧形柱面一的兩側(cè)設(shè)有齒槽一；下部外齒盒上端設(shè)有凹狀的圓弧形柱面二，圓弧形柱面二的兩側(cè)設(shè)有齒槽二；上部?jī)?nèi)齒輪的一面為圓弧形柱面三，圓弧形柱面三的兩側(cè)設(shè)有輪齒一，上部?jī)?nèi)齒輪的另一面設(shè)有卡槽一；下部?jī)?nèi)齒輪的一面為圓弧形柱面四，圓弧形柱面四的兩側(cè)設(shè)有輪齒二，下部?jī)?nèi)齒輪的另一面設(shè)有卡槽二。本發(fā)明可以夾持巖石試樣進(jìn)行靜態(tài)剪切試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)剪切試驗(yàn)、剪切蠕變?cè)囼?yàn)以及動(dòng)態(tài)擾動(dòng)誘致的巖石剪切蠕變破壞試驗(yàn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料力學(xué)性能測(cè)試領(lǐng)城，具體涉及一種多角度巖石剪切實(shí)驗(yàn)夾具。

背景技術(shù)

在巖石工程實(shí)踐及實(shí)驗(yàn)過程中常常會(huì)涉及到巖石剪切破壞、巖石剪切蠕變破壞等問題，這類問題對(duì)工程的安全高效進(jìn)行具有極其重要的意義。在進(jìn)行相關(guān)參數(shù)測(cè)試過程中主要用到直剪儀直接測(cè)試、單軸壓力機(jī)與夾具配合使用兩種方式。前者需要將試樣放到實(shí)驗(yàn)機(jī)上，先施加控制法向力，當(dāng)法向力達(dá)到目標(biāo)值時(shí)再?gòu)乃椒较蚴┘蛹羟辛ΓM(jìn)而得到相關(guān)參數(shù)及破壞規(guī)律。后者需要將試樣放到夾具之內(nèi)，將夾具放到單軸液壓機(jī)下，夾具將受到垂直壓力分解為法向和切向兩個(gè)方向的應(yīng)力，作用到試樣上面。該方法存在的問題是一個(gè)夾具只能產(chǎn)生一系列比例固定的法向力和剪切力。不同應(yīng)力狀態(tài)需要不同的夾具，操作繁瑣，成本高，難以滿足實(shí)驗(yàn)需求。現(xiàn)有的少量變角度剪切實(shí)驗(yàn)夾具多以插銷方式實(shí)現(xiàn)變角度目標(biāo)，一方面角度調(diào)節(jié)范圍有限，體積較大，造價(jià)過萬，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，另一方面僅僅局限于靜態(tài)實(shí)驗(yàn)，不能進(jìn)行動(dòng)態(tài)擾動(dòng)沖擊實(shí)驗(yàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種多角度巖石剪切實(shí)驗(yàn)夾具，利用齒輪調(diào)節(jié)剪切盒擺放角度實(shí)現(xiàn)不同法向應(yīng)力和切向應(yīng)力加載，不僅可以夾持巖石試樣進(jìn)行靜態(tài)剪切試驗(yàn)，也可以夾持巖石試樣進(jìn)行動(dòng)態(tài)剪切試驗(yàn)、剪切蠕變?cè)囼?yàn)以及動(dòng)態(tài)擾動(dòng)誘致的巖石剪切蠕變破壞試驗(yàn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種多角度巖石剪切實(shí)驗(yàn)夾具，包括上部外齒盒、下部外齒盒、上部?jī)?nèi)齒輪和下部?jī)?nèi)齒輪；上部外齒盒下端設(shè)有凹狀的圓弧形柱面一，圓弧形柱面一的兩側(cè)設(shè)有齒槽一；下部外齒盒上端設(shè)有凹狀的圓弧形柱面二，圓弧形柱面二的兩側(cè)設(shè)有齒槽二；上部?jī)?nèi)齒輪的一面為圓弧形柱面三，圓弧形柱面三的兩側(cè)設(shè)有輪齒一，上部?jī)?nèi)齒輪的另一面設(shè)有卡槽一；下部?jī)?nèi)齒輪的一面為圓弧形柱面四，圓弧形柱面四的兩側(cè)設(shè)有輪齒二，下部?jī)?nèi)齒輪的另一面設(shè)有卡槽二。

進(jìn)一步地，所述的多角度巖石剪切實(shí)驗(yàn)夾具，其中上部?jī)?nèi)齒輪設(shè)有橫承力面一和豎承力面一，橫承力面一與豎承力面一垂直相交形成卡槽一；下部?jī)?nèi)齒輪設(shè)有橫承力面二和豎承力面二，橫承力面二與豎承力面二垂直相交形成卡槽二。

進(jìn)一步地，所述的多角度巖石剪切實(shí)驗(yàn)夾具，其中上部?jī)?nèi)齒輪配合安裝在上部外齒盒中，下部?jī)?nèi)齒輪配合安裝在下部外齒盒中，卡槽一與卡槽二互為對(duì)角狀態(tài)設(shè)置，巖石試樣放置于卡槽一與卡槽二之間。

本發(fā)明的有益效果為：

(1)本發(fā)明利用齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)剪切盒的角度實(shí)現(xiàn)不同法向力和切向力加載，調(diào)節(jié)范圍更廣泛。

(2)在下部?jī)?nèi)齒輪和下部外齒盒之間的接觸為弧面接觸和齒輪咬合，弧面接觸可以承受動(dòng)態(tài)沖擊，齒輪咬合用于調(diào)節(jié)剪切盒角度和抵抗齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，由于輪齒與齒盒間有間隙，當(dāng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)沖擊加載時(shí)，沖擊力作用在弧面上。上部?jī)?nèi)齒輪和上部外齒盒具有相同的設(shè)計(jì)和工作原理。因此，利用發(fā)明的多角度巖石剪切實(shí)驗(yàn)夾具可以施加動(dòng)靜態(tài)載荷進(jìn)行剪切實(shí)驗(yàn)。

附圖說明

圖1為多角度巖石剪切實(shí)驗(yàn)夾具結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式