[發(fā)明專利]可變形轉(zhuǎn)動(dòng)式砂箱物理模擬裝置及其模擬方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910322835.1
• 申請(qǐng)日: 2019-04-22
• 公開（公告）號(hào): CN111833713B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊紫;潘校華;計(jì)智鋒;萬(wàn)侖坤;李志;李富恒;袁圣強(qiáng);胡廣成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油天然氣股份有限公司
• 主分類號(hào): G09B23/40
• 分類號(hào): G09B23/40
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 韓嫚嫚;王春光

1.一種可變形轉(zhuǎn)動(dòng)式砂箱物理模擬裝置，其特征在于，包括砂箱箱體，所述砂箱箱體包括上下間隔且能固定連接的上蓋板和下蓋板，所述上蓋板和所述下蓋板之間密封連接能變形的側(cè)板結(jié)構(gòu)，所述上蓋板、所述下蓋板和所述側(cè)板結(jié)構(gòu)之間構(gòu)成砂礫的疊加模擬實(shí)驗(yàn)腔；所述砂箱箱體的頂部連通設(shè)置砂礫添加結(jié)構(gòu)；所述可變形轉(zhuǎn)動(dòng)式砂箱物理模擬裝置還包括能控制所述側(cè)板結(jié)構(gòu)變形的控制部；所述側(cè)板結(jié)構(gòu)由多個(gè)分側(cè)板部沿周向密封連接構(gòu)成，各所述分側(cè)板部能沿水平方向移動(dòng)模擬砂礫擠壓和伸展工況，各所述分側(cè)板部還能繞豎直方向轉(zhuǎn)動(dòng)模擬砂礫走滑工況，各所述分側(cè)板部上均連接設(shè)置三維度控制砂箱物理模擬動(dòng)力裝置，所述三維度控制砂箱物理模擬動(dòng)力裝置與所述控制部電連接；

各所述三維度控制砂箱物理模擬動(dòng)力裝置包括伸縮結(jié)構(gòu)、推送結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，所述推送結(jié)構(gòu)用于推拉所述分側(cè)板部?jī)?nèi)外移動(dòng)模擬砂礫擠壓和伸展工況，所述伸縮結(jié)構(gòu)用于模擬砂礫伸展和擠壓工況時(shí)驅(qū)動(dòng)所述分側(cè)板部沿側(cè)向伸縮改變側(cè)向長(zhǎng)度，所述轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)所述分側(cè)板部繞豎直方向轉(zhuǎn)動(dòng)模擬砂礫走滑工況；所述分側(cè)板部?jī)?nèi)外移動(dòng)過程中，相鄰分側(cè)板部實(shí)時(shí)調(diào)整長(zhǎng)度；

所述分側(cè)板部包括主行程板，所述主行程板的側(cè)向兩端分別連接擴(kuò)展行程板，各所述擴(kuò)展行程板能在所述伸縮結(jié)構(gòu)作用下沿所述主行程板的側(cè)向伸縮。

2.如權(quán)利要求1所述的可變形轉(zhuǎn)動(dòng)式砂箱物理模擬裝置，其特征在于，所述推送結(jié)構(gòu)包括推送氣缸，所述推送氣缸包括氣缸缸體和氣缸缸桿，所述氣缸缸桿的自由端與所述分側(cè)板部固定連接，所述氣缸缸桿能推拉所述分側(cè)板部沿水平且垂直于所述分側(cè)板部的方向移動(dòng)。

3.如權(quán)利要求2所述的可變形轉(zhuǎn)動(dòng)式砂箱物理模擬裝置，其特征在于，所述分側(cè)板部靠近所述推送結(jié)構(gòu)的一側(cè)設(shè)置側(cè)板連接結(jié)構(gòu)，所述氣缸缸桿的自由端固定連接氣缸推送板，所述氣缸推送板通過所述側(cè)板連接結(jié)構(gòu)與所述分側(cè)板部固定連接；所述氣缸推送板上設(shè)置與所述氣缸缸桿平行設(shè)置的導(dǎo)向滑桿，所述導(dǎo)向滑桿能滑動(dòng)地穿設(shè)通過導(dǎo)向座；所述氣缸缸體支撐設(shè)置于第一連接座板上，所述導(dǎo)向座和所述第一連接座板均支撐連接于支撐底板上，所述支撐底板固定連接于支撐結(jié)構(gòu)上。

4.如權(quán)利要求1所述的可變形轉(zhuǎn)動(dòng)式砂箱物理模擬裝置，其特征在于，所述分側(cè)板部靠近所述推送結(jié)構(gòu)的一側(cè)設(shè)置側(cè)板連接結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)固定設(shè)置于所述側(cè)板連接結(jié)構(gòu)上，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸上設(shè)置輸出主動(dòng)齒輪，所述分側(cè)板部的一側(cè)固定設(shè)置豎直的從動(dòng)齒輪固定軸，所述從動(dòng)齒輪固定軸上設(shè)置與所述輸出主動(dòng)齒輪嚙合的從動(dòng)齒輪，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過所述輸出主動(dòng)齒輪和所述從動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)所述分側(cè)板部繞所述從動(dòng)齒輪固定軸的軸向轉(zhuǎn)動(dòng)。

5.如權(quán)利要求4所述的可變形轉(zhuǎn)動(dòng)式砂箱物理模擬裝置，其特征在于，所述側(cè)板連接結(jié)構(gòu)上位于所述從動(dòng)齒輪固定軸的兩側(cè)分別豎直設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)限位軸，所述分側(cè)板部上設(shè)置能轉(zhuǎn)動(dòng)套設(shè)于所述轉(zhuǎn)動(dòng)限位軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)限位板，所述轉(zhuǎn)動(dòng)限位板上設(shè)置套設(shè)于所述轉(zhuǎn)動(dòng)限位軸上的長(zhǎng)圓孔，所述長(zhǎng)圓孔的寬度尺寸大于所述轉(zhuǎn)動(dòng)限位軸的直徑尺寸。

6.如權(quán)利要求1所述的可變形轉(zhuǎn)動(dòng)式砂箱物理模擬裝置，其特征在于，所述伸縮結(jié)構(gòu)包括分別固定設(shè)置于所述主行程板的側(cè)向兩端的擴(kuò)展行程板移動(dòng)電機(jī)，所述擴(kuò)展行程板移動(dòng)電機(jī)的輸出軸為絲杠軸，各所述擴(kuò)展行程板上分別固定設(shè)置螺母，各所述絲杠軸分別穿設(shè)通過對(duì)應(yīng)的所述螺母，所述絲杠軸和對(duì)應(yīng)的所述螺母構(gòu)成將所述絲杠軸的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為所述螺母的移動(dòng)的絲杠螺母結(jié)構(gòu)，各所述擴(kuò)展行程板分別在對(duì)應(yīng)的所述螺母的帶動(dòng)下沿所述主行程板伸縮移動(dòng)。

7.如權(quán)利要求1所述的可變形轉(zhuǎn)動(dòng)式砂箱物理模擬裝置，其特征在于，所述推送結(jié)構(gòu)和所述轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)由支撐結(jié)構(gòu)能升降且能旋轉(zhuǎn)地支撐，所述支撐結(jié)構(gòu)包括轉(zhuǎn)臺(tái)和機(jī)械手支撐臂，所述轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)支撐于轉(zhuǎn)臺(tái)固定座上，所述機(jī)械手支撐臂鉸接于所述轉(zhuǎn)臺(tái)上，所述機(jī)械手支撐臂的頂端鉸接設(shè)置機(jī)械手支撐臺(tái)，所述機(jī)械手支撐臺(tái)的底部和所述機(jī)械手支撐臂的底部之間設(shè)置機(jī)械手推桿；所述轉(zhuǎn)臺(tái)固定座上設(shè)置能驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)臺(tái)電機(jī)；所述轉(zhuǎn)臺(tái)的側(cè)壁上設(shè)置能驅(qū)動(dòng)所述機(jī)械手推桿往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)的推桿電機(jī)；所述機(jī)械手支撐臂的側(cè)壁上設(shè)置能驅(qū)動(dòng)所述機(jī)械手支撐臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐臺(tái)電機(jī)。