[發明專利]一種用于巖石三點彎曲和四點彎曲的試驗夾具及方法

在審

• 申請號: 202010545332.3
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111579361A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 朱建波;曹培旺;周韜
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N3/04
• 分類號: G01N3/04;G01N3/20
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉子文

1.一種用于巖石三點彎曲和四點彎曲的試驗夾具，其特征在于，包括底座、副載板、上壓頭、下壓頭和固定壓頭，所述底座兩端設有支撐桿和固定件，所述副載板能夠在所述支撐桿上移動并通過所述固定件緊固，所述底座兩端上表面設有凹槽，凹槽之間的底座兩側設置有底座軌道，所述底座軌道內排列設置有底座滾珠導軌，所述底座軌道內活動連接有兩個所述下壓頭，所述下壓頭上設置有與所述底座軌道形狀相契合的凸形滑塊；

所述副載板的上表面和下表面的中部相對稱的安裝有所述固定壓頭，副載板的兩側設有副載板軌道，所述副載板軌道內排列設置有副載板滾珠導軌，所述副載板軌道內活動連接有兩個所述上壓頭，所述上壓頭上設置有與所述副載板軌道形狀相契合的凸形滑塊；所述上壓頭中部設有連接孔，所述副載板兩端中部設有螺紋孔，通過螺釘和所述連接孔及螺紋孔用于實現對上壓頭的固定；

所述底座和副載板的同一側相對應的均設置有對稱刻度；所述副載板與底座的規格尺寸一致，所述上壓頭與副載板固定時，上壓頭位于凹槽的正上方。

2.根據權利要求1所述一種用于巖石三點彎曲和四點彎曲的試驗夾具，其特征在于，所述上壓頭和下壓頭均由長方體形狀的壓塊和半圓柱形狀的壓體組成，壓體的兩端固定安裝所述壓塊，所述壓塊上相對應安裝有所述凸形滑塊；所述固定壓頭為半圓柱形結構；所述壓體的半圓柱直徑大于固定壓頭的半圓柱直徑。

3.一種用于巖石三點彎曲和四點彎曲的試驗夾具的制作方法，其特征在于，包括以下步驟：

(301)制作副載板，副載板主體為長方體形狀，在副載板的四個端部開設尺寸相同的螺桿孔，副載板左右兩端開設尺寸相同的螺紋孔，在副載板前端設置對稱刻度，測量精度為0.1mm，副載板中心處設置固定壓頭，副載板的前后兩端設置左右滑向的副載板軌道及副載板滾珠導軌；

(302)制作上壓頭兩個，上壓頭兩側壓塊上設置與所述副載板軌道形狀相契合的凸形滑塊；在上壓頭的壓體中部設有與步驟(301)中副載板上螺紋孔直徑相同的連接孔，上壓頭為巖石試樣頂部的加載壓頭；

(303)制作底座一個，底座主體為與副載板尺寸相同的長方體，四個端部處開設有與步驟(301)直徑相同的螺桿孔，長方體底座的左右兩側開有兩個尺寸相同的凹槽，凹槽的寬度大于上壓頭中壓體的直徑，長方體底座的前后兩端均設置底座軌道和底座滾珠導軌，底座軌道與副載板軌道的規格均相同，底座滾珠導軌與副載板滾珠導軌的規格均相同；底座的前端設置與副載板上刻度規格相同的對稱刻度，底座中對稱刻度的0刻度線、副載板中對稱刻度的0刻度線及固定壓頭的圓心在一條豎直線上，以保證精度；

(304)制作下壓頭兩個，下壓頭兩側壓塊上設置與所述底座軌道形狀相契合的凸形滑塊；下壓頭為巖石試樣底部的支撐壓頭；

(305)制作螺桿四根，螺桿的直徑小于螺桿孔的直徑，確保對巖石試樣加載時螺桿孔與螺桿之間無摩擦產生；

(306)將兩個下壓頭的凸形滑塊從底座凹槽處，沿著底座軌道的端部，滑入到底座軌道的內腔中與底座滾珠導軌接觸，通過滑動下壓頭按照對稱刻度進行位置調節；

(307)將兩個上壓頭的凸形滑塊沿著副載板滾珠軌道的端部，滑入到副載板滾珠軌道的內腔中與副載板滾珠導軌接觸，通過滑動上壓頭按照對稱刻度進行位置調節；并通過螺紋孔和螺釘實現對上壓頭的固定；

(308)將四個螺桿的一端插入到底座的四個螺桿孔中，并用螺母分別固定；再通過螺母將副載板固定在四個螺桿的同一高度上，完成制作。

4.一種用于巖石三點彎曲和四點彎曲的試驗夾具的測試方法，其特征在于，包括以下步驟：

在底座下壓頭上放置巖石試樣，通過滑動上壓頭將上壓頭的連接孔與副載板的螺紋孔對齊，并通過螺釘將上壓頭固定，確保上壓頭與巖石試樣之間不會接觸；將副載板沿著螺桿向下移動，使巖石試樣的上表面與副載板下表面的固定壓頭接觸，巖石試樣的下表面與底座上的兩個下壓頭接觸；

將伺服壓力機的加載壓頭與副載板上表面的固定壓頭接觸，啟動伺服壓力機的加載壓頭，按照設定加載速率加壓，直到巖石試樣破壞，即可完成巖石試樣的三點彎曲測試；

在底座下壓頭上放置巖石試樣，將副載板沿著螺桿向下移動，并通過滑動上壓頭及下壓頭，使巖石試樣上表面與副載板上的兩個上壓頭接觸，巖石試樣的下表面與底座上的兩個下壓頭接觸，按照設定加載速率加壓，直到巖石試樣破壞，即可完成巖石試樣的四點彎曲測試。