[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

本發明公開一種用于巖石三點彎曲和四點彎曲的試驗夾具及方法，夾具包括底座、副載板、上壓頭、下壓頭和固定壓頭，底座兩端設有支撐桿和固定件，副載板能夠在支撐桿上移動并通過固定件緊固，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，底座軌道內活動連接有兩個下壓頭；副載板的上表面和下表面的中部相對稱的安裝有固定壓頭，副載板上表面的固定壓頭上方安裝有加載壓頭，副載板的兩側設有副載板軌道，副載板軌道內活動連接有兩個上壓頭；底座和副載板的同一側相對應的均設置有對稱刻度；副載板與底座的規格尺寸一致，上壓頭與副載板固定時，上壓頭位于凹槽的正上方。

技術領域

本發明屬于巖石力學性能測試領域，具體涉及一種用于巖石三點彎曲和四點彎曲試驗的夾具和方法。

背景技術

巖石的斷裂韌度是巖石力學性能的重要指標之一，三點彎曲試驗通常用于測得巖石試樣的I型斷裂韌度和研究I/II型復合裂紋擴展行為，四點彎曲試驗通常用于測得巖石試樣的I型斷裂韌度和II型斷裂韌度。三點彎曲試驗加載方式簡單，應用較為廣泛。四點彎曲較三點彎曲試驗多兩個壓頭和一個副載板，壓夾結構復雜，但彎矩分布均勻，試驗結果更準確。兩者皆需通過精準控制壓頭間距獲取所需巖石力學參數。

在實際操作過程中，現有用于三、四點彎曲試驗的夾具主要存在三個弊端，從而降低了其測試能力。第一，需拆卸壓頭和副載板來實現三、四點彎曲試驗的轉化；第二，四點彎曲試驗的上部壓頭間距需手動測量，每個壓頭位置的偏移都將導致試驗的誤差增大甚至失敗；第三，副載板控制不靈活，不能實現巖石四點彎曲試驗中II斷裂韌度的測量。因此，設計一種用于巖石三、四點彎曲試驗的一體化綜合夾具對于提高測試效率和準確率十分關鍵。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中的不足，提供一種用于巖石三點彎曲和四點彎曲的試驗夾具和方法，該夾具可減少壓頭和副載板的更換時間，便捷實現三、四點彎曲試驗的轉換，夾具可精確控制壓頭間距，提高彎曲試驗結果的準確率。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種用于巖石三點彎曲和四點彎曲的試驗夾具，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。

進一步的，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。

本發明提供的另一個技術方案如下：

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，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；