[發明專利]一種具有機械臂的微型重載單軸壓力測試系統及測試方法

有效

• 申請號: 202110317687.1
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113075036B
• 公開（公告）日: 2023-02-14
• 發明（設計）人: 閆莎莎;孔德斌;張同軍;孟祥喜;王浩宇;李林軒;李碩;李國峰;楊昊霖
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/02
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 趙龍群;段毅凡

本發明涉及一種具有機械臂的微型重載單軸壓力測試系統及測試方法，屬于巖石力學試驗技術領域。測試系統包括加載機構、傳動機構、控制機構、配電機構和支撐座，其中，支撐座上設置加載機構，傳動機構穿過支撐座連接加載機構，傳動機構連接至控制機構，傳動機構和控制機構均連接至配電機構，通過配電機構對傳動機構和控制機構進行供電，控制機構控制傳動機構對加載機構施加載荷。本發明實現了微型重載，且測試精度高、易于操控，測試方法簡捷，試驗數據完整，有利于學生獲得完整的試驗結果，理解巖石強度本構關系。

技術領域

本發明涉及一種具有機械臂的微型重載單軸壓力測試系統及測試方法，屬于巖石力學試驗技術領域。

背景技術

《巖體力學》(或稱《巖石力學》)是采礦工程、地質工程、水利水電工程、隧道工程、巖土工程、石油天然氣開發工程、地下建筑工程等工科專業的核心課程，在該課程學習過程中，試驗是必不可少的環節。

巖石強度測試作為必做的試驗項目，對輔助理論教學，培養學生動手操作能力、簡歷系統的巖石強度知識結構，具有重要作用和意義。巖石強度測試，包括巖石的抗壓強度試驗、巖石的抗拉強度試驗、巖石的抗剪強度試驗等，然而現有的巖石力學試驗儀器以面向科研工作為主，其高購置成本、高維護費用和操作復雜的特點決定其必須由專職試驗員操作，這些儀器很難面向學生開放，因而學生在試驗學習中只能被動地聽試驗員講解，不能動手操作，試驗教學效果較差。而且，用于科研工作的巖石力學試驗儀器體積大、重量大、液壓系統結構復雜，不適用于學校的試驗教學場地和多臺套分組試驗。

現有巖石強度測試中動、靜載荷的施加常采用油壓加載方式，如中國專利文件CN110031321B公開的一種動靜載疊加式巖石力學試驗機及試驗方法和中國專利文件CN111220463A公開的一種巖石單軸抗壓強度預測系統與方法，這種加載結構在出現油路系統漏油問題時設備的檢修操作復雜，設備維護成本高。已公布的用于學生操作的便攜式剪切儀用油壓壓力桿施加壓力，巖石點荷載試驗儀用搖式油泵施加壓力(付志亮，《巖石力學試驗教程》，2010,66-67,70-71)在操控油壓加壓裝置時存在試件載荷不穩定，讀數不準確，無法獲得全應力-應變試驗結果以及巖石強度本構關系，而且現有技術中使用的位移傳感器采用間隔輸出數據，應變數據無法精準對應應力變化，影響巖石強度本構關系的確定。

有鑒于此，本發明提供一種微型重載、測試精度高、易于操控的單軸壓力測試系統，該系統測試方法簡捷，試驗數據完整，有利于學生獲得完整的試驗結果，理解巖石強度本構關系。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種具有機械臂的微型重載單軸壓力測試系統，微型重載、測試精度高、易于操控，測試方法簡捷，試驗數據完整，有利于學生獲得完整的試驗結果，理解巖石強度本構關系。

本發明還提供上述具有機械臂的微型重載單軸壓力測試系統的測試方法。

本發明的技術方案如下：

一種具有機械臂的微型重載單軸壓力測試系統，包括加載機構、傳動機構、控制機構、配電機構和支撐座，其中，

支撐座上設置加載機構，傳動機構穿過支撐座連接加載機構，傳動機構連接至控制機構，傳動機構和控制機構均連接至配電機構，通過配電機構對傳動機構和控制機構進行供電，控制機構控制傳動機構對加載機構施加載荷。

優選的，加載機構包括剛性框架和單軸機械臂，剛性框架設置于支撐座上，單軸機械臂通過折疊式法蘭連接至剛性框架，通過單軸機械臂對剛性框架內的試件施加載荷。

進一步優選的，剛性框架為一體澆筑實心方體剛性金屬框架，連接強度高，剛性框架包括左立柱、右立柱、上梁和下梁，剛性框架的長×寬×高≥25×8×40cm，左立柱和右立柱的厚度均≥5cm，上梁的厚度≥5cm，下梁的厚度≥8cm，通過控制剛性框架尺寸，增大左立柱、右立柱和下梁的厚度提高剛性框架的承載能力，進而提高剛性框架對微型或標準試件的試驗強度，實現微型重載。