[發(fā)明專利]基于分離式霍普金森壓桿的水壓致裂實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110544058.2
• 申請(qǐng)日: 2021-05-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113281178A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳榮;徐穎;聶錚玥;楊雨鑫;姚偉;林玉亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/12
• 分類號(hào): G01N3/12
• 代理公司: 成都方圓聿聯(lián)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51241
• 代理人: 宋紅賓

1.一種基于分離式霍普金森壓桿的水壓致裂實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：包括分離式霍普金森壓桿、動(dòng)態(tài)沖擊致裂裝置和筒狀圍壓缸；

所述分離式霍普金森壓桿包括：發(fā)射裝置、入射桿和透射桿，所述入射桿和所述透射桿各設(shè)有一個(gè)應(yīng)變片；

所述動(dòng)態(tài)沖擊致裂裝置安裝在入射桿和透射桿的連接處，動(dòng)態(tài)沖擊致裂裝置中用于放置試樣；

所述動(dòng)態(tài)沖擊致裂裝置套設(shè)與筒狀圍壓缸套內(nèi)，所述筒狀圍壓缸通過(guò)油管與油缸連通。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水壓致裂實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述動(dòng)態(tài)沖擊致裂裝置中放置的試樣為環(huán)形圓盤(pán)試樣，所述環(huán)形圓盤(pán)試樣中間裝入可傳遞壓力的物質(zhì)用于動(dòng)態(tài)沖擊致裂，環(huán)形圓盤(pán)試樣表面套設(shè)套管。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水壓致裂實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述動(dòng)態(tài)沖擊致裂裝置包括：第一導(dǎo)管、第二導(dǎo)管、第一延伸管、第二延伸管和堵頭；

所述第一導(dǎo)管的一端與試樣中的可傳遞壓力的物質(zhì)抵接，第一導(dǎo)管的另一端與入射桿抵接；所述第二導(dǎo)管的一端與試樣中可傳遞壓力的物質(zhì)抵接，第二導(dǎo)管的另一端與所述透射桿抵接；

所述第一導(dǎo)管和第二導(dǎo)管分別插入第一延伸管和第二延伸管內(nèi)；第一延伸管遠(yuǎn)離入射桿的一端與試樣抵接，第二延伸管遠(yuǎn)離透射桿的一端與試樣抵接；第一延伸管上開(kāi)設(shè)置堵頭。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水壓致裂實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：第一延伸管和第二延伸管內(nèi)壁開(kāi)設(shè)有環(huán)形凹槽，凹槽內(nèi)設(shè)有密封圈。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水壓致裂實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述筒狀圍壓缸包括：圍壓腔和膜；筒狀圍壓缸內(nèi)部為圍壓腔，所述膜套設(shè)并施加圍壓于第一延伸管、第二延伸管和試樣的表面，試樣表面的套管還防止試樣沖剪破壞將膜弄破；筒狀圍壓缸的頂部開(kāi)設(shè)有注油孔，底部開(kāi)設(shè)有排氣孔，通過(guò)注油孔向圍壓腔內(nèi)注油加壓。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水壓致裂實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述動(dòng)態(tài)沖擊致裂裝置和筒狀圍壓缸兩端通過(guò)兩個(gè)圓形鋼板和四個(gè)螺桿連接固定，所述圓形鋼板上有四個(gè)螺紋槽，所述螺桿連接在所述圓形鋼板上。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水壓致裂實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述第一導(dǎo)管、第二導(dǎo)管、入射桿和透射桿的軸線重合。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水壓致裂實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述可傳遞壓力的物質(zhì)包括：牙膏、液壓油、橡皮泥的其中一種。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水壓致裂實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，裝配分離式霍普金森壓桿、動(dòng)態(tài)沖擊致裂裝置和筒狀圍壓缸；

步驟2，將環(huán)形圓盤(pán)試樣放置于動(dòng)態(tài)沖擊致裂裝置內(nèi)，通過(guò)第一導(dǎo)管和第二導(dǎo)管將可傳遞壓力的物質(zhì)捅入試樣內(nèi)部，調(diào)整第一導(dǎo)管、第二導(dǎo)管、入射桿和透射桿的位置，使其軸線重合；

步驟3，向筒狀圍壓缸內(nèi)注入液壓油并加壓至預(yù)定值；

步驟4，通過(guò)所述分離式霍普金森壓桿對(duì)試樣進(jìn)行動(dòng)態(tài)加載；

步驟5，通過(guò)第一應(yīng)變片和第二應(yīng)變片獲取對(duì)應(yīng)的入射波、反射波和透射波；

步驟6，根據(jù)應(yīng)力-時(shí)間曲線獲取對(duì)應(yīng)條件下的加載率。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于，施加不同的油壓預(yù)定值可模擬水壓致裂裝置中封隔段的不同埋置深度，不同加載率可模擬封隔段內(nèi)不同大小的水壓。