[發(fā)明專利]一種雙向電磁加載動態(tài)壓剪實驗裝置及測試方法

在審

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• 申請日: 2021-07-15
• 公開（公告）號: CN113702176A
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發(fā)明（設計）人: 謝和平;周韜;殷雪菡;朱建波;周昌臺;崔曉航
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/24;G01N3/06;G01N3/02
• 代理公司: 深圳市君勝知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 謝松

本發(fā)明公開了一種雙向電磁加載動態(tài)壓剪實驗裝置及測試方法，所述裝置包括：支撐座以及相對設置在所述支撐座上的兩個動態(tài)加載裝置，所述態(tài)加載裝置包括：加載桿，動態(tài)壓剪模具及電磁脈沖發(fā)射系統(tǒng)。本裝置通過設置獨立于試件和加載桿的動態(tài)壓剪模具實現(xiàn)不同法向壓力和剪切力比例下的動態(tài)壓剪實驗，能夠開展高應變率下類巖石材料動態(tài)壓剪實驗，解決了現(xiàn)有裝置在高應變率下由于摩擦系數(shù)限制，試樣和加載桿件發(fā)生相對滑移的技術缺陷；此外，動態(tài)壓剪過程中試樣前后端面(即剪切側面)為臨空自由面，可結合其他監(jiān)測手段對試樣壓剪過程進行實時觀測和記錄，有助于對試樣壓剪全過程的應變場演化、裂紋擴展、破壞模式等問題進行全面研究。

技術領域

本發(fā)明涉及巖石、混凝土等固體材料動態(tài)壓剪測試技術領域，尤其涉及一種雙向電磁加載動態(tài)壓剪實驗裝置及動態(tài)壓剪測試方法。

背景技術

巖石及混凝土等固體材料的抗壓和抗剪強度常常被用于工程建設設計、安全運營以及穩(wěn)定性評價和判斷，而材料的抗剪強度通常僅為其抗壓強度的幾分之一甚至十幾分之一，因此了解和掌握巖石、混凝土等固體材料的抗剪強度在不同工況下的變化規(guī)律十分重要。然而，在實際工程中巖石、混凝土等固體材料所受的剪切荷載往往不是理想中的直接剪切狀態(tài)而是受到與加載面成一定夾角的壓剪荷載。

近年來，雖然有學者利用分離式霍普金森壓桿裝置開展巖石材料的動態(tài)壓剪實驗研究，但其技術缺陷和弊端十分明顯。例如，基于分離式霍普金森壓桿裝置開展的動態(tài)壓剪實驗是靠測試試樣端面與霍普金森桿接觸端面之間的摩擦力來提供動態(tài)剪切力，而當接觸面與鉛錘方向之間的傾角較小時，由于重力作用試件和桿之間會發(fā)生相對滑動，導致所測得的試樣應力應變數(shù)據(jù)不可靠；此外，由于測試試樣端面與霍普金森桿接觸端面之間的摩擦力大小不僅受測試試樣端面與霍普金森桿接觸端面之間的傾角影響，還顯著的受測試試樣端面與霍普金森桿接觸端面之間的摩擦系數(shù)限制，從而導致動態(tài)剪切力幅值的變化區(qū)間十分有限，難以用于開展較高應變率范圍下的動態(tài)壓剪實驗。

因此，現(xiàn)有技術還有待于進一步的提升。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種雙向電磁加載動態(tài)壓剪實驗裝置及測試方法，用于解決現(xiàn)有動態(tài)壓剪實驗適用應變率范圍窄、壓剪加載角度小的問題。

第一方面，本發(fā)明實施例提供一種雙向電磁加載動態(tài)壓剪實驗裝置，其中，包括：

支撐座；

兩套動態(tài)加載裝置，所述兩套動態(tài)加載裝置安置在所述支撐座上；

每一所述動態(tài)加載裝置包括：加載桿，動態(tài)壓剪模具及電磁脈沖發(fā)射系統(tǒng)；所述加載桿、所述動態(tài)壓剪模具與所述電磁脈沖發(fā)射系統(tǒng)共軸排列；

所述加載桿的一端與所述電磁脈沖發(fā)射系統(tǒng)緊密連接；所述加載桿的另一端與所述動態(tài)壓剪模具套接；

所述兩套動態(tài)加載裝置中的兩個動態(tài)壓剪模具相對設置。

可選地，所述的雙向電磁加載動態(tài)壓剪實驗裝置，其中，所述動態(tài)壓剪模具包括：套桿及與所述套桿連接的角度調(diào)節(jié)盤；所述套桿包括滑槽，所述角度調(diào)節(jié)盤包括連接構件，所述連接構件與所述滑槽可拆卸連接。

可選地，所述的雙向電磁加載動態(tài)壓剪實驗裝置，其中，所述連接構件為圓弧形連接構件，所述圓弧形連接構件包括若干角度調(diào)節(jié)孔，通過繞所述圓弧形連接構件圓心所在的中心軸旋轉(zhuǎn)進行角度調(diào)節(jié)。

可選地，所述的雙向電磁加載動態(tài)壓剪實驗裝置，其中，所述角度調(diào)節(jié)盤還包括用于固定測試件的L形開口部，所述L形開口部與所述圓弧形連接構件為一整體結構。

可選地，所述的雙向電磁加載動態(tài)壓剪實驗裝置，其中，所述若干角度調(diào)節(jié)孔中，各個角度調(diào)節(jié)孔均對應一個壓剪角度α，其中，15°≤α≤75°。