[實用新型]一種體積變形測量系統

有效

• 申請號: 202220003461.4
• 申請日: 2022-01-04
• 公開（公告）號: CN217211908U
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 朱拓源
• 申請（專利權）人: 朱拓源
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 武漢知伯樂知識產權代理有限公司 42282
• 代理人: 王福新

本實用新型公開了一種體積變形測量系統，包括上位機、三軸壓力試驗機以及測量裝置，測量裝置內設有溫度測試單元和壓力測試單元，實驗時，在測量裝置內注入惰性氣體并密封裝載測試樣品，通過三軸壓力試驗機對測量裝置施加圍壓和軸向壓力，使測試樣品產生形變并最終發生破壞，上位機實時采集測量裝置內惰性氣體承受的壓力值和溫度值，通過理想氣體狀態方程推算出惰性氣體實時體積值，繼而推算出測試樣品的體積值，根據測試樣品初始體積值得出其任意時刻的體積變形。通過測量惰性氣體體積變化倒推測試樣品的體積變形，能實時檢測出測試樣品的整體體積變形，整體測試系統原理簡單明了，測試精度高，操作步驟簡單，實驗成本低，易于推廣。

技術領域

本實用新型的實施例屬于工程材料力學試驗測試技術領域，更具體地，涉及一種體積變形測量系統。

背景技術

體積變形是指物體體積的變化，是表征工程材料變形特性的重要指標。不同材料試樣的體積變形測量方法不盡相同，對于固體類材料，在加載過程中變形較小，一般是通過測量試件軸向和側向變形，再根據理論公式進行計算得到體積變形，但是理論公式的基本假設是材料為理想彈性體，這肯定與實際情況存在一定差距；對于混凝土、巖石、金屬等堅硬材料，目前也是用理論公式較多，但這些材料內部存在裂紋、均質性較差，計算公式的誤差更大。

現階段，一般通過三軸試驗機對混凝土、巖石等試樣進行體積變形的測量(大主應力方向采用剛性加載，中主應力及小主應力方向采用液壓油柔性加載)，最常采用的是應變片配合應變式傳感器的測量方式，但是采用應變片配合應變式傳感器進行測量存在只能反映試樣局部的變形特征，對于試樣整體體積變形無法測得準確數值，同時測試方法較為復雜，成本較高。

因此，如何準確測量混凝土、巖石及金屬等固體材料的整體體積變形是目前試驗測試技術中亟待解決的重要技術問題。

發明內容

針對現有技術無法測量固體材料的整體體積變形以及測試方法復雜、成本高等問題，本實用新型提供一種體積變形測量系統以解決此類問題。

為了實現上述目的，本實用新型提供一種體積變形測量系統，包括上位機、三軸壓力試驗機以及測量裝置，其中所述測量裝置包括：用于裝載測試樣品的測試盒，其頂部設有頂部開口；設于所述測試盒底部的用于注入惰性氣體的氣嘴；設于所述頂部開口上用于密封防止氣體泄漏的封隔條；以及分別設于測試盒兩側的溫度測試單元和壓力測試單元，所述測試單元和壓力測試單元分別與上位機通信相連。

進一步地，所述測試盒內部設有空腔部，所述空腔部容積大于測試樣品。

進一步地，所述溫度測試單元包括溫度傳感器、第一密封圈及溫度傳感器數據線，其中溫度傳感器粘貼設于測試盒內壁面上，溫度傳感器數據線穿過設于測試盒側壁上的第一密封圈與上位機通信連接。

進一步地，所述壓力測試單元包括壓力傳感器、第二密封圈及壓力傳感器數據線，其中壓力傳感器粘貼設于測試盒內壁面上，壓力傳感器數據線穿過設于測試盒側壁上的第二密封圈與上位機通信連接。

進一步地，所述氣嘴上還設有氣嘴蓋。

進一步地，所述測試盒采用耐高壓橡膠材質制成。

總體而言，通過本實用新型所構思的以上技術方案與現有技術相比，能夠取得下列有益效果：

(1)本實用新型的一種體積變形測量系統，為體積變形的測量提供了一種與現有技術不同構思的方法，通過在測量裝置內注入惰性氣體并密封裝載測試樣品，三軸壓力試驗機對測量裝置施加圍壓和軸向壓力，使測試樣品產生形變并最終發生破壞，根據惰性氣體實時體積值可以得到測試樣品在被施壓過程中體積變形的全過程數據及測試樣品的真實體積變形，可適用于測量混凝土、巖石及金屬等多種固體材料的整體體積變形。