[實用新型]一種骨頭狀固體材料動態拉剪強度測試實驗裝置

有效

• 申請號: 202220170872.2
• 申請日: 2022-01-21
• 公開（公告）號: CN217059756U
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 周韜;殷雪菡;朱建波;謝和平;周昌臺;崔曉航
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N3/02
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 胡吉科

本實用新型提供了一種骨頭狀固體材料動態拉剪強度測試實驗裝置，其包括左側動態剪切加載機構、右側動態剪切加載機構、上法向拉力加載機構、下法向拉力加載機構、左側加載模具、右側加載模具；試樣為骨頭狀試樣，左側動態剪切加載機構、右側動態剪切加載機構以試樣為中心布置于試樣左右兩側，上法向拉力加載機構、下法向拉力加載機構以試樣為中心垂直于加載桿軸線平面上下對稱設置；左側加載模具和右側加載模具構成雙剪模具，針對骨頭狀試樣，采用雙剪模具，優點是防止試樣由于長寬比較大而發生折斷。調整應力分布，使得能夠對試樣施加剪切荷載；左側加載模具和右側加載模具能夠以加載模具的形式直接在現有試驗系統當中應用。

技術領域

本實用新型涉及動態拉剪實驗技術領域，尤其涉及巖石和混凝土等固體材料動態拉剪實驗技術領域。

背景技術

礦山及其他地下工程在施工及運營當中常受到地震、機械開挖或爆破等工程動力擾動，在動力擾動的影響下圍巖力學性質常發生不同程度的變化，例如強度、變形性能及破壞模式等，這些力學性質的變化往往不利于工程安全，造成圍巖變形、失穩等問題。同時，地下采空區頂板在上覆荷載及動力擾動的共同作用下受到拉剪荷載，極大削弱了圍巖抗剪強度，對其工程性質有更加不利的影響。因此，對巖石類固體材料開展動態拉剪力學特性室內試驗，掌握其動態拉剪力學響應對地下工程設計施工有十分重要的作用。

目前，由于缺少可用于開展動態拉剪實驗的裝置，少有人開展巖石等固體材料的動態拉剪力學性能研究。雖然有人提出一種法向拉應力作用下的巖石動力剪切強度測試裝置(CN 213516698U)，并且該方法通過高強度結構膠連接試樣及模具，限制了拉力施加的范圍，也難以開展各種復雜條件下的巖石類固體材料動態拉剪試驗。但該實驗裝置也沒有考慮剪切過程中由于剪切位移導致的拉力偏心問題。

因此，需要對現有用于開展動態拉剪實驗的分離式霍普金森壓桿裝置進行創新改進，以解決現有技術難點。

實用新型內容

為了解決現有技術中問題，本實用新型提供了一種骨頭狀固體材料動態拉剪強度測試實驗裝置，其包括左側動態剪切加載機構、右側動態剪切加載機構、上法向拉力加載機構、下法向拉力加載機構、左側加載模具、右側加載模具；實驗裝置以待測試的試樣為中心，試樣為骨頭狀試樣，左側動態剪切加載機構、右側動態剪切加載機構以試樣為中心布置于試樣左右兩側，上法向拉力加載機構、下法向拉力加載機構以試樣為中心垂直于加載桿軸線平面上下對稱設置；左側加載模具、右側加載模具起到傳遞左側動態剪切荷載、右側動態剪切荷載的作用，右側加載模具的形狀與尺寸與右側加載模具的右側加載桿形狀與尺寸吻合，右側加載模具靠近試樣一側為凸出結構，所述凸出結構為臺階狀結構，凸出結構過模具圓心垂直于剪切加載系統與法向拉力系統所在平面，左側加載模具的形狀與尺寸與左側加載模具的左側加載桿形狀與尺寸吻合，左側加載模具靠近試樣一側為凸出結構，左側加載模具凸出結構中間的凹槽與右側加載模具凸出部分耦合，為對試樣施加剪切荷載。

作為本實用新型的進一步改進，所述上法向拉力加載機構包括上法向拉力伺服加載油缸、上法向拉力對中模塊、上法向拉力施加模具及滾珠，其中上法向拉力加載油缸位于最上方，上法向拉力對中模塊整體為T形，上法向拉力對中模塊翼緣放置于上法向拉力施加模具的預制滑槽中，兩者間設有滾珠，通過滾珠連接，并可沿加載桿軸向發生相對滑動，滾珠預先放入上法向拉力施加模具滑槽內部上、下表面限位槽中，上法向拉力施加模具下部圓弧狀棘爪與骨頭狀的試樣上部圓弧過渡段緊密貼合；所述下法向拉力加載機構包括下法向拉力伺服加載油缸、下法向拉力對中模塊、下法向拉力施加模具及滾珠，其中下法向拉力伺服加載油缸位于最下方，下法向拉力對中模塊翼緣放置于下法向拉力施加模具下部分的滑槽中，兩者間放有滾珠，滾珠預先放入下法向拉力施加模具滑槽內部上、下表面限位槽中，下法向拉力施加模具上部為圓弧狀棘爪與骨頭狀的試樣圓弧過渡段緊密貼合。

作為本實用新型的進一步改進，所述骨頭狀的試樣，兩端比中間被拉伸部分略寬，兩端與中間被拉伸部分以圓弧過渡。

作為本實用新型的進一步改進，左側加載模具及右側加載模具為套筒結構。