粗粒土顆粒接觸力學(xué)特性試驗(yàn)測試裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種粗粒土顆粒接觸力學(xué)特性試驗(yàn)測試裝置，包括上下兩個夾持裝置，上部夾持裝置和下部夾持裝置相對布置，所述上部夾持裝置和下部夾持裝置的結(jié)構(gòu)相同，均由凹形底座、方形墊片、帶有圓弧凹陷的夾片和緊固螺絲組成，用于固定兩個顆粒并承受加載平臺的荷載，實(shí)現(xiàn)了兩個顆粒的法向接觸和切向接觸試驗(yàn)。通過匹配不同厚度的墊片、夾片和緊固螺絲，可用于測試相同或不同直徑的兩個顆粒的法向和切向接觸力學(xué)參數(shù)。
【專利說明】粗粒土顆粒接觸力學(xué)特性試驗(yàn)測試裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及的是一種粗粒土顆粒接觸力學(xué)特性試驗(yàn)測試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在土石壩、公路等工程中常常會遇到粗粒土，這類土是離散性非常強(qiáng)大顆粒材料，進(jìn)行數(shù)值分析時，基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的有限元法具有很大的缺陷，而離散元法則更適合。離散單元法的關(guān)鍵之一是顆粒之間的接觸力學(xué)，即接觸本構(gòu)關(guān)系，但是由于試驗(yàn)手段的限制，現(xiàn)有的接觸本構(gòu)關(guān)系多是經(jīng)由理論分析得出的，包含了諸多簡化，并不能反映實(shí)際情況。通過試驗(yàn)來建立顆粒接觸力學(xué)模型，可以進(jìn)行更接近實(shí)際工程的離散元數(shù)值模擬，為工程設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種粗粒土顆粒接觸力學(xué)特性試驗(yàn)測試裝置。
[0004]本實(shí)用新型提出的粗粒土顆粒接觸力學(xué)特性試驗(yàn)測試裝置，包括上部夾持裝置和下部夾持裝置，上部夾持裝置和下部夾持裝置相對布置，所述上部夾持裝置和下部夾持裝置的結(jié)構(gòu)相同，均由凹形底座、方形墊片、帶有圓弧凹陷的夾片和緊固螺絲組成，其中:凹形底座的側(cè)壁分布有夾片緊固螺絲孔，用于帶有圓弧凹陷的夾片緊固，底部分布有墊片緊固螺絲孔；方形墊片上設(shè)有墊片緊固螺絲孔；方形墊片通過墊片緊固螺絲固定于凹形底座上方，方形墊片上放置顆粒，所述顆粒的頂部要超出凹形底座最高點(diǎn)至少5mm ;所述緊固螺絲穿過凹形底座的側(cè)壁分布的夾片緊固螺絲孔緊固帶有圓弧凹陷的夾片，且緊固螺絲的端部不露出夾片緊固螺絲孔端部。
[0005]本實(shí)用新型中，所述方形墊片為圓弧凹陷半徑30mm夾片、圓弧凹陷半徑20mm夾片和圓弧凹陷半徑IOnrni夾片三種。
[0006]本實(shí)用新型中，所述試驗(yàn)測試裝置位于雙向滾排支座之間，施加豎向荷載，待法向荷載穩(wěn)定后在夾裝置的水平荷載加載面施加水平荷載，可以實(shí)現(xiàn)兩個相同直徑或不同直徑顆粒法向和切向接觸力學(xué)特性的測定。
[0007]本實(shí)用新型的有益效果是:可實(shí)現(xiàn)相同直徑或不同直徑的兩個顆粒法向和切向接觸力學(xué)參數(shù)的測定，操作簡單。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1凹形底座的王視圖、左視圖和俯視圖。
[0009]圖2方形墊片的主視圖和俯視圖。
[0010]圖3三組夾片的示意圖。
[0011]圖4夾持裝置的組裝示意圖。
[0012]圖5加載示意圖。
[0013]圖中標(biāo)號:1_底座側(cè)壁上的夾片緊固螺絲孔；2_底座上的墊片緊固螺絲孔；3_墊片上的墊片緊固螺絲孔；4-圓弧凹陷半徑30mm夾片；5-圓弧凹陷半徑20mm夾片；6-圓弧凹陷半徑IOmm夾片；7_夾片緊固螺絲；8_水平荷載加載面；9_方形墊片；10_墊片緊固螺絲；11_試樣；12-豎向荷載；13-水平荷載；14-滾排支座。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面通過實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。
[0015]實(shí)施例1:圖1中的凹形底座是夾持裝置的主體，凹形底座的側(cè)壁上分布有不同高度的夾片緊固螺絲孔1，用于夾片緊固；底座上設(shè)有墊片緊固螺絲孔2。圖2中的方形墊片分布有墊片緊固螺絲孔3，圖3中的三種夾片規(guī)格分別為圓弧凹陷半徑30mm夾片4、圓弧凹陷半徑20mm夾片5和圓弧凹陷半徑IOnrni夾片6 ;通過夾片緊固螺絲7固定于凹形底座上，形成完整的夾持裝置，如圖4所示，將上、下相對的兩個夾持裝置安裝到加載平臺完成顆粒接觸試驗(yàn)，如圖5所示。具體操作步驟如下:
[0016]1.將所使用的顆粒試樣底部處理成平面，根據(jù)試樣尺寸選擇墊片厚度(圖2)和夾片(圖3)。
[0017]2.將選擇的墊片通過緊固螺絲10固定于凹形底座，如圖4所示。通過不同厚度墊片的組合，要求試樣的頂部超出凹形底座最高點(diǎn)至少5mm。
[0018]3.將選擇的夾片和試樣11如圖4放置，選擇凹形底座側(cè)面不同高度上的夾片緊固螺絲孔I和相應(yīng)長度的夾片緊固螺絲7。要求螺絲適當(dāng)加力擰緊后，螺絲尾端頂住夾片，夾片圓弧凹陷接觸顆粒試樣，使顆粒不至于左右和掉落；并且，螺絲頭部不能露出凹形底座上的夾片緊固螺絲孔1，保持水平荷載加載面8為平面。
[0019]4.進(jìn)行法向接觸試驗(yàn)時，豎向?qū)⑾虏繆A持裝置安裝到雙軸壓縮加載設(shè)備，然后放置上部夾持裝置，施加預(yù)荷載使兩顆粒充分接觸，然后按照一定的加載速率施加豎向荷載12，測定顆粒接觸的力學(xué)性質(zhì)。
[0020]5.進(jìn)行切向接觸試驗(yàn)時，應(yīng)采用滾排支座14，上、下部夾持裝置安裝到位后施加預(yù)荷載使兩顆粒充分接觸，然后施加要求的豎向荷載12，在法向荷載保持穩(wěn)定后在夾持裝置的加載面8按照一定的加載速率施加水平向荷載13。
[0021]本實(shí)用新型可以在雙軸加載設(shè)備(如巖石雙軸流變儀)上分別測試不同法向壓力下顆粒接觸點(diǎn)的法向和切向力學(xué)特性。
【權(quán)利要求】
1.一種粗粒土顆粒接觸力學(xué)特性試驗(yàn)測試裝置，其特征在于包括上部夾持裝置和下部夾持裝置，上部夾持裝置和下部夾持裝置相對布置，所述上部夾持裝置和下部夾持裝置的結(jié)構(gòu)相同，均由凹形底座、方形墊片、帶有圓弧凹陷的夾片和緊固螺絲組成，其中:凹形底座的側(cè)壁分布有夾片緊固螺絲孔，用于帶有圓弧凹陷的夾片緊固，底部分布有墊片緊固螺絲孔；方形墊片上設(shè)有墊片緊固螺絲孔；方形墊片通過墊片緊固螺絲固定于凹形底座上方，方形墊片上放置顆粒，所述顆粒的頂部要超出凹形底座最高點(diǎn)至少5mm ;所述緊固螺絲穿過凹形底座的側(cè)壁分布的夾片緊固螺絲孔緊固帶有圓弧凹陷的夾片，且緊固螺絲的端部不露出夾片緊固螺絲孔端部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種粗粒土顆粒接觸力學(xué)特性試驗(yàn)測試裝置，其特征在于所述方形墊片為圓弧凹陷半徑30臟夾片、圓弧凹陷半徑20mm夾片和圓弧凹陷半徑IOnrni夾片三種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種粗粒土顆粒接觸力學(xué)特性試驗(yàn)測試裝置，其特征在于所述試驗(yàn)測試裝置位于雙向滾排支座之間，施加豎向荷載，待法向荷載穩(wěn)定后在夾裝置的水平荷載加載面施加水平荷載，實(shí)現(xiàn)兩個相同直徑或不同直徑顆粒法向和切向接觸力學(xué)特性的測定。
【文檔編號】G01N15/00GK203606255SQ201320804535
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】周健, 王強(qiáng)強(qiáng), 朱耀民, 賈敏才 申請人:同濟(jì)大學(xué)