雙軸多功能加卸載實驗系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙軸多功能加卸載實驗系統(tǒng)，包括剛性約束框，剛性約束框內(nèi)設(shè)有兩組正交設(shè)置的加壓裝置，剛性約束框的中央設(shè)有試件。剛性約束框包括剛性約束邊框和剛性底座。加壓裝置包括加壓腔體和加壓活塞，加壓活塞的伸出端設(shè)有多根滾軸，加壓裝置包括三種規(guī)格，三種規(guī)格的寬度依次為300mm、150mm、75mm，可以采用加卸壓設(shè)置方式或直剪設(shè)置方式，能實現(xiàn)雙軸加載模式、雙軸加載后單向卸載模式、直剪模式、循環(huán)加卸載模式、雙軸加載后單向分步卸載模式等實驗模式。結(jié)構(gòu)簡易、操作簡單實用，可用于土木工程、水電水利、材料科學、煤炭安全開采等領(lǐng)域的科學研究與工程應用等。
【專利說明】雙軸多功能加卸載實驗系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種加卸載系統(tǒng)及其操作方法，尤其涉及一種雙軸多功能加卸載實驗系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]針對當前土木工程中混凝土試樣、巖土工程中土樣在各種載荷下強度的測定及其科學研究；針對水電水利、煤炭安全開采、地鐵隧道等領(lǐng)域巷道圍巖強度的測定，特別是巷道爆破掘進、煤層動態(tài)開采過程中巖體的破壞規(guī)律研究等方面對試驗加載設(shè)備和系統(tǒng)提出不同的需求。
[0003]目前,單軸加載系統(tǒng)、雙軸加載系統(tǒng)和三軸加載系統(tǒng)多種多樣,但要么結(jié)構(gòu)復雜、操作繁瑣且成本昂貴，加卸載模式單一；且對于更能反映煤礦動態(tài)開采過程的單向逐步卸載破壞模式、雙軸循環(huán)加卸載模式等加卸載模式均未能涉及。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡易、操作簡單實用的雙軸多功能加卸載實驗系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明的雙軸多功能加卸載實驗系統(tǒng)，包括剛性約束框，所述剛性約束框內(nèi)設(shè)有兩組正交設(shè)置的加壓裝置，所述剛性約束框的中央設(shè)有試件。
[0007]由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例提供的雙軸多功能加卸載實驗系統(tǒng)，由于包括剛性約束框，所述剛性約束框內(nèi)設(shè)有兩組正交設(shè)置的加壓裝置，所述剛性約束框的中央設(shè)有試件，結(jié)構(gòu)簡易、操作簡單實用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明實施例提供的雙軸多功能加卸載實驗系統(tǒng)的平面布置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2為本發(fā)明實施例一的加卸壓設(shè)置方式示意圖；
[0010]圖3為本發(fā)明實施例二的直剪設(shè)置方式示意圖；
[0011]圖4為本發(fā)明實施例中剛性約束框的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖5為本發(fā)明實施例中剛性約束框的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖6為本發(fā)明實施例中加壓裝置BI的俯視剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖7為本發(fā)明實施例中加壓裝置BI的側(cè)視剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖8為本發(fā)明實施例中加壓裝置B2的俯視剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖9為本發(fā)明實施例中加壓裝置B2的側(cè)視剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖10為本發(fā)明實施例中加壓裝置B3的俯視剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖11為本發(fā)明實施例中加壓裝置B3的側(cè)視剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中:[0020]A-剛性約束框，Al-剛性約束邊框，A2-剛性底座，B1、B2、B3_加壓裝置，C-試件；a-加壓腔體，b-加壓活塞，C-加壓腔頭，d-壓力表，e-加壓閥門，f_橡膠密封圈，g-滾軸。
【具體實施方式】
[0021 ] 下面將對本發(fā)明實施例作進一步地詳細描述。
[0022]本發(fā)明的雙軸多功能加卸載實驗系統(tǒng)，其較佳的【具體實施方式】是:
[0023]包括剛性約束框，所述剛性約束框內(nèi)設(shè)有兩組正交設(shè)置的加壓裝置，所述剛性約束框的中央設(shè)有試件。
[0024]所述的剛性約束框包括剛性約束邊框和剛性底座，所述剛性約束邊框焊接在所述剛性底座上，所述剛性約束邊框為內(nèi)八邊形、外正方形結(jié)構(gòu)，所述剛性約束邊框和剛性底座的材質(zhì)為硬質(zhì)鋼材。
[0025]所述加壓裝置包括加壓腔體和加壓活塞，所述加壓腔體的封閉端設(shè)有加壓腔頭，所述加壓活塞的伸出端設(shè)有多根滾軸，所述滾軸與所述剛性約束邊框的內(nèi)側(cè)壁接觸，所述加壓腔頭與所述試件接觸，所述加壓活塞的內(nèi)端與所述加壓腔體的內(nèi)壁之間設(shè)有兩圈密封圈，所示加壓腔體的頂面外壁設(shè)有壓力表和加壓閥門。
[0026]所述加壓裝置包括三種規(guī)格，分別為第一加壓裝置、第二加壓裝置和第三加壓裝置，所述第一加壓裝置、第二加壓裝置和第三加壓裝置的高度和長度均相同，所述第一加壓裝置的寬度為300mm,所述第二加壓裝置的寬度為150mm,所述第三加壓裝置的寬度為75mm0
[0027]所述兩組加壓裝置的布置方式為加卸壓設(shè)置方式或直剪設(shè)置方式；
[0028]所述加卸壓設(shè)置方式中，兩組加壓裝置分別為兩個第一加壓裝置對軸設(shè)置和一個第一加壓裝置與四個第三加壓裝置對軸設(shè)置；
[0029]所述直剪設(shè)置方式中，兩組加壓裝置分別為兩個第一加壓裝置對軸設(shè)置和兩個第二加壓裝置交錯設(shè)置。
[0030]該系統(tǒng)能實現(xiàn)以下任一種或多種加卸載試驗模式:
[0031]雙軸加載模式、雙軸加載后單向卸載模式、直剪模式、循環(huán)加卸載模式、雙軸加載后單向分步卸載模式；
[0032]所述雙軸加載模式包括:加壓裝置采用加卸壓設(shè)置方式，對兩組加壓裝置同時加壓；
[0033]所述的雙軸加載后單向卸載模式包括:加壓裝置采用加卸壓設(shè)置方式，先對兩組加壓裝置同時加壓，然后對兩個對軸設(shè)置的第一加壓裝置卸壓；
[0034]所述的直剪模式包括:加壓裝置采用直剪設(shè)置方式，先對兩個對軸設(shè)置的第一加壓裝置加壓，然后對兩個交錯設(shè)置的第二加壓裝置加壓；
[0035]所述的循環(huán)加卸載模式包括:加壓裝置采用加卸壓設(shè)置方式，對對軸設(shè)置的一個第一加壓裝置和四個第三加壓裝置加壓，同時對兩個對軸設(shè)置的第一加壓裝置施加循環(huán)荷載；
[0036]所述的雙軸加載后單向分步卸載模式包括:加壓裝置采用加卸壓設(shè)置方式，先對兩組加壓裝置同時加壓，然后對四個第三加壓裝置逐個卸壓。
[0037]本發(fā)明的雙軸多功能加卸載實驗系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡易、操作簡單實用，可用于土木工程、水電水利、材料科學、煤炭安全開采等領(lǐng)域的科學研究與工程應用等。
[0038]其有益效果是:
[0039]1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對簡單，取材較為普遍，制作與生產(chǎn)成本較為低廉；
[0040]2.兩種加壓裝置設(shè)置方式較為靈活與新穎，只需更換加載裝置即可在加卸壓模式與直剪模式之間切換，無須更換實驗設(shè)備；
[0041]3.系統(tǒng)的多功能性，一種系統(tǒng)能提供多種試驗機的功能，體現(xiàn)出本發(fā)明的優(yōu)越性，特別是能其中的雙軸加載后單向分步卸載模式可以模擬煤礦動態(tài)開采過程中巖體的破壞，這是目前其他任何一種試驗機都不具備的功能。
[0042]具體實施例:
[0043]如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，包括剛性約束框A和兩組加壓裝置。
[0044]剛性約束框包括剛性約束邊框Al和剛性底座A2，所述的剛性約束邊框Al和剛性底座A2須采用硬質(zhì)鋼材，所述的剛性約束邊框Al為外方形內(nèi)八邊形，外方形邊長Ll=1800mm,內(nèi)八邊形尺寸L2=400mm,所述的剛性約束邊框Al壁厚L3=300mm、壁高hl=300mm。所述的剛性底座A2為與所述剛性約束邊框Al等邊方形，厚度h2=150mm。所述的剛性約束邊框Al和剛性底座A2焊接連接為整體。
[0045]所述的兩組加壓裝置雙向正交設(shè)置于剛性約束邊框Al內(nèi)，每組加壓裝置可以由三種加壓裝置B1、B2、B3組合而成。
[0046]如圖6、圖7、圖8、圖9、圖10、圖11所示，三種加壓裝置B1、B2、B3均為長方體，長L4=300mmo包括加壓腔體a、加壓活塞b和加壓腔頭c,所述的加壓活塞b長L5=250mm,所述的加壓腔體a壁厚IOmm,加壓腔頭c厚L6=100mm。
[0047]第一加壓裝置BI截面尺寸Tl=300mm、Sl=300mm ;第二加壓裝置B2截面尺寸T2=150mm、S2=300mm ;第三加壓裝置 B3 截面尺寸 T3=75mm、S3=300mm。
[0048]所述的加壓活塞b的油缸一端附有兩層橡膠密封圈f，間距為12mm，第一層距離加壓端9mm,另一端由直徑為20mm、間距4mm滾軸g構(gòu)成的可定向滑動的端頭。
[0049]加壓腔體頂面中部設(shè)置有壓力表d和加壓閥門e。
[0050]具體實施例中，設(shè)有兩種加壓裝置設(shè)置方式:一種是如圖2所示的加卸壓設(shè)置方式；另一種是如圖3所示的直剪設(shè)置方式。
[0051]如圖2所示，所述的加卸壓設(shè)置方式上的兩組加壓裝置分別為“BI—BI對軸”和11一4乂83對軸”組合。
[0052]如圖3所示，所述的直剪設(shè)置方式上的兩組加壓裝置分別為“BI—BI對軸”和“B2 — B2交錯”組合。
[0053]本發(fā)明的雙軸多功能加卸載實驗系統(tǒng)實現(xiàn)的多功能加卸載試驗模式包括:
[0054]雙軸加載模式、雙軸加載后單向卸載模式、直剪模式、循環(huán)加卸載模式、雙軸加載后單向分步卸載模式。
[0055]所述的雙軸加載模式，其特點包括:加壓裝置采用加卸壓設(shè)置方式，通過加壓閥門對雙組加壓裝置“BI—BI”、“BI—4XB3”同時加壓。
[0056]所述的雙軸加載后單向卸載模式，其特點包括:加壓裝置采用加卸壓設(shè)置方式，先通過加壓閥門對雙組加壓裝置“BI——4XB3”同時加壓，然后對加壓裝置“BI—BI”卸壓。[0057]所述的直剪模式，其特點包括:加壓裝置采用直剪設(shè)置方式，先通過加壓閥門對軸向組加壓裝置“BI—BI”加壓，然后通過加壓閥門對交錯組加壓裝置“B2 — B2”加壓。
[0058]所述的循環(huán)加卸載模式，其特點包括:加壓裝置采用加卸壓設(shè)置方式，通過加壓閥門對加壓裝置“BI—4XB3”加壓，同時對加壓裝置“BI—BI”施加循環(huán)荷載。
[0059]所述的雙軸加載后單向分步卸載模式，其特點包括:加壓裝置采用加卸壓設(shè)置方式，先通過加壓閥門對雙組加壓裝置11一81”、11一4乂83”加壓，然后通過加壓閥門對加壓裝置“BI—4XB3”的加壓裝置“4XB3”分步逐個卸除四個“B3”加壓裝置壓力。
[0060]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權(quán)利要求書的保護范圍為準。
【權(quán)利要求】
1.一種雙軸多功能加卸載實驗系統(tǒng)，其特征在于，包括剛性約束框，所述剛性約束框內(nèi)設(shè)有兩組正交設(shè)置的加壓裝置，所述剛性約束框的中央設(shè)有試件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙軸多功能加卸載實驗系統(tǒng)，其特征在于，所述的剛性約束框包括剛性約束邊框和剛性底座，所述剛性約束邊框焊接在所述剛性底座上，所述剛性約束邊框為內(nèi)八邊形、外正方形結(jié)構(gòu),所述剛性約束邊框和剛性底座的材質(zhì)為硬質(zhì)鋼材。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙軸多功能加卸載實驗系統(tǒng)，其特征在于，所述加壓裝置包括加壓腔體和加壓活塞，所述加壓腔體的封閉端設(shè)有加壓腔頭，所述加壓活塞的伸出端設(shè)有多根滾軸，所述滾軸與所述剛性約束邊框的內(nèi)側(cè)壁接觸，所述加壓腔頭與所述試件接觸，所述加壓活塞的內(nèi)端與所述加壓腔體的內(nèi)壁之間設(shè)有兩圈密封圈，所示加壓腔體的頂面外壁設(shè)有壓力表和加壓閥門。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙軸多功能加卸載實驗系統(tǒng)，其特征在于，所述加壓裝置包括三種規(guī)格，分別為第一加壓裝置、第二加壓裝置和第三加壓裝置，所述第一加壓裝置、第二加壓裝置和第三加壓裝置的高度和長度均相同，所述第一加壓裝置的寬度為300mm，所述第二加壓裝置的寬度為150mm,所述第三加壓裝置的寬度為75mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙軸多功能加卸載實驗系統(tǒng)，其特征在于，所述兩組加壓裝置的布置方式為加卸壓設(shè)置方式或直剪設(shè)置方式； 所述加卸壓設(shè)置方式中，兩組加壓裝置分別為兩個第一加壓裝置對軸設(shè)置和一個第一加壓裝置與四個第三加壓裝置對軸設(shè)置； 所述直剪設(shè)置方式中，兩組加壓裝置分別為兩個第一加壓裝置對軸設(shè)置和兩個第二加壓裝置交錯設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙軸多功能加卸載實驗系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)能實現(xiàn)以下任一種或多種加卸載試驗模式: 雙軸加載模式、雙軸加載后單向卸載模式、直剪模式、循環(huán)加卸載模式、雙軸加載后單向分步卸載模式； 所述雙軸加載模式包括:加壓裝置采用加卸壓設(shè)置方式，對兩組加壓裝置同時加壓； 所述的雙軸加載后單向卸載模式包括:加壓裝置采用加卸壓設(shè)置方式，先對兩組加壓裝置同時加壓，然后對兩個對軸設(shè)置的第一加壓裝置卸壓； 所述的直剪模式包括:加壓裝置采用直剪設(shè)置方式，先對兩個對軸設(shè)置的第一加壓裝置加壓，然后對兩個交錯設(shè)置的第二加壓裝置加壓； 所述的循環(huán)加卸載模式包括:加壓裝置采用加卸壓設(shè)置方式，對對軸設(shè)置的一個第一加壓裝置和四個第三加壓裝置加壓，同時對兩個對軸設(shè)置的第一加壓裝置施加循環(huán)荷載； 所述的雙軸加載后單向分步卸載模式包括:加壓裝置采用加卸壓設(shè)置方式，先對兩組加壓裝置同時加壓，然后對四個第三加壓裝置逐個卸壓。
【文檔編號】G01N3/32GK103776686SQ201410040997
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月28日
【發(fā)明者】左建平, 王兆豐, 熊國軍 申請人:中國礦業(yè)大學(北京)