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      雙軸多功能加卸載實驗系統(tǒng)的制作方法

      文檔序號:6217584閱讀:356來源:國知局
      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?zāi)J健=Y(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(xué)、煤炭安全開采等領(lǐng)域的科學(xué)研究與工程應(yīng)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(xué)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(fù)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?zāi)J?
      [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(xué)、煤炭安全開采等領(lǐng)域的科學(xué)研究與工程應(yīng)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?zāi)J桨?
      [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(yīng)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(yīng)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?zāi)J? 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(xué)(北京)
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