基于雙軸試驗(yàn)機(jī)的多軸靜水壓試驗(yàn)加載裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多孔材料靜水壓多軸試驗(yàn)加載裝置，具體涉及一種基于雙軸試驗(yàn)機(jī)的多軸靜水壓試驗(yàn)加載裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]多孔材料是一類廣為使用而又具有巨大應(yīng)用潛力的功能結(jié)構(gòu)材料，其力學(xué)性能的研究對材料的設(shè)計(jì)、制備和應(yīng)用有重要的指導(dǎo)意義，而靜水壓多軸試驗(yàn)是測量多孔材料力學(xué)性能與獲得本構(gòu)關(guān)系的重要途徑。由于多軸加載試驗(yàn)的復(fù)雜性，比如試驗(yàn)中如何為試件提供高液壓環(huán)境，如何實(shí)現(xiàn)靜水壓縮與軸向壓縮的獨(dú)立控制以及調(diào)節(jié)靜水壓與軸向壓力使試件沿不同應(yīng)力組合加載路徑，目前國內(nèi)外尚無一種成熟通用的多孔材料靜水壓多軸加載試驗(yàn)裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在提供一種基于雙軸試驗(yàn)機(jī)的多軸靜水壓試驗(yàn)加載裝置及方法，實(shí)現(xiàn)了靜水壓與軸向載荷的獨(dú)立控制以及不同應(yīng)力組合的同時加載。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
[0005]一種基于雙軸試驗(yàn)機(jī)的多軸靜水壓試驗(yàn)加載裝置，包括固定在試驗(yàn)機(jī)機(jī)體上的固定框架1，所述固定框架1上水平固定有位置相對的左液壓腔室3和右液壓腔室4，所述左液壓腔室3和右液壓腔室4中分別設(shè)置有與試驗(yàn)機(jī)軸向加載夾頭連接的左活塞桿7和右活塞桿8，所述左液壓腔室3和右液壓腔室4底端分別開有左油孔5和右油孔6 ;還包括用于放置測量器件的試驗(yàn)缸9，所述試驗(yàn)缸9中底部放置載荷傳感器承載臺10，載荷傳感器承載臺10上放置多孔材料試件11，試驗(yàn)缸9頂部固連有試驗(yàn)缸蓋12，試驗(yàn)缸蓋12上放置有液壓筒14，液壓筒14內(nèi)設(shè)置有軸向載荷加載桿15，軸向載荷加載桿15的上端活塞在液壓筒14中滑行，下端活塞與多孔材料試件11接觸，所述試驗(yàn)缸蓋12上開有試驗(yàn)缸油孔16，液壓筒14上端開有一個液壓筒油孔17，所述試驗(yàn)缸油孔16與左液壓腔室3的左油孔5通過第一油管18連接，液壓筒油孔17與右液壓腔室4的右油孔6通過第二油管19連接；所述左液壓腔室3、右液壓腔室4和試驗(yàn)缸9內(nèi)以及液壓筒14與軸向載荷加載桿15之間均灌滿了液壓介質(zhì)。
[0006]進(jìn)一步地，所述固定框架1由兩塊橫向板和一塊豎直板組成，通過螺栓連接固定在試驗(yàn)機(jī)機(jī)體上，左液壓腔室3和右液壓腔室4通過螺栓水平固定在豎直板。
[0007]上述所述裝置的加載方法，加載之前將多孔材料試件11密封好放置在載荷傳感器承載臺10與軸向載荷加載桿15之間，然后將液壓介質(zhì)通過油孔灌入左液壓腔室3、右液壓腔室4、液壓筒14以及試驗(yàn)缸9中，排盡其中空氣，使液壓介質(zhì)充滿腔室與缸體內(nèi)，并密封好各連接部位；左活塞桿7和右活塞桿8分別與試驗(yàn)機(jī)軸向加載夾頭連接；通過控制材料試驗(yàn)機(jī)施加力，推動左活塞桿7向里運(yùn)動，左液壓腔室3與試驗(yàn)缸9中的液壓介質(zhì)受壓縮，體積變小，試驗(yàn)缸9中的壓強(qiáng)升高，為多孔材料試件11提供靜水壓壓力；同樣地，右液壓腔室4中的右活塞桿8受試驗(yàn)機(jī)載荷向里運(yùn)動，液壓筒14中液壓介質(zhì)被壓縮，體積減小，壓強(qiáng)升高，會對軸向載荷加載桿15施加軸向壓力，而軸向載荷加載桿15與多孔材料試件11緊密接觸，為多孔材料試件11提供軸向載荷；通過控制材料試驗(yàn)機(jī)的加載力，推動活塞桿運(yùn)動，即實(shí)現(xiàn)多軸靜水壓與軸向載荷比例或非比例加載，且兩者能夠獨(dú)立或同步控制。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有裝置相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0009]1)本發(fā)明裝置是基于試驗(yàn)機(jī)構(gòu)建的多孔材料靜水壓多軸試驗(yàn)加載裝置，它通過試驗(yàn)機(jī)推動液壓腔室中的活塞桿為多孔材料提供靜水壓環(huán)境和軸向載荷，實(shí)現(xiàn)了靜水壓力和軸向載荷同步控制，以及不同比例的加載方式。
[0010]2)該裝置采用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)機(jī)驅(qū)動簡單的機(jī)械活塞機(jī)構(gòu)產(chǎn)生壓力，控制試驗(yàn)機(jī)輸出位移即可調(diào)節(jié)壓力，不需要復(fù)雜的液壓系統(tǒng)及控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單。
[0011]3)與獨(dú)立的液壓栗加載設(shè)備相比，該裝置利用通用的材料試驗(yàn)機(jī)推動活塞桿產(chǎn)生壓力，具有很高的壓力調(diào)節(jié)響應(yīng)速度。
[0012]4)通過試驗(yàn)機(jī)的加載控制，在不改變加載載荷量程的條件下，具有更高的加載精度。
[0013]5)對液壓介質(zhì)無特殊要求:常用的液壓系統(tǒng)一般采用液壓油作為壓力介質(zhì)，相比之下本裝置不需要復(fù)雜的加壓栗，因此對加壓介質(zhì)沒有特殊要求，可用水替代液壓油，更為清潔。
【附圖說明】
[0014]附圖為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)敘述。
[0016]如附圖所示，本發(fā)明一種基于雙軸試驗(yàn)機(jī)的多軸靜水壓試驗(yàn)加載裝置，包括一固定框架1，它由兩塊橫向板和一塊豎直板組成，通過螺栓連接固定在試驗(yàn)機(jī)機(jī)體上。在豎直板上通過四個螺栓口 2將左液壓腔室3與右液壓腔室4固定安置好，左液壓腔室3與右液壓腔室4底端各開了一個左油孔5和右油孔6。左液壓腔室3中有一個左活塞桿7，右液壓腔室4中有一個右活塞桿8 ;一用于放置測量器件的試驗(yàn)缸9，試驗(yàn)缸9中底端放置載荷傳感器承載臺10，在載荷傳感器承載臺10上放置多孔材料試件11，試驗(yàn)缸蓋12和試驗(yàn)缸通過六個螺栓口 13固定安置，試驗(yàn)缸蓋12上放置了一個液壓筒14，液壓筒14中含一個軸向載荷加載桿15，軸向加載桿15上端活塞在液壓筒14中滑行，下端活塞與多孔材料試件11接觸。試驗(yàn)缸蓋12上開有一個油孔16，液壓筒11上端開有一個油孔17，試驗(yàn)缸蓋12與左液壓腔室3通過油管18連接，液壓筒14與右液壓腔室4通過油管19連接。
[0017]如附圖所示，本發(fā)明裝置的加載方法為:加載之前將多孔材料試件11密封好放置在載荷傳感器承載臺10與軸向載荷加載桿15之間，然后將液壓介質(zhì)通過油孔灌入左液壓腔室3、右液壓腔室4、液壓筒14以及試驗(yàn)缸9，排盡其中空氣，使液壓介質(zhì)充滿腔室與缸體內(nèi)，并密封好各連接部位。左右液壓腔室中的左活塞桿7和右活塞桿8分別與試驗(yàn)機(jī)軸向加載夾頭連接。通過控制材料試驗(yàn)機(jī)施加力，推動左活塞桿7向里運(yùn)動，左液壓腔室3與試驗(yàn)缸9中的液壓介質(zhì)受壓縮，體積變小，試驗(yàn)缸9中的壓強(qiáng)升高，為多孔材料試件11提供靜水壓壓力；同樣地，右液壓腔室4中的右活塞桿8受試驗(yàn)機(jī)載荷向里運(yùn)動，液壓筒14中液壓介質(zhì)被壓縮，體積減小，壓強(qiáng)升高，會對軸向載荷加載桿15施加軸向壓力，而軸向載荷加載桿15與多孔材料試件11緊密接觸，為多孔材料試件11提供軸向載荷。通過控制材料試驗(yàn)機(jī)的加載力，推動活塞桿運(yùn)動，即可實(shí)現(xiàn)多軸靜水壓與軸向載荷比例或非比例加載，且兩者可獨(dú)立或同步控制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于雙軸試驗(yàn)機(jī)的多軸靜水壓試驗(yàn)加載裝置，包括固定在試驗(yàn)機(jī)機(jī)體上的固定框架(1)，其特征在于:所述固定框架(1)上水平固定有位置相對的左液壓腔室(3)和右液壓腔室(4)，所述左液壓腔室(3)和右液壓腔室(4)中分別設(shè)置有與試驗(yàn)機(jī)軸向加載夾頭連接的左活塞桿(7)和右活塞桿(8)，所述左液壓腔室(3)和右液壓腔室⑷底端分別開有左油孔(5)和右油孔(6);還包括用于放置測量器件的試驗(yàn)缸(9)，所述試驗(yàn)缸(9)中底部放置載荷傳感器承載臺(10)，載荷傳感器承載臺(10)上放置多孔材料試件(11)，試驗(yàn)缸(9)頂部固連有試驗(yàn)缸蓋(12)，試驗(yàn)缸蓋(12)上放置有液壓筒(14)，液壓筒(14)內(nèi)設(shè)置有軸向載荷加載桿(15)，軸向載荷加載桿(15)的上端活塞在液壓筒(14)中滑行，下端活塞與多孔材料試件(11)接觸，所述試驗(yàn)缸蓋(12)上開有試驗(yàn)缸油孔(16)，液壓筒(14)上端開有一個液壓筒油孔(17)，所述試驗(yàn)缸油孔(16)與左液壓腔室(3)的左油孔(5)通過第一油管(18)連接，液壓筒油孔(17)與右液壓腔室(4)的右油孔(6)通過第二油管(19)連接；所述左液壓腔室(3)、右液壓腔室(4)和試驗(yàn)缸(9)內(nèi)以及液壓筒(14)與軸向載荷加載桿(15)之間均灌滿了液壓介質(zhì)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙軸試驗(yàn)機(jī)的多軸靜水壓試驗(yàn)加載裝置，其特征在于:所述固定框架(1)由兩塊橫向板和一塊豎直板組成，通過螺栓連接固定在試驗(yàn)機(jī)機(jī)體上，左液壓腔室(3)和右液壓腔室(4)通過螺栓水平固定在豎直板。3.權(quán)利要求1所述裝置的加載方法，其特征在于:加載之前將多孔材料試件(11)密封好放置在載荷傳感器承載臺(10)與軸向載荷加載桿(15)之間，然后將液壓介質(zhì)通過油孔灌入左液壓腔室(3)、右液壓腔室(4)、液壓筒(14)以及試驗(yàn)缸(9)中，排盡其中空氣，使液壓介質(zhì)充滿腔室與缸體內(nèi)，并密封好各連接部位；左活塞桿(7)和右活塞桿(8)分別與試驗(yàn)機(jī)軸向加載夾頭連接；通過控制材料試驗(yàn)機(jī)施加力，推動左活塞桿(7)向里運(yùn)動，左液壓腔室(3)與試驗(yàn)缸(9)中的液壓介質(zhì)受壓縮，體積變小，試驗(yàn)缸(9)中的壓強(qiáng)升高，為多孔材料試件(11)提供靜水壓壓力；同樣地，右液壓腔室(4)中的右活塞桿(8)受試驗(yàn)機(jī)載荷向里運(yùn)動，液壓筒(14)中液壓介質(zhì)被壓縮，體積減小，壓強(qiáng)升高，會對軸向載荷加載桿(15)施加軸向壓力，而軸向載荷加載桿(15)與多孔材料試件(11)緊密接觸，為多孔材料試件(11)提供軸向載荷；通過控制材料試驗(yàn)機(jī)的加載力，推動活塞桿運(yùn)動，即實(shí)現(xiàn)多軸靜水壓與軸向載荷比例或非比例加載，且兩者能夠獨(dú)立或同步控制。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于雙軸試驗(yàn)機(jī)的多軸靜水壓試驗(yàn)加載裝置及方法，該裝置主要由兩個液壓腔室、一個液壓筒和試驗(yàn)缸組成，兩個液壓腔室與液壓筒和試驗(yàn)缸通過油管連接，將容器內(nèi)的空氣排盡，填滿液壓介質(zhì)；試驗(yàn)機(jī)的水平方向的兩個夾頭與裝置中的兩個活塞桿連接通過控制材料試驗(yàn)機(jī)向活塞桿施加力，推動活塞桿運(yùn)動，通過壓縮試驗(yàn)缸與液壓筒中的液壓介質(zhì)，為試件提供靜水壓力和軸向載荷實(shí)現(xiàn)多軸靜水壓與軸向載荷比例或非比例加載，且兩者可獨(dú)立或同步控制。
【IPC分類】G01N3/12, G01N3/02
【公開號】CN105424467
【申請?zhí)枴緾N201510727658
【發(fā)明人】朱建陽, 徐明龍, 敬子建, 張舒文, 田征, 吳成松
【申請人】西安交通大學(xué)
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年10月30日