專利名稱：一種顆粒強度試驗裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及力學試驗裝置，尤其涉及顆粒強度的試驗裝置。主要用于土工領域粒狀土體顆粒強度的測試。
背景技術：
隨著大規模、超大規模工程建設的開展，作為地基的土體承受的應力越來越高，當其受到的應力大于土體顆粒本身強度時，土體的顆粒就會發生破碎，從而改變土體的宏觀力學性質。經典的土力學理論是建立在土體顆粒不發生破碎的基礎之上。為了研究顆粒破碎對土體宏觀力學性質的影響以及顆粒破碎條件下土體的性質，需要對土體顆粒本身的強度進行研究。顆粒破碎是土工領域內一個新型的研究分支。通常情況下運用直剪儀，三軸儀、壓縮儀等土工試驗設備對土體試樣的宏觀力學性質進行研究，這些設備只能用于測試土體的宏觀力學性質，無法測試土體顆粒的強度。目前還沒有可以測試土體顆粒強度的設備。
發明內容
本實用新型提供了一種顆粒強度試驗裝置。該裝置由加載系統、測試系統和數據采集系統組成。可以準確地測試、記錄顆粒在受到徑向荷載時應力與應變的大小，尤其適合對土體顆粒強度進行測試。
為了達到上述目的，本實用新型采用如下技術方案一種顆粒強度試驗裝置，由加載系統、測試系統和數據采集系統組成；加載系統采用現有三軸儀的加載系統，由加壓活塞、主機、反力框架和橫梁組成；測試系統由位移傳感器、連接球頭、柱狀連桿、力傳感器、上壓頭、下壓頭、傳感器固定裝置組成，下壓頭為變截面圓柱形，平置于加載系統的加壓活塞上，上壓頭為變截面圓柱形，其上端為外螺紋，與力傳感器下部的內螺紋連接，力傳感器上部的內螺紋與柱狀連桿下端的外螺紋連接，柱狀連桿上端通過連接球頭與加載系統的橫梁相連；位移傳感器通過傳感器固定裝置固定于加載系統的反力框架上，其測試觸頭與下壓頭底盤上的環形表面接觸；數據采集系統由放大電路A、濾波電路A、放大電路B、濾波電路B、A/D轉換器和計算機組成；放大電路A輸入端與力傳感器連接，輸出端與濾波電路A連接，放大電路B輸入端與位移傳感器連接，輸出端與濾波電路B連接，濾波電路A和濾波電路B輸出端均通過A/D轉換器與計算機連接。
本實用新型有如下技術效果可以對不同粒徑的顆粒在受到徑向荷載時的應力應變大小進行測試，并記錄測試數據。尤其適合對土體顆粒測試。測試方法簡單，操作簡便。
圖1是本實用新型的結構示意圖。
其中1為位移傳感器、2為連接球頭、3為柱狀連桿、4為力傳感器、5為上壓頭、6為下壓頭、7為加壓活塞、8為主機、9為反力框架、10為傳感器固定裝置、11為橫梁、12為放大電路A、13為濾波電路A、14為放大電路B、15為濾波電路B、16為A/D轉換器、17為計算機。
圖2是本實用新型對直徑2.1mm鈣質砂顆粒的試驗結果曲線圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步的說明。
由圖1可知，一種顆粒強度試驗裝置，由加載系統、測試系統和數據采集系統組成；加載系統采用現有的三軸儀加載系統，由加壓活塞7、主機8、反力框架9和橫梁11組成；測試系統由位移傳感器1、連接球頭2、柱狀連桿3、力傳感器4、上壓頭5、下壓頭6、傳感器固定裝置10組成，下壓頭6為變截面圓柱形，平置于加載系統的加壓活塞7上，下壓頭6的上表面經過熱處理，以提高其硬度，并對其表面進行拋光；上壓頭5為變截面圓柱形，其下表面經過熱處理，以提高其硬度，并對其表面進行拋光，其上端為外螺紋，與力傳感器4下部的內螺紋連接，力傳感器4上部的內螺紋與柱狀連桿3下端的外螺紋連接，柱狀連桿3上端通過連接球頭2連接在加載系統的橫梁11上，位移傳感器1通過傳感器固定裝置10固定于加載系統的反力框架9上，其測試觸頭與下壓頭6底盤上的環形表面接觸，傳感器固定裝置10可以選用磁力表座；數據采集系統由放大電路A、濾波電路A、放大電路B、濾波電路B、A/D轉換器和計算機組成；放大電路A12輸入端與力傳感器4連接，輸出端與濾波電路A13連接，放大電路B14輸入端與位移傳感器1連接，輸出端與濾波電路B15連接，濾波電路A13和濾波電路B15均通過A/D轉換器16與計算機17連接。
用本實用新型測試土體顆粒的方法如下調節下壓頭6底座的位置，使上壓頭5與下壓頭6軸線重合；將被測顆粒試樣置于下壓頭6上工作面的中心，通過調節加載系統加壓活塞7的位置來調節上壓頭5與下壓頭6之間的距離，使其略大于待測顆粒試樣的直徑；調整球頭連接2使上下兩個壓頭的工作面保持平行；同時調整好位移傳感器的位置，使其測試觸頭與下壓頭6底盤上環形表面接觸。起動加載系統，使下壓頭以一定速度向上移動，同時打開數據采集系統，由位移傳感器和力傳感器輸出的電信號經過放大，濾波，A/D轉換后輸入計算機，采集系統記錄試驗過程中應力與位移，直至顆粒發生破碎，關閉加載系統。附圖2為實測直徑為2.1mm鈣質砂顆粒的應力應變曲線。
權利要求1.一種顆粒強度試驗裝置，其特征在于，該裝置由加載系統、測試系統和數據采集系統組成；加載系統采用三軸儀加載系統，由加壓活塞(7)、主機(8)、反力框架(9)和橫梁(11)組成；測試系統由位移傳感器(1)、連接球頭(2)、柱狀連桿(3)、力傳感器(4)、上壓頭(5)、下壓頭(6)、傳感器固定裝置(10)組成，下壓頭(6)為變截面圓柱形，平置于加載系統的加壓活塞(7)上，下壓頭(6)的上表面經過熱處理，以提高其硬度，并對其表面進行拋光；上壓頭(5)為變截面圓柱形，其下表面經過熱處理，以提高其硬度，并對其表面進行拋光，其上端為外螺紋，與力傳感器(4)下部的內螺紋連接，力傳感器(4)上部的內螺紋與柱狀連桿(3)下端的外螺紋連接，柱狀連桿(3)上端通過連接球頭(2)連接在加載系統的橫梁(11)上，位移傳感器1通過傳感器固定裝置(10)固定于加載系統的反力框架(9)上，其測試觸頭與下壓頭(6)底盤上的環形表面接觸，傳感器固定裝置(10)可以選用磁力表座；數據采集系統由放大電路A(12)、濾波電路A(13)、放大電路B(14)、濾波電路B(15)、A/D轉換器(16)和計算機(17)組成；放大電路A(12)輸入端與力傳感器(4)連接，輸出端與濾波電路A(13)連接，放大電路B(14)輸入端與位移傳感器(1)連接，輸出端與濾波電路B(15)連接，濾波電路A(13)和濾波電路B(15)均通過A/D轉換器(16)與計算機(17)連接。
專利摘要本實用新型公開了一種顆粒強度試驗裝置，涉及力學試驗裝置。該裝置由加載系統、測試系統和數據采集系統組成。圖中的1為位移傳感器、2為連接球頭、3為柱狀連桿、4為力傳感器、5為上壓頭、6為下壓頭、7為加壓活塞、8為主機、9為反力框架、10為傳感器固定裝置、11為橫梁、12為放大電路A、13為濾波電路A、14為放大電路B、15為濾波電路B、16為A/D轉換器、17為計算機。本實用新型可以對不同粒徑的顆粒在受到徑向荷載時的應力應變大小進行測試，并記錄測試數據。尤其適合對土體顆粒測試。測試方法簡單，操作簡便。
文檔編號G01N3/40GK2682407SQ200420017590
公開日2005年3月2日 申請日期2004年3月31日 優先權日2004年3月31日
發明者張家銘, 汪稔, 胡明鑒, 李建國, 陳海洋, 秦尚嶺 申請人:中國科學院武漢巖土力學研究所