雙軸多功能加卸載實驗系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種雙軸多功能加卸載實驗系統，包括剛性約束框，剛性約束框內設有兩組正交設置的加壓裝置，剛性約束框的中央設有試件。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有多根滾軸，加壓裝置包括三種規格，三種規格的寬度依次為300mm、150mm、75mm，可以采用加卸壓設置方式或直剪設置方式，能實現雙軸加載模式、雙軸加載后單向卸載模式、直剪模式、循環加卸載模式、雙軸加載后單向分步卸載模式等實驗模式。結構簡易、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
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種加卸載系統及其操作方法，尤其涉及一種雙軸多功能加卸載實驗系統。
【背景技術】
[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、地鐵隧道等領域巷道圍巖強度的測定，特別是巷道爆破掘進、煤層動態開采過程中巖體的破壞規律研究等方面對試驗加載設備和系統提出不同的需求。
[0003]目前,單軸加載系統、雙軸加載系統和三軸加載系統多種多樣,但要么結構復雜、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開采過程的單向逐步卸載破壞模式、雙軸循環加卸載模式等加卸載模式均未能涉及。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種結構簡易、操作簡單實用的雙軸多功能加卸載實驗系統。
[0005]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:
[0006]本發明的雙軸多功能加卸載實驗系統，包括剛性約束框，所述剛性約束框內設有兩組正交設置的加壓裝置，所述剛性約束框的中央設有試件。
[0007]由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明實施例提供的雙軸多功能加卸載實驗系統，由于包括剛性約束框，所述剛性約束框內設有兩組正交設置的加壓裝置，所述剛性約束框的中央設有試件，結構簡易、操作簡單實用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1為本發明實施例提供的雙軸多功能加卸載實驗系統的平面布置結構示意圖；
[0009]圖2為本發明實施例一的加卸壓設置方式示意圖；
[0010]圖3為本發明實施例二的直剪設置方式示意圖；
[0011]圖4為本發明實施例中剛性約束框的俯視結構示意圖；
[0012]圖5為本發明實施例中剛性約束框的側視結構示意圖；
[0013]圖6為本發明實施例中加壓裝置BI的俯視剖面結構示意圖；
[0014]圖7為本發明實施例中加壓裝置BI的側視剖面結構示意圖；
[0015]圖8為本發明實施例中加壓裝置B2的俯視剖面結構示意圖；
[0016]圖9為本發明實施例中加壓裝置B2的側視剖面結構示意圖；
[0017]圖10為本發明實施例中加壓裝置B3的俯視剖面結構示意圖；
[0018]圖11為本發明實施例中加壓裝置B3的側視剖面結構示意圖。
[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 ] 下面將對本發明實施例作進一步地詳細描述。
[0022]本發明的雙軸多功能加卸載實驗系統，其較佳的【具體實施方式】是:
[0023]包括剛性約束框，所述剛性約束框內設有兩組正交設置的加壓裝置，所述剛性約束框的中央設有試件。
[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八邊形、外正方形結構，所述剛性約束邊框和剛性底座的材質為硬質鋼材。
[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有加壓腔頭，所述加壓活塞的伸出端設有多根滾軸，所述滾軸與所述剛性約束邊框的內側壁接觸，所述加壓腔頭與所述試件接觸，所述加壓活塞的內端與所述加壓腔體的內壁之間設有兩圈密封圈，所示加壓腔體的頂面外壁設有壓力表和加壓閥門。
[0026]所述加壓裝置包括三種規格，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置方式或直剪設置方式；
[0028]所述加卸壓設置方式中，兩組加壓裝置分別為兩個第一加壓裝置對軸設置和一個第一加壓裝置與四個第三加壓裝置對軸設置；
[0029]所述直剪設置方式中，兩組加壓裝置分別為兩個第一加壓裝置對軸設置和兩個第二加壓裝置交錯設置。
[0030]該系統能實現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置方式，先對兩組加壓裝置同時加壓，然后對兩個對軸設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置方式，先對兩個對軸設置的第一加壓裝置加壓，然后對兩個交錯設置的第二加壓裝置加壓；
[0035]所述的循環加卸載模式包括:加壓裝置采用加卸壓設置方式，對對軸設置的一個第一加壓裝置和四個第三加壓裝置加壓，同時對兩個對軸設置的第一加壓裝置施加循環荷載；
[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]本發明的雙軸多功能加卸載實驗系統，結構簡易、操作簡單實用，可用于土木工程、水電水利、材料科學、煤炭安全開采等領域的科學研究與工程應用等。
[0038]其有益效果是:
[0039]1.系統結構相對簡單，取材較為普遍，制作與生產成本較為低廉；
[0040]2.兩種加壓裝置設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，無須更換實驗設備；
[0041]3.系統的多功能性，一種系統能提供多種試驗機的功能，體現出本發明的優越性，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須采用硬質鋼材，所述的剛性約束邊框Al為外方形內八邊形，外方形邊長Ll=1800mm,內八邊形尺寸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置于剛性約束邊框Al內，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構成的可定向滑動的端頭。
[0049]加壓腔體頂面中部設置有壓力表d和加壓閥門e。
[0050]具體實施例中，設有兩種加壓裝置設置方式:一種是如圖2所示的加卸壓設置方式；另一種是如圖3所示的直剪設置方式。
[0051]如圖2所示，所述的加卸壓設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]本發明的雙軸多功能加卸載實驗系統實現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]所述的循環加卸載模式，其特點包括:加壓裝置采用加卸壓設置方式，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，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明披露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種雙軸多功能加卸載實驗系統，其特征在于，包括剛性約束框，所述剛性約束框內設有兩組正交設置的加壓裝置，所述剛性約束框的中央設有試件。
2.根據權利要求1所述的雙軸多功能加卸載實驗系統，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八邊形、外正方形結構,所述剛性約束邊框和剛性底座的材質為硬質鋼材。
3.根據權利要求2所述的雙軸多功能加卸載實驗系統，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有加壓腔頭，所述加壓活塞的伸出端設有多根滾軸，所述滾軸與所述剛性約束邊框的內側壁接觸，所述加壓腔頭與所述試件接觸，所述加壓活塞的內端與所述加壓腔體的內壁之間設有兩圈密封圈，所示加壓腔體的頂面外壁設有壓力表和加壓閥門。
4.根據權利要求3所述的雙軸多功能加卸載實驗系統，其特征在于，所述加壓裝置包括三種規格，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.根據權利要求4所述的雙軸多功能加卸載實驗系統，其特征在于，所述兩組加壓裝置的布置方式為加卸壓設置方式或直剪設置方式； 所述加卸壓設置方式中，兩組加壓裝置分別為兩個第一加壓裝置對軸設置和一個第一加壓裝置與四個第三加壓裝置對軸設置； 所述直剪設置方式中，兩組加壓裝置分別為兩個第一加壓裝置對軸設置和兩個第二加壓裝置交錯設置。
6.根據權利要求5所述的雙軸多功能加卸載實驗系統，其特征在于，該系統能實現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置方式，先對兩組加壓裝置同時加壓，然后對兩個對軸設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置方式，先對兩個對軸設置的第一加壓裝置加壓，然后對兩個交錯設置的第二加壓裝置加壓； 所述的循環加卸載模式包括:加壓裝置采用加卸壓設置方式，對對軸設置的一個第一加壓裝置和四個第三加壓裝置加壓，同時對兩個對軸設置的第一加壓裝置施加循環荷載； 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 優先權日:2014年1月28日
【發明者】左建平, 王兆豐, 熊國軍 申請人:中國礦業大學(北京)