靜水壓力狀態下局部單向動態卸載裝置制造方法
【專利摘要】本發明提供一種靜水壓力狀態下局部單向動態卸載裝置，涉及材料動態力學性能實驗設備領域，主要包括固定設置的卸壓室、加壓室和靜水壓力室，所述卸壓室與加壓室直接連接，所述加壓室與靜水壓力室之間通過連通管連接，所述加壓室內設置有活塞桿，活塞桿與軸向自由移動的波導桿的一端平面接觸，波導桿另外一端插入靜水壓力室內，所述靜水壓力室內為封閉空間，且封閉空間內充滿液體，包覆后的試件置于高壓液體中，所述波導桿插入靜水壓力室內的一端與試件局部表面平面接觸。本發明彌補了靜水壓力狀態下局部的單向(維)動態卸載實驗裝置的空白，該實驗裝置可模擬地下深部礦藏材料受到的三向等壓應力，一旦某個局部因某個原因發生坍塌，即引起此局部突然(動態)卸載。并且得到在此情況下礦藏中的材料及結構如何響應的相關數據。
【專利說明】靜水壓力狀態下局部單向動態卸載裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及材料動態力學性能實驗設備領域，尤其涉及一種用于地下礦藏(煤、氣、油、鹽巖等)在某一局部受到突然卸載時相應材料和結構的響應的研究領域的試驗研究設備，具體為一種靜水壓力狀態下局部單向動態卸載裝置。
【背景技術】
[0002]地下深部礦藏材料近似處于三向等壓應力(靜水壓力)狀態下，一旦某個局部因某個原因發生坍塌，即引起此局部突然(動態)卸載。在這種情況下礦藏中的材料及結構如何響應是一個重要的學術問題。這個問題引起了學術界的重視。從力學角度分析，這是一個處于靜水壓力狀態下的原始材料受到一個局部的單向的動態卸載作用后如何響應，繼而引起怎樣的結構響應問題。
[0003]現有的霍普金森壓桿主要研究無應力原始材料在動態一維壓應力狀態下的響應問題；正在研發中的三維霍普金森壓桿可研究無應力原始材料在動態三維壓應力狀態下的響應問題；帶有三維靜壓裝置的霍普金森壓桿可研究三維靜壓下的材料再受到動態一維壓應力作用時的響應問題；霍普金森拉桿是研究無應力原始材料在動態一維拉應力狀態下的響應問題。因此目前尚未發現有研究處于靜水壓力狀態下的原始材料受到一個局部的單向(維)動態卸載作用的響應問題的實驗裝置。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是針對現有技術存在的缺陷，提出一種靜水壓力狀態下局部單向動態卸載裝置。
[0005]本發明所要解決的技術問題采用以下技術方案來實現:
[0006]一種靜水壓力狀態下局部單向動態卸載裝置，其特征在于:主要包括固定設置的卸壓室、加壓室和靜水壓力室，所述卸壓室與加壓室直接連接，所述加壓室與靜水壓力室之間通過連通管連接，所述加壓室內設置有活塞桿，活塞桿與軸向自由移動的波導桿的一端平面接觸，波導桿另外一端插入靜水壓力室內，所述靜水壓力室內為封閉空間，且封閉空間內充滿液體，包覆后的試件置于高壓液體中，所述波導桿插入靜水壓力室內的一端與試件局部表面接觸。
[0007]所述卸壓室設置有快速泄壓閥和卸油口。
[0008]所述加壓室設置有進油口。
[0009]所述卸壓室、加壓室、靜水壓力室固定在左、右兩個擋板上，左擋板與右擋板之間通過平衡拉桿固定。
[0010]所述活塞桿和波導桿通過滾動支承架支撐。
[0011]所述連通管中部安裝有閘閥。
[0012]所述靜水壓力室為組合式分體結構，便于裝卸試件。所述波導桿為一圓柱形桿，它一端與活塞桿平面接觸，另一端與試件局部表(平)面接觸，用于給試件加載和卸載。所述活塞桿為圓柱形桿，其一端與加壓室的油缸相連，另一端與波導桿平面接觸，給波導桿加載和卸載。所述平衡拉桿為兩端帶有螺紋的圓柱形桿，四根平衡拉桿與左右兩擋板配合將整個裝置連接為一整體。平衡拉桿將平衡因液壓加載在裝置軸線部件、波導桿等上引起的軸向壓縮內力，使裝置在軸向內力平衡，而不需對裝置進行外部固定。所述滾動支承架為一沿環向布置的三向可伸縮滾動支承，它們限制了波導桿、活塞桿的徑向運動，而幾乎不影響它們的軸向運動。
[0013]實驗過程:
[0014]首先將試件置于靜水壓力室，將波導桿、活塞桿等安裝到位。通過高壓油泵給加壓室加液壓油，進而通過活塞桿、波導桿、連通管給靜水壓力室中的試件加三維等值靜壓力(靜水壓力)。在加到預定壓力后，保持一定時間。卸載實驗開始瞬間，打開快速卸載閥，一維卸載波通過活塞桿、波導桿傳到試件局部表面，在局部形成單向動態卸載。記錄波導桿中卸載波信號可獲得其強度、上升沿、脈沖長度等信息，通過試件中多個傳感器可以獲得有關波傳播規律、材料的響應以及結構的響應等信號，進而進行相關分析。
[0015]本發明的有益效果為:
[0016]本發明彌補了靜水壓力狀態下局部的單向(維)動態卸載實驗裝置的空白，該實驗裝置可模擬地下深部礦藏材料受到的三向等壓應力，一旦某個局部因某個原因發生坍塌，即引起此局部突然(動態)卸載。并且得到在此情況下礦藏中的材料及結構如何響應的相關數據。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明的結構示意圖；
[0018]圖2為圖1的側視示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體實施例和附圖，進一步闡述本發明，但下述實施例僅僅為本發明的優選實施例，并非全部。基于實施方式中的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得其它實施例，都屬于本專利的保護范圍。
[0020]如圖1、圖2所示，
[0021]一種靜水壓力狀態下局部單向動態卸載裝置，主要包括固定設置的卸壓室2、加壓室10和靜水壓力室8，卸壓室2與加壓室10直接連接，加壓室10與靜水壓力室8之間通過連通管9連接，連通管9中部安裝有閘閥15，可以控制連通管9的通斷，加壓室10內設置有活塞桿12，活塞桿12與軸向自由移動的波導桿13的一端平面接觸，波導桿13另外一端插入靜水壓力室8內，靜水壓力室8內為封閉空間，且封閉空間內充滿液體，包覆后的試件7置于高壓液體中，波導桿13插入靜水壓力室8內的一端與試件7局部表面平面接觸。
[0022]卸壓室2設置有快速泄壓閥I和卸油口 3，加壓室10設置有進油口 4，卸壓室2、加壓室10、靜水壓力室8固定在左、右兩個擋板上，左擋板11與右擋板6之間通過平衡拉桿14固定，活塞桿12和波導桿13通過滾動支承架5支撐。
[0023]利用高壓油泵從進油口 4向加壓室10中油缸加液壓油，推動活塞桿12向右運動，進而推動波導桿13向右運動，當它們運動受試件7限制時便有軸向壓力產生。與此同時，油缸中的液壓油通過連通管9向靜水壓力室加油8加壓，于是整個試件7處于三向均勻的應力(靜水壓力)狀態。當加到一定壓力，保持一定時間后，關閉連通管9中的閘閥15，高速打開快速泄壓閥I將加壓室10的油快速卸到卸壓室2中，同時一個卸載脈沖沿活塞桿12、波導桿13傳至試件7，對試件7進行局部單向動態卸載。由相關傳感器得到的信息可以獲得試件7的材料和結構響應。
[0024]以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的僅為本發明的優選例，并不用來限制本發明，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.一種靜水壓力狀態下局部單向動態卸載裝置，其特征在于:主要包括固定設置的卸壓室、加壓室和靜水壓力室，所述卸壓室與加壓室直接連接，所述加壓室與靜水壓力室之間通過連通管連接，所述加壓室內設置有活塞桿，活塞桿與軸向自由移動的波導桿的一端平面接觸，波導桿另外一端插入靜水壓力室內，所述靜水壓力室內為封閉空間，且封閉空間內充滿液體，包覆后的試件置于高壓液體中，所述波導桿插入靜水壓力室內的一端與試件局部表面接觸。
2.根據權利要求1所述的靜水壓力狀態下局部單向動態卸載裝置，其特征在于:所述卸壓室設置有快速泄壓閥和卸油口。
3.根據權利要求1所述的靜水壓力狀態下局部單向動態卸載裝置，其特征在于:所述加壓室設置有進油口。
4.根據權利要求1所述的靜水壓力狀態下局部單向動態卸載裝置，其特征在于:所述卸壓室、加壓室、靜水壓力室固定在左、右兩個擋板上，左擋板與右擋板之間通過平衡拉桿固定。
5.根據權利要求1所述的靜水壓力狀態下局部單向動態卸載裝置，其特征在于:所述活塞桿和波導桿通過滾動支承架支撐。
6.根據權利要求1所述的靜水壓力狀態下局部單向動態卸載裝置，其特征在于:所述靜水壓力室為組合式分體結構。
7.根據權利要求1所述的靜水壓力狀態下局部單向動態卸載裝置，其特征在于:所述連通管中部安裝有閘閥。
【文檔編號】G01N3/12GK104034577SQ201410203962
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月13日 優先權日:2014年5月13日
【發明者】趙江霞 申請人:趙江霞