多場耦合相似材料特性測試實驗方法
【專利摘要】本發明公開了多場耦合相似材料特性測試實驗方法，涉及巖礦分析技術領域。在實驗臺上設置進行試件在不同溫度場和電磁場環境下的滲透率測試的實驗設備，以及進行試件在不同溫度場和電磁場環境下巴西劈裂實驗的實驗設備，實驗人員可在一個實驗臺上進行多種參數的測量，且能方便的測量試件在不同溫度場和電磁場環境下的參數，為研究試件的真實物理特性提供了真實、準確的數據支持。
【專利說明】
多場耦合相似材料特性測試實驗方法
技術領域
[0001]本發明涉及巖礦分析技術領域，特別是涉及多場耦合相似材料特性測試實驗方法。
【背景技術】
[0002]地質勘探中經常進行巖礦的特性測試，例如抗壓強度、氣體滲透率等參數，測定這些參數對了解巖礦的特性具有很重要的意義。
[0003]現有的巖礦特性測試設備大多都是一種設備負責一種參數的測試，測試多種參數時需要在多種設備之間切換，使用不方便。而且現有的巖礦特性測試裝置都是在常溫常電磁環境下測試巖礦的相關參數，由于巖礦所處的實際環境復雜多變，常溫常電磁環境下的參數有時候并不能體現巖礦的真實特性。而現有的測試裝置均不能做到可變溫度場和電磁場下巖礦參數的測試。
【發明內容】
[0004]本發明實施例提供了多場耦合相似材料特性測試實驗方法，可以解決現有技術中測試設備使用不方便且不能做到可變溫度場和電磁場下巖礦參數的測試的問題。
[0005]多場耦合相似材料特性測試實驗方法，該方法包括:將試件放置在試件座上，所述試件座固定在實驗臺上，所述試件座外部圍繞設置有第一橡膠套，所述試件座下方設有第一壓力傳感器;控制第一液壓缸調整第一活塞桿的高度，使試件承受不同的壓力，所述第一液壓缸位于所述第一橡膠套上方，所述第一液壓缸底部伸出所述第一活塞桿，所述第一活塞桿末端插入所述第一橡膠套并處于所述試件座正上方;控制控制閥通過排氣管向第一橡膠套中排放氣體，所述排氣管上安裝有流量計;通過第一電壓調節裝置調節第一線圈上的電壓，使第一線圈產生不同的溫度和電磁場，所述第一線圈繞設在所述第一橡膠套的側壁中，所述第一線圈與所述第一電壓調節裝置電連接;所述流量計和第一壓力傳感器分別檢測氣體流量值和壓力值;顯示屏顯示試件在不同溫度和電磁場環境下的氣體流量值和壓力值，所述顯示屏安裝在所述實驗臺上。
[0006]優選地，所述方法進一步包括:將試件放置在下壓頭上，所述下壓頭固定在固定桿頂端，所述固定桿底端固定在所述實驗臺上，所述實驗臺上固定有第二橡膠套，所述下壓頭位于所述第二橡膠套內部，所述固定桿下方設有第二壓力傳感器;控制第二液壓缸調整上壓頭的高度，使試件承受不同的壓力，所述第二液壓缸位于所述第二橡膠套上方，所述第二液壓缸底部伸出第二活塞桿，所述第二活塞桿插入所述第二橡膠套并在末端固定有所述上壓頭，所述上壓頭位于所述所述下壓頭的正上方，所述上壓頭上安裝有位移傳感器;通過第二電壓調節裝置調節第二線圈上的電壓，使第二線圈產生不同的溫度和電磁場，所述第二線圈繞設在所述第二橡膠套的內側壁中，所述第二線圈與所述第二電壓調節裝置電連接；所述位移傳感器和第二壓力傳感器分別檢測試件的位移值和受到的壓力值;所述顯示屏顯示試件在不同溫度和電磁場環境下的位移值和壓力值。
[0007]優選地，所述排氣管與平衡罐連通，所述平衡罐與緩沖罐連通，所述緩沖罐與空氣壓縮機連通。
[0008]優選地，所述平衡罐上安裝有氣壓傳感器，所述氣壓傳感器與PLC控制柜電連接，所述控制閥與脈沖信號發射箱電連接，所述PLC控制柜還與所述脈沖信號發射箱電連接。
[0009]優選地，所述第一液壓缸上安裝有液位計。
[0010]本發明實施例中多場耦合相似材料特性測試實驗方法，在實驗臺上設置進行試件在不同溫度場和電磁場環境下的滲透率測試的實驗設備，以及進行試件在不同溫度場和電磁場環境下巴西劈裂實驗的實驗設備，實驗人員可在一個實驗臺上進行多種參數的測量，且能方便的測量試件在不同溫度場和電磁場環境下的參數，為研究試件的真實物理特性提供了真實、準確的數據支持。
【附圖說明】
[0011]為了更清楚地說明本發明發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0012]圖1為本發明實施例提供的多場耦合相似材料特性測試實驗平臺的結構示意圖；
[0013]圖2為本發明實施例提供的多場耦合相似材料特性測試實驗方法中滲透率測試的步驟流程圖；
[0014]圖3為本發明實施例提供的多場耦合相似材料特性測試實驗方法中巴西實驗的步驟流程圖。
【具體實施方式】
[0015]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0016]—并參照圖1、圖2和圖3，為本發明實施例提供了多場耦合相似材料特性測試實驗方法，如圖2所示，該方法包括:
[0017]步驟500，將試件放置在試件座210上；
[0018]具體地，如圖1所示，所述試件座210固定在實驗臺100上，所述試件座210外部圍繞設置有第一橡膠套211，所述第一橡膠套211與所述實驗臺100形成密封空間，所述試件座210下方設有第一壓力傳感器217。
[0019]步驟501，控制第一液壓缸215調整第一活塞桿214的高度，使試件承受不同的壓力；
[0020]具體地，所述第一液壓缸215位于所述第一橡膠套211上方，所述第一液壓缸215底部伸出所述第一活塞桿214，所述第一活塞桿214末端插入所述第一橡膠套211并處于所述試件座210正上方，所述第一液壓缸215上設有液位計216，以指示所述第一液壓缸215中的液位高度。
[0021]步驟502，控制控制閥208通過排氣管206向第一橡膠套211中排放氣體；
[0022]具體地，所述排氣管206與平衡罐203連通，所述平衡罐203與緩沖罐202連通，所述緩沖罐202與空氣壓縮機201連通，所述空氣壓縮機201抽取氣體并存儲在所述緩沖罐202中，所述緩沖罐202同時還對存儲的氣體進行一定的壓力緩沖，所述平衡罐203存儲少量從所述緩沖罐202中排出的氣體，并對存儲的氣體進行進一步的壓力平衡，使氣體的壓力趨于穩定。所述平衡罐203上安裝有氣壓傳感器207，用以檢測所述平衡罐203中的氣壓值。
[0023]所述氣壓傳感器207與PLC控制柜205電連接，所述控制閥208與脈沖信號發射箱204電連接，所述PLC控制柜205還與所述脈沖信號發射箱204電連接，所述PLC控制柜205根據所述氣壓傳感器207檢測到的氣壓值產生相應的控制命令，所述脈沖信號發射箱204接收所述控制命令，并生成相應的脈沖控制信號，所述控制閥208在所述脈沖控制信號的控制下調整開度大小，以調節所述平衡罐203排放氣體的速度。所述排氣管206上安裝有流量計209，用于檢測所述排氣管206中流過氣體的流量。
[0024]在本實施例中，所述氣壓傳感器207能夠檢測較低低壓，例如0.1MPa。所述控制閥208為西門子低壓精密控制閥，可以實現高精度的氣體流量控制。
[0025]可以理解的是，所述PLC控制柜205還可以根據用戶的手動操作生成相應的控制命令，以控制所述控制閥208的開度大小。
[0026]步驟503，通過第一電壓調節裝置213調節第一線圈212上的電壓，使第一線圈212產生不同的溫度和電磁場；
[0027]具體地，所述第一線圈212繞設在所述第一橡膠套211的側壁中，所述第一線圈212與所述第一電壓調節裝置213電連接。
[0028]步驟504，流量計209和第一壓力傳感器217分別檢測氣體流量值和壓力值；
[0029]步驟505，顯示屏400顯示試件在不同溫度和電磁場環境下的氣體流量值和壓力值；
[°03°] 具體地，所述顯示屏400安裝在所述實驗臺100上。
[0031]如圖3所示，所述多場耦合相似材料特性測試實驗方法進一步還包括:
[0032]步驟600，將試件放置在下壓頭308上；
[0033]具體地，如圖1所示，所述下壓頭308固定在固定桿307頂端，所述固定桿307底端固定在所述實驗臺100上，所述實驗臺100上固定有第二橡膠套301，所述下壓頭308位于所述第二橡膠套301內部，所述固定桿307下方設有第二壓力傳感器310。
[0034]步驟601，控制第二液壓缸303調整上壓頭305的高度，使試件承受不同的壓力；
[0035]具體地，所述第二液壓缸303位于所述第二橡膠套301上方，所述第二液壓缸303底部伸出第二活塞桿304，所述第二活塞桿304插入所述第二橡膠套301并在末端固定有所述上壓頭305，所述上壓頭305位于所述所述下壓頭308的正上方，所述上壓頭305上安裝有位移傳感器306。
[0036]步驟602，通過第二電壓調節裝置309調節第二線圈302上的電壓，使第二線圈302產生不同的溫度和電磁場；
[0037]具體地，所述第二線圈302繞設在所述第二橡膠套301的內側壁中，所述第二線圈302與所述第二電壓調節裝置309電連接。
[0038]步驟603，所述位移傳感器306和第二壓力傳感器310分別檢測試件的位移值和受到的壓力值；
[0039]步驟604，所述顯示屏400顯示試件在不同溫度和電磁場環境下的位移值和壓力值。
[0040]綜上所述，本發明實施例中多場耦合相似材料特性測試實驗方法，在實驗臺上設置進行試件在不同溫度場和電磁場環境下的滲透率測試的實驗設備，以及進行試件在不同溫度場和電磁場環境下巴西劈裂實驗的實驗設備，實驗人員可在一個實驗臺上進行多種參數的測量，且能方便的測量試件在不同溫度場和電磁場環境下的參數，為研究試件的真實物理特性提供了真實、準確的數據支持。
[0041]盡管已描述了本發明的優選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優選實施例以及落入本發明范圍的所有變更和修改。
[0042]顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
【主權項】
1.多場耦合相似材料特性測試實驗方法，其特征在于，該方法包括: 將試件放置在試件座上，所述試件座固定在實驗臺上，所述試件座外部圍繞設置有第一橡膠套，所述試件座下方設有第一壓力傳感器； 控制第一液壓缸調整第一活塞桿的高度，使試件承受不同的壓力，所述第一液壓缸位于所述第一橡膠套上方，所述第一液壓缸底部伸出所述第一活塞桿，所述第一活塞桿末端插入所述第一橡膠套并處于所述試件座正上方； 控制控制閥通過排氣管向第一橡膠套中排放氣體，所述排氣管上安裝有流量計； 通過第一電壓調節裝置調節第一線圈上的電壓，使第一線圈產生不同的溫度和電磁場，所述第一線圈繞設在所述第一橡膠套的側壁中，所述第一線圈與所述第一電壓調節裝置電連接； 所述流量計和第一壓力傳感器分別檢測氣體流量值和壓力值； 顯示屏顯示試件在不同溫度和電磁場環境下的氣體流量值和壓力值，所述顯示屏安裝在所述實驗臺上。2.如權利要求1所述的多場耦合相似材料特性測試實驗方法，其特征在于，該方法進一步包括: 將試件放置在下壓頭上，所述下壓頭固定在固定桿頂端，所述固定桿底端固定在所述實驗臺上，所述實驗臺上固定有第二橡膠套，所述下壓頭位于所述第二橡膠套內部，所述固定桿下方設有第二壓力傳感器； 控制第二液壓缸調整上壓頭的高度，使試件承受不同的壓力，所述第二液壓缸位于所述第二橡膠套上方，所述第二液壓缸底部伸出第二活塞桿，所述第二活塞桿插入所述第二橡膠套并在末端固定有所述上壓頭，所述上壓頭位于所述所述下壓頭的正上方，所述上壓頭上安裝有位移傳感器； 通過第二電壓調節裝置調節第二線圈上的電壓，使第二線圈產生不同的溫度和電磁場，所述第二線圈繞設在所述第二橡膠套的內側壁中，所述第二線圈與所述第二電壓調節裝置電連接； 所述位移傳感器和第二壓力傳感器分別檢測試件的位移值和受到的壓力值； 所述顯示屏顯示試件在不同溫度和電磁場環境下的位移值和壓力值。3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述排氣管與平衡罐連通，所述平衡罐與緩沖罐連通，所述緩沖罐與空氣壓縮機連通。4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述平衡罐上安裝有氣壓傳感器，所述氣壓傳感器與PLC控制柜電連接，所述控制閥與脈沖信號發射箱電連接，所述PLC控制柜還與所述脈沖信號發射箱電連接。5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一液壓缸上安裝有液位計。
【文檔編號】G01N3/12GK105910914SQ201610224592
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月7日
【發明人】趙鵬翔, 李樹剛, 林海飛, 肖鵬, 魏宗勇, 李莉, 成連華, 潘紅宇, 嚴敏, 丁洋
【申請人】西安科技大學