一种小尺寸试样阵列线载荷加载箱及加载方法技术

一种结合交错双缸和错距加载板的小尺寸试样阵列线载荷加载箱及加载方法，所述的加载箱包括箱体（8）、液压缸（7）和加载板（1），所述的液压缸安装在箱体（8）中，其特征是所述的加载板（1）由中部加载板（11）、中部加载板（11）两侧的凸形加载板（12）及凸形加载板外侧的矩形加载板（13）组成，中部加载板（11）、凸形加载板（12）及矩形加载板（13）的上端平齐伸出箱体（8）的顶盖（2）外以支承试样（9），它们的下端高低不平呈空间错位布置；本发明专利技术体积小，加载方便，能满足小尺寸试样的加载需要。

【技术实现步骤摘要】
一种小尺寸试样阵列线载荷加载箱及加载方法
本专利技术涉及一种矿山抗压试验技术，尤其是一种小尺寸试样的抗压试验方法，具体地说是一种结合交错双缸和错距加载板的小尺寸试样阵列线载荷加载箱及加载方法。
技术介绍
众所周知，地下岩体的开挖，如开掘巷道或进行回采作业时，会破坏原岩应力的平衡状态，引起岩体内部的应力重新分布。在采掘形成应力的作用下，会引起各种力学现象，如岩体的变形、破坏、塌落等以及在岩体中产生的动力现象。目前，岩石力学研究领域开展的岩石力学实验多集中在单轴、双轴、三轴等均匀加载实验，实验中采用伺服控制，以实现精确的位移和应力控制，来研究研究煤岩石所显现的力学特性及变形破坏特征。由于受到实验装置所限制，液压伺服加载设备难以在小尺寸试样上产生密集的、非均匀的应力且强度达到实验要求的高应力。因此，岩石力学研究领域研究中很少有局部不等应力加载下的岩石力学特性的研究。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的液压伺服加载设备难以在小尺寸试样上产生密集的、非均匀的应力且强度达到实验要求的高应力的问题，设计一种结合交错双缸和错距加载板的小尺寸试样线载荷施加箱和方法，通过本装置及方法，能够在实验室针对小尺寸煤岩试样（实验试样的圆形截面尺寸为Ф50至Ф300，矩形截面尺寸为50mm×50mm至300mm×300mm）表面施加阵列式线载荷加载，每个加载板采用伺服控制，可以精准控制及监测每个加载板的输出载荷，多个液压伺服控制单元控制加载板组的每个加载板输出相同和不同的载荷，研究阵列式线载荷作用下的煤岩力学特性和变形破坏特征。本专利技术的技术方案之一是：一种结合交错双缸和错距加载板的小尺寸试样阵列线载荷加载箱，它包括箱体8、液压缸7和加载板1，所述的液压缸安装在箱体8中，其特征是所述的加载板1由一个中部加载板11、三个凸形加载板12及二个矩形加载板13组成，中部加载板11、凸形加载板12及矩形加载板13间隔布置，它们的上端平齐并伸出箱体8的顶盖2外以支承试样9，它们的下端高低不平呈空间错位布置；两个矩形加载板13的两端下部分别支承在四个相切的液压缸7上，中部加载板11支承在辅助加载板4上，辅助加载板4的两端支承在各自的液压缸7上，辅助加载板4的长度方向垂直于其余各加载板的长度方向，每个凸形加载板12两侧的凸出端各自支承在对应的液压缸7上，支承辅助加载板4及凸形加载板12的两端的两个液压缸与支承矩形加载板13两端的液压缸交错布置且两两同步升降、两两一组独立控制；中部加载板11、凸形加载板12、矩形加载板13的厚度之和即加载板1的厚度与试样厚度相匹配。所述的液压缸缸体为圆柱体结构时，为了减小箱体的尺寸，所述的支承辅助加载板4的两个液压缸7与支承矩形加载板13的两个液压缸7的外圈相切。所述的液压缸缸体为圆柱体结构时，为了减小箱体的尺寸，所述的两个凸形加载板1中的两端的液压缸与支承矩形加载板13的液压缸7相切，支承中间凸形加载板12的液压缸7与支承另二个凸形加载板12的液压缸7相切。所述的中部加载板11的底部低于凸形加载板12及矩形加载板13的底部，以防止驱动其上移的辅助加载板4与凸形加载板12及矩形加载板13产生运动干涉。所述的液压缸7的输出杆等高时，驱动凸形加载板12升降的液压缸的底部安装有底垫块6，驱动矩形加载板13升降的液压缸7的液压杆上部安装有顶垫块5。所述的箱体8安装有固定凸形加载板12两端防止其晃动的夹持块3。所述的试样9的截面形状为圆形或矩形，圆形试样的截面尺寸为Ф50至Ф300，矩形试样的截面尺寸为50mm×50mm至300mm×300mm。本专利技术的技术方案之二是：一种基于结合交错双缸和错距加载板的小尺寸试样阵列线载荷加载箱的加载方法，其特征是将一个或多个结合交错双缸和空间错距加载板的线阵列载荷施加箱安装在试样9的一个面或多个面，试样9上施加线阵列载荷面的相对面由力学压力机的位移加载抵紧或利用反力架抵紧；加载板组1中每个加载板都由单独的液压伺服控制单元控制其动作；液压伺服控制矩形加载板13底部的双缸7伸出，通过液压缸7顶部安装的顶垫块5，推动矩形加载板13伸出，对试样9接触的矩形加载板13上表面的位置施加载荷；液压伺服控制凸形加载板12底部的双缸7伸出，推动凸形加载板12伸出，对试样9接触的凸形加载板12上表面的位置施加载荷；液压伺服控制一个辅助加载板4底部的双缸7伸出，推动中部加载板11伸出，对试样9接触的中部加载板11上表面的位置施加载荷；多个液压伺服控制单元控制加载板1中的每个加载板单元输出相同或不同的载荷，在试样表面施加阵列式线载荷。所述的加载板单元包括中部加载板11、凸形加载板12及矩形加载板13，中部加载板11、凸形加载板12及矩形加载板13的上端平齐伸出箱体8的顶盖2外以支承试样9，它们的下端高低不平呈空间错位布置。本专利技术的有益效果：本专利技术能够在实验室针对小尺寸煤岩试样（实验试样的圆形截面尺寸为Ф50至Ф300，矩形截面尺寸为50mm×50mm至300mm×300mm）表面施加阵列式线载荷加载，可以精准控制及监测每个加载板的输出载荷，研究阵列式线载荷作用下的煤岩力学特性和变形破坏特征。本专利技术通过调整液压缸的位置，进行错位配置，同时利用辅助加载板实现空间交错顶升，在一个较小的空间内完成五块加载板的分别或同步加载，能更好地模拟试样受力情况。本专利技术结构简单，制造方便，体积小，效果好。附图说明图1是本专利技术的加载箱的立体透视结构示意图。图2是本专利技术的加载板组底部错距配置示意图。图3是本专利技术的各加载板单元在液压缸上的支承状态示意图。图4是图3的俯视结构示意图。图5是本专利技术的液压缸通过底垫块和顶垫块增高的结构示意图。图6是本专利技术的加载箱加载状态示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。实施例一。如图1-5所示。一种结合交错双缸和错距加载板的小尺寸试样阵列线载荷加载箱，它包括箱体8、液压缸7和加载板1，所述的液压缸安装在箱体8中，所述的加载板1由一个中部加载板11、三个凸形加载板12及二个矩形加载板13组成，如图1所示，中部加载板11、凸形加载板12及矩形加载板13间隔布置，它们的上端平齐并伸出箱体8的顶盖2外以支承试样9（截面形状为圆形或矩形，圆形试样的截面尺寸为Ф50至Ф300，矩形试样的截面尺寸为50mm×50mm至300mm×300mm），它们的下端高低不平呈空间错位布置，如图2所示；两个的矩形加载板13的两端下部分别支承在四个相切的液压缸7上，中部加载板11支承在辅助加载板4上，辅助加载板4的两端支承在各自的液压缸7上，辅助加载板4的长度方向垂直于其余各加载板的长度方向，每个凸形加载板12两侧的凸出端各自支承在对应的液压缸7上，支承辅助加载板4及凸形加载板12的两端的两个液压缸与支承矩形加载板13两端的液压缸交错布置且两两同步升降、两两一组独立控制；中部加载板11、凸形加载板12、矩形加载板13的厚度之和即加载板1的厚度与试样厚度相匹配。具体实施时，由于目前市场的液压缸大多为圆柱形结构，因此为了减小箱体的尺寸，所述的支承辅助加载板4的两个液压缸7与支承矩形加载板13的两个液压缸7的外圈相切。所述的两个凸形加载板1中的两端的液压缸与支承矩形加载板13的液压缸7相切，支承中间凸形加载板1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结合交错双缸和错距加载板的小尺寸试样阵列线载荷加载箱，它包括箱体（8）、液压缸（7）和加载板（1），所述的液压缸安装在箱体（8）中，其特征是所述的加载板（1）由一个中部加载板（11）、三个凸形加载板（12）及二个矩形加载板（13）组成，中部加载板（11）、凸形加载板（12）及矩形加载板（13）间隔布置，它们的上端平齐并伸出箱体（8）的顶盖（2）外以支承试样（9），它们的下端高低不平呈空间错位布置；两个矩形加载板（13）的两端下部分别支承在四个相切的液压缸（7）上，中部加载板（11）支承在辅助加载板（4）上，辅助加载板（4）的两端支承在各自的液压缸（7）上，辅助加载板（4）的长度方向垂直于其余各加载板的长度方向，每个凸形加载板（12）两侧的凸出端各自支承在对应的液压缸（7）上，支承辅助加载板（4）及凸形加载板（12）的两端的两个液压缸与支承矩形加载板（13）两端的液压缸交错布置且两两同步升降、两两一组独立控制；中部加载板（11）、凸形加载板（12）、矩形加载板（13）的厚度之和即加载板（1）的厚度与试样厚度相匹配。

【技术特征摘要】
1.一种结合交错双缸和错距加载板的小尺寸试样阵列线载荷加载箱，它包括箱体（8）、液压缸（7）和加载板（1），所述的液压缸安装在箱体（8）中，其特征是所述的加载板（1）由一个中部加载板（11）、三个凸形加载板（12）及二个矩形加载板（13）组成，中部加载板（11）、凸形加载板（12）及矩形加载板（13）间隔布置，它们的上端平齐并伸出箱体（8）的顶盖（2）外以支承试样（9），它们的下端高低不平呈空间错位布置；两个矩形加载板（13）的两端下部分别支承在四个相切的液压缸（7）上，中部加载板（11）支承在辅助加载板（4）上，辅助加载板（4）的两端支承在各自的液压缸（7）上，辅助加载板（4）的长度方向垂直于其余各加载板的长度方向，每个凸形加载板（12）两侧的凸出端各自支承在对应的液压缸（7）上，支承辅助加载板（4）及凸形加载板（12）的两端的两个液压缸与支承矩形加载板（13）两端的液压缸交错布置且两两同步升降、两两一组独立控制；中部加载板（11）、凸形加载板（12）、矩形加载板（13）的厚度之和即加载板（1）的厚度与试样厚度相匹配。2.根据权利要求1所述的结合交错双缸和错距加载板的小尺寸试样阵列线载荷加载箱，其特征是所述的液压缸缸体为圆柱体结构时，为了减小箱体的尺寸，所述的支承辅助加载板（4）的两个液压缸（7）与支承矩形加载板（13）的两个液压缸（7）的外圈相切。3.根据权利要求1所述的结合交错双缸和错距加载板的小尺寸试样阵列线载荷加载箱，其特征是所述的液压缸缸体为圆柱体结构时，为了减小箱体的尺寸，所述的两个凸形加载板（12）中的两端的液压缸与支承矩形加载板（13）的液压缸（7）相切，支承中间凸形加载板（12）的液压缸（7）与支承另二个凸形加载板（12）的液压缸（7）相切。4.根据权利要求1所述的结合交错双缸和错距加载板的小尺寸试样阵列线载荷加载箱，其特征是所述的中部加载板（11）的底部低于凸形加载板（12）及矩形加载板（13）的底部，以防止驱动其上移的辅助加载板（4）与凸形加载板（12）及矩形加载板（13）产生运动干涉。5.根据权利要求1所述的结合交错双缸和错距加载板的小尺寸试样阵列线载荷加载箱，其特征是所述的液压缸（7）的输出杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：王桂峰，黄炳香，窦林名，袁晓园，巩思园，蔡武，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32