单轴拉压试验系统技术方案

本发明专利技术公开了一种单轴拉压试验系统，在下压头6的正上方设置液压缸(7)，液压缸(7)活塞的下端设有加载头(8)，线性差动变压器(9)的探头竖直向下，并与液压缸(7)活塞的上端接触；伺服阀(11)的进油口与变量柱塞式液压泵(18)的出油口连接，伺服阀(11)的回油出口与变量柱塞式液压泵(18)的回油口连接；在第二油管(17’)上接有支管(26)，支管(26)与蓄能器外壳(20)底部的油嘴(24)连接，在蓄能器外壳(20)内设有囊袋(22)，囊袋(22)外设有液压油(25)。本发明专利技术避免了夹具应力集中效应，试验过程中试件完全处于被拉伸状态，与实验目的是一致的，得到的实验数据非常直观、真实、可靠。

【技术实现步骤摘要】
单轴拉压试验系统
本专利技术涉及一种单轴拉压试验系统，用于岩石的抗拉强度测试。
技术介绍
抗拉强度是岩石的重要力学性质指标之一，也是岩石结构设计中安全与稳定性分析的一个控制性参数。岩石抗拉强度是指岩石试件在外荷载的作用下抵抗拉应力的能力，为岩石试件在拉伸破坏时的极限荷载与受拉截面面积的比值。改革开放以来，随着中国经济建设的飞速发展，修建了很多大型的桥梁、隧道、水坝以及高层建筑等工程。在工程建设中经常会遇到岩石类材料，其抗拉强度力学性能指标是设计、检验、控制和评判质量好坏旳一个重要依据。岩石抗拉强度是岩石工程建筑设计的主要技术参数之一，目前常用的岩石抗拉强度试验有单轴拉伸试验、巴西劈裂试验、三点荷载弯曲试验，这几种常用的试验方法都被写入了国家规范。1、直接拉伸岩石的直接拉伸和金属材料的直接拉伸方法比较类似，先把试件加工成圆柱形，再对中部进行切削，制成中间细两端粗的标准试件，然后用夹具夹住试件的两端进行拉伸，试件被拉断时的应力即为岩石的抗拉强度σt。其中：P一试件被拉断时的拉力(KN)；F—试件横截面面积(cm2)。通常认为直接拉伸试验的结果更加符合岩石的实际受拉情况，但由于用于直接拉伸试验的岩石试样很难加工，因为岩石属于脆性材料，要将其加工成哑铃状的圆柱体试样比较费时，而且加工完的成品率非常低，同时很难将夹具的拉力与试件的轴线保持重合。因此，考虑到上述直接拉伸试验在实际操作过程中不够简单易行，所以通常情况下采用间接拉伸试验的方法作为抗拉试验。2、巴西试验圆盘劈裂试验亦称巴西试验(Braziliantest)，传统的试验方法是将经过加工的圆盘状试样，放置于压力机的承压板间，并在试样与上、下承压板之间各放置一根直径为1mm的硬质钢丝作为垫条。垫条位于与试样端面垂直的对称轴面上，它可将施加的压力变为线荷载，以使试样内部产生垂直于上、下荷载作用方向的拉应力。使试样因拉应力而破坏，可以通过公式求其抗拉强度。试样的抗拉强度(负号为拉应力)可表示为式中:σt为岩石抗拉强度，L为试样长度(厚度)，D为直径，Pt为破坏载荷。但是巴西试验的实验条件和岩石受拉破坏的条件有很大差异，其结果也与直接传统拉伸有很大差异，所以巴西试验的试验结果的可靠性一直受到学术界的质疑。另外巴西试验的离散性很大，对于重复性较小的试验是不适用的。岩石力学领域中，有关受拉强度的研究比压缩强度的研究要少得多。因岩石在大多数场合是处于受压状态，故在实用上压缩强度相对重要些。但是，压缩破坏现象，从微观角度来分析，可以知道在裂缝的附件也产生受拉应力。宏观地来说，即使是压缩破坏，也在很大程度上与受拉应力导致的裂缝的发展相关。因此，拉伸强度的研究与压缩强度的研究有紧密的联系，并可望随着两者的研究的发展，结果的比较和分析，从而对破坏现象给予解析和说明。另外，今后地下空间的开发和利用，将不可避免地涉及到一些大规模、形状复杂的地下建筑，这就极可能出现岩石在局部处于受拉的情况。这也在一定程度上增强了有关拉伸强度研究的必要性。单轴拉压试验系统是从事岩石力学相关的基础研究设备之一，直接拉伸法被认为是研究岩石拉伸变形特性的最好方法，可用于在拉应力下、岩石等的力学性质研究。数量与规模宏大、结构与环境复杂，涉及到拉应力作用下岩石中裂缝扩展及其变形破坏的问题愈来愈多，继续沿用以考虑压应力状态为主的岩石力学模型和破坏准则已不能完全满足实际工程需要。拉应力作用下变形破坏规律的岩石力学模型和破坏准则极不完善，有关岩石拉伸方面的试验数据非常有限，迫切需要进行拉应力作用下变形破坏特性的研究。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种结构简单、精确性好的单轴拉压试验系统。本专利技术的技术方案如下：一种单轴拉压试验系统，具有固定架(1)，其关键在于：在所述固定架(1)的顶部设置下定位板(2)，该下定位板(2)的上方通过反力柱(3)支撑有上定位板(4)，在所述下定位板(2)顶面的中央安装测力计(5)，测力计(5)上装有下压头(6)，在所述下压头(6)的正上方设置液压缸(7)，该液压缸(7)安装于上定位板(4)上，液压缸(7)活塞的下端设有加载头(8)，该加载头(8)位于上定位板(4)的下方并正对所述下压头(6)，在所述液压缸(7)的正上方设有线性差动变压器(9)，该线性差动变压器(9)通过支架(10)安装在液压缸(7)的缸体上，所述线性差动变压器(9)的探头竖直向下，并与液压缸(7)活塞的上端接触；在所述液压缸(7)的背面安装伺服阀(11)，液压缸(7)的进油口和出油口均与伺服阀(11)连通，所述伺服阀(11)的进油口通过第一油管(17)与变量柱塞式液压泵(18)的出油口连接，变量柱塞式液压泵(18)安装于油箱(19)上，伺服阀(11)的回油出口通过第二油管(17’)与变量柱塞式液压泵(18)的回油口连接；在所述第二油管(17’)上接有支管(26)，该支管(26)与蓄能器外壳(20)底部的油嘴(24)连接，在蓄能器外壳(20)内设有囊袋(22)，该囊袋(22)中填充有惰性气体(21)，在囊袋(22)的顶部安装阀芯(23)，阀芯(23)向上伸出蓄能器外壳(20)外，在所述囊袋(22)与蓄能器外壳(20)所形成的空间内填充有液压油(25)。本专利技术采用环氧树脂作为粘合剂，使试件直接粘接在与测力计相连接的下压头上(该下压头中间有螺纹孔，与测力计固定座上的螺杆通过扭动结合在一起，逆时针扭动可卸下下压头，顺时针扭动可固定好下压头)，然后待粘合剂凝固后，再把试件上端粘贴在活塞下部相连接的加载头上(该加载头中间有螺纹孔，与活塞上的螺杆通过扭动结合在一起，逆时针扭动可卸下加载头，顺时针扭动可固定好加载头)，待试件粘接牢固后，变量柱塞式液压泵工作，通过第一油管将液压油输入到伺服阀，由伺服阀向液压缸供油，控制液压缸的活塞向上运动，使试件被拉伸，液压缸活塞向上运动的同时，推动线性差动变压器的探头发生位移，线性差动变压器和测力计配合，在相应控制电路的作用下，即可测量试件的轴向变形和所受拉力。测试完成后，液压缸向伺服阀回油，液压缸的活塞向下运动，而回到伺服阀的液压油通过第二油管流向变量柱塞式液压泵。除进行拉伸试验外，本专利技术控制液压缸的活塞活塞向下运动，还可以进行压缩试验。本专利技术一方面结构简单、紧凑，组装容易，成本低；另一方面，采用环氧树脂作为粘合剂，且测力计、试件、液压缸和线性差动变压器在同一竖直线上，从而有效避免了拉伸条件下的应力集中，使试验过程中试件完全处于被拉伸状态，试验数据精确、可靠。本专利技术采用变量柱塞式液压泵作为液压油的动力源，由于变量柱塞式液压泵里斜盘移动，会导致变量柱塞式液压泵压力下降，因此，采用蓄能器外壳中的8Mpa囊袋持续为变量柱塞式液压泵活塞提供10Mpa的压力。在蓄能器中，主要有8Mpa惰性气体囊袋，囊袋外面，蓄能器外壳中有10Mpa的液压油，此液压油通过支管及第二油管与变量柱塞式液压泵连通。如果变量柱塞式液压泵的压力保持恒定，则蓄能器中液压油和惰性气体囊袋保持稳定状态，如果由于变量柱塞式液压泵斜盘的移动造成压力差，则由蓄能器中的10Mpa液压油持续给变量柱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单轴拉压试验系统，具有固定架(1)，其特征在于：在所述固定架(1)的顶部设置下定位板(2)，该下定位板(2)的上方通过反力柱(3)支撑有上定位板(4)，在所述下定位板(2)顶面的中央安装测力计(5)，测力计(5)上装有下压头(6)，在所述下压头(6)的正上方设置液压缸(7)，该液压缸(7)安装于上定位板(4)上，液压缸(7)活塞的下端设有加载头(8)，该加载头(8)位于上定位板(4)的下方并正对所述下压头(6)，在所述液压缸(7)的正上方设有线性差动变压器(9)，该线性差动变压器(9)通过支架(10)安装在液压缸(7)的缸体上，所述线性差动变压器(9)的探头竖直向下，并与液压缸(7)活塞的上端接触；在所述液压缸(7)的背面安装伺服阀(11)，液压缸(7)的进油口和出油口均与伺服阀(11)连通，所述伺服阀(11)的进油口通过第一油管(17)与变量柱塞式液压泵(18)的出油口连接，变量柱塞式液压泵(18)安装于油箱(19)上，伺服阀(11)的回油出口通过第二油管(17’)与变量柱塞式液压泵(18)的回油口连接；在所述第二油管(17’)上接有支管(26)，该支管(26)与蓄能器外壳(20)底部的油嘴(24)连接，在蓄能器外壳(20)内设有囊袋(22)，该囊袋(22)中填充有惰性气体(21)，在囊袋(22)的顶部安装阀芯(23)，阀芯(23)向上伸出蓄能器外壳(20)外，在所述囊袋(22)与蓄能器外壳(20)所形成的空间内填充有液压油(25)。...

【技术特征摘要】
1.一种单轴拉压试验系统，具有固定架(1)，其特征在于：在所述固定架(1)的顶部设置下定位板(2)，该下定位板(2)的上方通过反力柱(3)支撑有上定位板(4)，在所述下定位板(2)顶面的中央安装测力计(5)，测力计(5)上装有下压头(6)，在所述下压头(6)的正上方设置液压缸(7)，该液压缸(7)安装于上定位板(4)上，液压缸(7)活塞的下端设有加载头(8)，该加载头(8)位于上定位板(4)的下方并正对所述下压头(6)，在所述液压缸(7)的正上方设有线性差动变压器(9)，该线性差动变压器(9)通过支架(10)安装在液压缸(7)的缸体上，所述线性差动变压器(9)的探头竖直向下，并与液压缸(7)活塞的上端接触；在所述液压缸(7)的背面安装伺服阀(11)，液压缸(7)的进油口和出油口均与伺服阀(11)连通，所述伺服阀(11)的进油口通过第一油管(17)与变量柱塞式液压泵(18)的出油口连接，变量柱塞式液压泵(18)安装于油箱(19)上，伺服阀(11)的回油出口通过第二油管(17’)与变量柱塞式液压泵(18)的回油口连接；在所述第二油管(17’)上接有支管(26)，该支管(26)与蓄能器外壳(20)底部的油嘴(24)连接，在蓄能器外壳(20)内设有囊袋(22)，该囊袋(22)中填充有惰性气体(21)，在囊袋(22)的顶部安装阀芯(23)，阀芯(23)向上伸出蓄能器外壳(20)外，在所述囊袋(22)与蓄能器外壳(20)所形成的空间内填充有液压油(25)。2.根据权利要求1所述的单轴拉压试验系统，其特征在于：所述下定位板(2)与上定位板(4)通过两根相互平行的反力柱(3)连接，该反力柱(3)的上下端通过螺母与对应的定位板锁紧。3.根据权利要求1或2所述的单轴拉压试验系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：许江，大久保诚介，彭守建，杨勤，王维忠，张海龙，马书敏，汤杨，耿加波，赵开，陈灿灿，冯丹，陈月霞，刘义鑫，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85