一种平面纯剪试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种平面纯剪试验装置及方法，所述装置以反力墙为整个装置提供固定点，通过线滑轮和连接杆调整马达和剪叉机构的位置，通过马达为整个装置提供动力，马达带动剪叉机构发生剪叉运动提供平面的纯剪动力，剪叉机构引导滑块运动，滑块带动导向棒和伸缩膜对试样直接施加纯剪力。本发明专利技术通过控制试样水平和垂直方向的边界位移，能使试样边界处于平面纯剪状态，克服了传统加载装置难以实现模型边界处于平面纯剪状态的难题，填补目前该领域的空白，为研究纯剪条件下材料的变形特性提供有力支持。同时，本发明专利技术采用剪叉机构控制变形，使试验装置的尺寸可以达到米级，尤其适用于岩土材料的纯剪试验，是一种大型试验装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料试验
，具体涉及。
技术介绍
剪切试验是研宄材料力学特性的常用手段，尤其对岩土材料而言，剪切试验所获得的数据对岩土材料的使用和环境适应性具有巨大的指导意义。现有技术中，通常采用直剪试验获得所需的材料力学特性，也是比较成熟的试验方法。但是，直剪试验具有一些自身无法克服的缺陷。如，直剪试验的剪切面是主观确定的；试验过程中，试样中的应力和应变不均匀，而且应力和应变的变化情况十分复杂；试样内各点应力状态及应力路径不同，在剪切面附近岩土单元上的主应力大小是变化的，方向是旋转的，无法保证试样处于纯剪状态，因而不能准确地获得材料在纯剪状态下的力学特性。另夕卜，直剪试验的装置较小，不能观察试样在纯剪条件下的内部变形。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的是提供一种平面纯剪试验方法和装置，通过控制试样水平和垂直方向的边界位移，保证试样边界处于平面纯剪状态，为研宄纯剪条件下材料的力学特性提供准确的基础数据，同时实现适用于不同材料的试验装置的大型化，且更有利于材料力学性能的观察和研宄。根据本专利技术的一个方面，提供了一种平面纯剪试验装置，所述装置至少包括剪叉机构，所述剪叉机构用于为所述平面纯剪试验提供连续、均匀的纯剪力。上述方案中，所述装置还包括:导向棒、滑块、伸缩膜、马达、连接杆、反力墙、线滑轮；其中，所述反力墙用于为整个装置提供固定点，使整个装置在试验过程中保持稳定状态；所述线滑轮的一侧固定在反力墙的内侧，另一侧通过连接杆与所述剪叉机构/马达相连，实现剪叉机构/马达与反力墙的滑动连接，用于对剪叉机构/马达位置进行调整；所述剪叉机构的一侧通过连接杆与所述线滑轮相连，另一侧与所述马达的一侧相连，所述马达的另一侧再通过连接杆与所述线滑轮相连；所述马达用于为装置提供动力，所述剪叉机构用于在马达的带动下通过剪叉运动提供平面的纯剪力；所述滑块与所述剪叉机构连接，用于在剪叉机构的带动下定向运动；所述导向棒贯穿所述滑块，用于在滑块的带动下定向移动；所述伸缩膜固定在所述滑块的内侧，用于与试样接触，固定试样，并用于直接对试样施加纯剪力。上述方案中，所述滑块与所述剪叉机构连接，进一步为通过铰接的方式进行连接。上述方案中，所述剪叉机构包括水平剪叉机构和垂直剪叉机构。根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种平面纯剪试验方法，所述方法通过剪叉机构为所述平面纯剪试验提供连续、均匀的纯剪力。上述方案中，所述方法还包括:固定试样；设置剪叉机构，所述剪叉机构通过伸缩膜与试样接触；通过马达带动剪叉机构发生剪叉运动，从而通过伸缩膜对所述试样施加连续、均匀的纯剪力。上述方案中，所述剪叉机构包括水平剪叉机构和垂直剪叉机构。上述方案中，所述方法还包括:在所述剪叉机构的内侧设置滑块，所述滑块与所述剪叉机构连接，在剪叉机构的带动下定向运动；设置贯穿于所述滑块的导向棒，在滑块的带动下定向移动；所述导向棒与所述伸缩膜平行，为所述伸缩膜提供支撑。上述方案中，所述滑块与所述剪叉机构连接，进一步为通过铰接的方式进行连接。本专利技术所提供的平面纯剪试验装置及方法，所述装置通过反力墙为整个装置提供固定点，通过线滑轮和连接杆调整马达和剪叉机构的位置，通过马达为整个装置提供动力，马达带动剪叉机构发生剪叉运动提供平面的纯剪动力，剪叉机构引导滑块运动，滑块带动导向棒和伸缩膜对试样直接施加纯剪力。本专利技术通过控制试样水平和垂直方向的边界位移，能使试样边界处于平面纯剪状态，克服了传统加载装置难以实现模型边界处于平面纯剪状态的难题，填补目前该领域的空白，为研宄纯剪条件下材料的变形特性提供有力支持。而且本专利技术采用剪叉机构控制变形，使试验装置的尺寸可以达到米级，尤其适用于岩土材料的纯剪试验，是一种大型试验装置。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例一的平面纯剪试验装置立体结构示意图；图2为图1所示平面纯剪试验装置主视图；图3为图1所示平面纯剪试验装置中滑块与伸缩膜连接示意图；图4为图1所示平面纯剪试验装置中滑块和导向棒连接示意图；图5为图1所示平面纯剪试验装置中剪叉机构和滑块连接示意图；图6为图1所示平面纯剪试验装置中线滑轮结构示意图；图7为本专利技术实施例二的平面纯剪试验方法流程示意图。附图标记说明1-剪叉机构；2_导向棒；3-滑块；4_伸缩膜；5-马达；6_连接杆；7_反力墙；8-线滑轮;8.1-钢珠。【具体实施方式】本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本专利技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。为便于对本专利技术实施例的理解，下面详细描述本专利技术的实施方式，通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。本专利技术提供了一种平面纯剪试验装置和方法，能够保证试样处于平面纯剪状态，并且该装置的侧面可以采用有机玻璃制成，因而能够观察试样在纯剪条件下的内部变形。图1为本专利技术实施例一的平面纯剪试验装置立体示意图；图2为图1所示平面纯剪试验装置结构示意图；图3为图1所示平面纯剪试验装置中滑块与伸缩膜连接示意图；图4为图1所示平面纯剪试验装置中滑块和导向棒连接示意图；图5为图1所示平面纯剪试验装置中剪叉机构和滑块连接示意图；图6为图1所示平面纯剪试验装置中线滑轮示意图。如图1和图2所示，本实施例的平面纯剪试验装置包括:剪叉机构1、导向棒2、滑块3、伸缩膜4、马达5、连接杆6、反力墙7、线滑轮8。所述剪叉机构I用于在马达5的带动下通过剪叉运动为平面纯剪试验提供平面的连续、均匀的纯剪动力；所述导向棒2用于引导滑块5运动；所述滑块3用于带动伸缩膜4对试样直接施加纯剪力；所述马达5用于为整个装置提供动力；所述连接杆6用于剪叉机构I与线滑轮8的连接；所述反力墙7用于为整个装置提供固定点，使整个装置在试验过程中保持稳定状态；所述线滑轮8用于根据试样的需求对马达位置进行调整。优选的，所述反力墙7所构成的截面由透明材料覆盖，在所述反力墙7的前截面和/或后截面形成透明的观察窗；所述伸缩膜4为橡皮膜；所述反力墙7为钢性固体。图3为图1所示平面纯剪试验装置中滑块与伸缩膜连接示意图。如图3所示，所述滑块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平面纯剪试验装置，其特征在于，所述装置至少包括剪叉机构，所述剪叉机构用于为所述平面纯剪试验提供连续、均匀的纯剪力。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈铁林，台启民，张中辉，张良以，程少振，刘伟晨，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11