一种基于动态疲劳试验机的伪三轴测试方法技术

本发明专利技术公开了一种基于动态疲劳试验机的伪三轴测试方法，包括：将试样按要求组装成试样组件；安装试样组件；充液；上电运行，进行试验，并在试验完成后保存数据；完成试验后，卸载加载力并放空压力室中的液压油；拆卸试样组件，试验结束；本发明专利技术试验方法是在动态疲劳试验机的基础上对设备进行改装，使其可在不同围压下，测量岩石的弹性参数，以及完成应变试验、蠕变试验、松弛试验，并在模拟原地应力水平下测试地层的流动参数，测试岩石的断裂韧性及地层的原地应力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于动态疲劳试验机的伪三轴测试方法
本专利技术属于岩石伪三轴试验设备
，涉及一种基于动态疲劳试验机的伪三轴测试方法。
技术介绍
在天然条件下，地壳和工程岩体是在复杂的组合应力状态下产生变形和破坏的。岩体是一种复杂的地质体，处于复杂的三维应力场中，岩体破坏通常是由于其所赋存的应力状态发生改变引起的。常规三轴岩石力学试验一般都是对岩石施加一定的围压，然后保持围压不变(即σ2＝σ3)增加最大主应力σ1使岩石发生破坏，这种试验方法只能研究轴对称的应力状态，不适用于中间主应力对岩体强度和变形的影响。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种基于动态疲劳试验机的伪三轴测试方法，本专利技术试验方法是在动态疲劳试验机的基础上对设备进行改装，使其可在不同围压下，测量岩石的弹性参数，以及完成应变试验、蠕变试验、松弛试验，并在模拟原地应力水平下测试地层的流动参数，测试岩石的断裂韧性及地层的原地应力。为了解决以上技术问题，本专利技术提供一种基于动态疲劳试验机的伪三轴测试方法，包括如下具体步骤：步骤（一）、将试样按要求组装成试样组件；步骤（二）、在压力室底座上安装垫块，再将试样组件放置在垫块上，垫块包括第一垫块和第二垫块，且压力室底座、第一垫块及第二垫块之间采用柱销进行连接定位，并使得“垫块+试样组件+上垫块+关节轴承座”的总高度未290±20mm，其中关节轴承座包括从内至外依次安装的垫套、外球面体和内球面体；步骤（三）、将压力室主体吊装到压力室底座上，并把轴瓦合上套紧，将整个压力室吊装到导轨上，压力室包括闭合在一起的压力室主体和压力室底座；步骤（四）、将上传压柱夹持在动态疲劳试验机的上液压夹头上，将下传压柱旋进小车底部，并将小车推进动态疲劳试验机中间；步骤（五）、将上、下吊环分别旋进上传压柱和下传压柱中，将链条连接在上、下吊环之间；步骤（六）、通过动态疲劳试验机的横梁上升吊起压力室和小车使其高于导轨，将压力室和小车旋转90度，再通过横梁下降使下传压柱进入动态疲劳试验机的下液压夹头中并夹紧；步骤（七）、将围压高压管、充液管及排气管连接到压力室，并通过压力室活塞孔及底座油孔进行充液；步骤（八）、上电运行，并启动伺服油源油泵加载围压，当围压加载到指定数值后，即可通过动态疲劳试验机加载轴向力进行试验，并在试验完成后保存数据；步骤（九）、试验结束后首先通过动态疲劳试验机卸载轴向力，再卸载围压，放空压力室中的液压油，并拔掉围压高压管、充液管及排气管；步骤（十）、通过动态疲劳试验机的横梁上升吊起压力室和小车高于导轨，将压力室和小车旋转90度，再通过横梁下降使小车的四个轮子落在导轨上；步骤（十一）、将压力室主体从上传压柱上拆卸下来，将压力室整体沿导轨推出，拆开导轨，提起压力室主体并取出试样组件，试验结束。本专利技术的有益效果是：本专利技术方法是基于已有的动态疲劳试验机，如：MTS的2500kN动态主机；压力室采用优质合金钢锻件，表面镀硬铬，压力室采用自平衡结构，即施加围压对轴向力没有任何影响；控制系统采用进口原装德国DOLI全数字伺服控制器，该控制系统控制精度高、保护功能全、可靠性强，并且可以实现试验力、变形、位移等三种方式的闭环控制，同时可以完成三种控制方式的平滑切换，是一种非常理想的控制器。电液伺服阀采用美国MOOG公司的电液伺服阀，该阀响应快、抗污染能力强。试验机的计算机系统采用目前市场上最先进的戴尔主机，软件是在WINDOWS环境下运行，具有良好的人机界面，可以显示围压、孔隙水压力、控制方式、加载速率等多种试验和测量参数以及多种试验曲线。试验完成后可以显示试验结果，进行曲线分析，打印试验报告，数据导出文本或excel等格式。还具有先进的测控器与电子计算机相结合，使用操作非常简单方便。本专利技术方法中，动态疲劳试验机本身具有的上液压夹头和下液压夹头分别作为加力部件和支撑部件。安装好试样后，在压力室底座上放好垫块（垫块之间设置定位销），使组装好的试样、垫块以及关节轴承座三者的总高度在290±20mm（压力室内空间）；将引伸计的插头插到压力室底座内的插座上；将压力室主体吊装到压力室底座上，操作时应注意压力室主体不要碰到其他零件，再把三个卡箍块合上，把套环套上；将整个压力室（包括压力室主体、压力室底座和试样）吊装到导轨上；将上传压柱夹持在动态疲劳试验机的上液压夹头上，将下传压柱旋进压力室小车下面，将压力室小车推进动态疲劳试验机中间；用动态疲劳试验机横梁上升吊起压力室主体和小车高于导轨，将压力室主体和小车旋转90度，再用横梁下降使下传压柱进入动态疲劳试验机的下液压夹头里并夹紧；将引伸计测量线插头插到压力室底座外的插座上；将围压高压管、充液管及排气管连接到压力室上，并进行充液；上电并运行软件进行测试；启动伺服油源油泵，加围压；当围压加到指定目标后，就可以用动态疲劳试验机加载轴向力进行试验；试验完成保存数据；试验结束后先用动态疲劳试验机卸载轴向力后再卸载围压；打开压力室上面的放气阀开关（逆时针）；打开压力室下面的接低压管的阀（内侧）开关；打开增压器柜上的A阀开关；按下控制柜面板上的充液泵-回油按钮，等到充液油源油桶里有气泡声音的时候说明压力室里已经空了，按下停止按钮；将上、下吊环分别旋出上压柱和压力室传压柱，动态疲劳试验机的下液压夹头松开；将引伸计测量线插头从压力室底座外的插座上拔下；将围压高压管、充液管及排气管从压力室主体上拆下；用动态疲劳试验机的横梁上升吊起压力室主体和小车高于导轨，将压力室和小车旋转90度，再用横梁下降使压力室主体及小车的四个轮子落在导轨上；将压力室主体移开并拿出试样，试验结束。本专利技术中，轴向加载配以动态疲劳试验机，以实现岩石在常温环境下的多种试验，包括：在不同围压下，测量岩石的弹性参数；全应力、应变试验，获得峰值强度和残余强度；蠕变试验；松弛试验；在模拟原地应力水平下测试地层的流动参数；测试岩石的断裂韧性；测试地层的原地应力；以及动态下的其他各种试验；本专利技术操作简单、性能稳定，实验数据精确，一定程度上降低了岩石伪三轴试验成本。附图说明图1为本专利技术的压力室闭合状态的主视图；图2为本专利技术的压力室分开状态的侧面视图；图3为压力室主体的结构示意图；图4为压力室底座的结构示意图；其中，1-下导轨，2-下连接块，3-上连接块，4-方车轴，5-连接板，6-立柱，7-上传压柱，8-压力室主体，9-压力室底座，10-导轨，11-车轮，12-支柱，13-下液压夹头，801-压力室活塞，802-压力室筒，803-压力室活塞孔，804-螺钉，805-垫套，806-外球面体，807-内球面体，808-球头座，809-上垫块，810-压力室筒油孔，811-第一密封圈，812-第二密封圈，813-过渡塞，814-倍帽，815-第三密封圈，816-第四密封圈，817-第五密封圈，818-压力室内腔；901-第一垫块，902-第二垫块，903-圆柱销，904-底座，905-轴瓦，906-密封螺母，907-密封螺栓，908-底座油孔，909-密封螺柱，910-第六密封圈，911-第七密封圈。具体实施方式实施例1本实施例提供一种基于动态疲劳试验机的伪三轴测试装置，结构如图1、图2所示，包括立柱6，立柱6上下端分别对应设有上液压夹头和下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于动态疲劳试验机的伪三轴测试方法，其特征在于，包括如下具体步骤：步骤（一）、将试样按要求组装成试样组件；步骤（二）、在压力室底座（9）上安装垫块，再将试样组件放置在垫块上，垫块包括第一垫块（901）和第二垫块（902），且压力室底座（9）、第一垫块（901）及第二垫块（902）之间采用柱销（903）进行连接定位，并使得“垫块+试样组件+上垫块（809）+关节轴承座” 的总高度未290±20mm，其中关节轴承座包括从内至外依次安装的垫套（805）、外球面体（806）和内球面体（807）；步骤（三）、将压力室主体（8）吊装到压力室底座（9）上，并把轴瓦（905）合上套紧，将整个压力室吊装到导轨上，压力室包括闭合在一起的压力室主体（8）和压力室底座（9）；步骤（四）、将上传压柱（7）夹持在动态疲劳试验机的上液压夹头上，将下传压柱旋进小车底部，并将小车推进动态疲劳试验机中间；步骤（五）、将上、下吊环分别旋进上传压柱（7）和下传压柱中，将链条连接在上、下吊环之间；步骤（六）、通过动态疲劳试验机的横梁上升吊起压力室和小车使其高于导轨（10），将压力室和小车旋转90度，再通过横梁下降使下传压柱进入动态疲劳试验机的下液压夹头（13）中并夹紧；步骤（七）、将围压高压管、充液管及排气管连接到压力室，并通过压力室活塞孔（803）及底座油孔（908）进行充液；步骤（八）、上电运行，并启动伺服油源油泵加载围压，当围压加载到指定数值后，即可通过动态疲劳试验机加载轴向力进行试验，并在试验完成后保存数据；步骤（九）、试验结束后首先通过动态疲劳试验机卸载轴向力，再卸载围压，放空压力室中的液压油，并拔掉围压高压管、充液管及排气管；步骤（十）、通过动态疲劳试验机的横梁上升吊起压力室和小车高于导轨（10），将压力室和小车旋转90度，再通过横梁下降使小车的四个轮子落在导轨上；步骤（十一）、将压力室主体（8）从上传压柱（7）上拆卸下来，将压力室整体沿导轨（10）推出，拆开导轨（10），提起压力室主体（8）并取出试样组件，试验结束。...

【技术特征摘要】
1.一种基于动态疲劳试验机的伪三轴测试方法，其特征在于，包括如下具体步骤：步骤（一）、将试样按要求组装成试样组件；步骤（二）、在压力室底座（9）上安装垫块，再将试样组件放置在垫块上，垫块包括第一垫块（901）和第二垫块（902），且压力室底座（9）、第一垫块（901）及第二垫块（902）之间采用柱销（903）进行连接定位，并使得“垫块+试样组件+上垫块（809）+关节轴承座”的总高度未290±20mm，其中关节轴承座包括从内至外依次安装的垫套（805）、外球面体（806）和内球面体（807）；步骤（三）、将压力室主体（8）吊装到压力室底座（9）上，并把轴瓦（905）合上套紧，将整个压力室吊装到导轨上，压力室包括闭合在一起的压力室主体（8）和压力室底座（9）；步骤（四）、将上传压柱（7）夹持在动态疲劳试验机的上液压夹头上，将下传压柱旋进小车底部，并将小车推进动态疲劳试验机中间；步骤（五）、将上、下吊环分别旋进上传压柱（7）和下传压柱中，将链条连接在上、...

【专利技术属性】
技术研发人员：马林建，王明洋，张宁，赵跃堂，吕亚茹，王亚松，董璐，
申请(专利权)人：中国人民解放军理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32