真三轴动态压力试验机及方法技术

本发明专利技术公开了一种真三轴动态压力试验机及方法，所述试验机包括真三轴压力室、控制系统、大主应力加载系统、中主应力加载系统和小主应力加载系统；所述大主应力加载系统和中主应力加载系统均包括依次连接的作动器、负荷传感器和压头，所述作动器和负荷传感器分别与控制系统连接；所述小主应力加载系统包括试验胶囊、至少两块导向压板和至少两个导向槽，导向压板、导向槽和压头之间一一对应；每块导向压板与对应的压头相接触，其固定在试验胶囊外侧，并可在对应的导向槽内滑动，所述试验胶囊与控制系统连接。本发明专利技术结构简单、使用方便，可以避免在动态真三轴压力试验过程中的边界缺陷，使试样完整、试验数据完整。

Real three axis dynamic pressure test machine and method

The invention discloses a three axle dynamic pressure testing machine and method, the test machine includes three axle pressure chamber, control system, main stress loading system, principal stress loading system and the principal stress loading system; the principal stress and principal stress loading system the loading system comprises both actuator and load sensor and pressure head, the actuator and load sensor are respectively connected with the control system; the principal stress loading system including test capsule, at least two block guide plate and at least two guide groove between the guide plate, a guide groove and pressure head correspondence; head of each guide plate and the corresponding contact, which is fixed on the test capsule outside, and can slide in the guide groove corresponding to the inner connection, the test capsule and control system. The invention has the advantages of simple structure and convenient use, and can avoid boundary defects in the dynamic true three axis pressure test process, and make the sample complete and complete test data.

【技术实现步骤摘要】
真三轴动态压力试验机及方法
本专利技术涉及一种试验机及方法，尤其是一种真三轴动态压力试验机及方法，属于土的压力试验领域。
技术介绍
真三轴是用来进行真三轴试验的土工仪器，根据力学原理，任何物体都受到来自X、Y、Z三个方向的力，分别叫做大主应力、中主应力和小主应力，用符号σ1、σ2、σ3表示。在常规岩土环境中，岩土物体实际上处于平面应变状态，测试这些岩土环境中的力的力学性能，常按轴对称问题处理，即σ2＝σ3。常规三轴试验就是使试样在轴对称的应力状态下进行试验。但是实际岩土环境中，土所受到的三个主应力的大小往往是不同的，真三轴试验是模拟土体受到荷重的情况下，土体内任一小单元所承受的应力状态。研究在主应力方向固定的条件下，主应力与应变的关系及强度特性，即土的本构关系。试样一般为正立方体或矩形体。试验时对试样各个互相垂直的主应力面(即X、Y、Z)分别施加大主应力σ1、中主应力σ2及小主应力σ3(主应力的关系是σ1>σ2>σ3)，即试样在三个互相垂直面上施加各自独立的三个主应力σ1、σ2、σ3，测定相应的主应变ε1、ε2、ε3和体积变化等。目前，常规真三轴试验由于存在边界缺陷，导致试样变形不完整。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供一种真三轴动态压力试验机，该试验机结构简单、使用方便，可以避免在动态真三轴压力试验过程中的边界缺陷，使试样完整、试验数据完整。本专利技术的另一目的在于提供一种基于上述试验机的真三轴动态压力试验方法。本专利技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：一种真三轴动态压力试验机，包括真三轴压力室、控制系统、大主应力加载系统、中主应力加载系统和小主应力加载系统，大主应力加载系统设置在真三轴压力室的垂直方向上，中主应力加载系统设置在真三轴压力室的水平方向上，小主应力加载系统设置在真三轴压力室内；所述大主应力加载系统和中主应力加载系统均包括依次连接的作动器、负荷传感器和压头，所述作动器和负荷传感器分别与控制系统连接；所述小主应力加载系统包括两个试验胶囊、至少两块导向压板和至少两个导向槽，导向压板、导向槽和压头之间一一对应；每块导向压板与对应的压头相接触，其固定在两个试验胶囊外侧，并可在对应的导向槽内滑动，两个试验胶囊分别与控制系统连接。进一步的，所述大主应力加载系统为两个，两个大主应力加载系统设置在真三轴压力室的垂直方向相对位置上。进一步的，所述中主应力加载系统为两个，两个中主应力加载系统设置在真三轴压力室的水平方向相对位置上。进一步的，所述大主应力加载系统和中主应力加载系统还包括导向测控附件，所述导向测控附件设置在作动器上，并与控制系统连接。进一步的，所述导向测控附件包括导向杆和位移传感器。进一步的，所述真三轴压力室上还设有穿线孔。进一步的，所述真三轴压力室与大主应力加载系统的作动器活塞、中主应力加载系统的作动器活塞之间分别通过密封套连接。进一步的，每块导向压板与对应的压头通过滚珠相接触。进一步的，每块导向压板内侧涂有润滑脂。本专利技术的另一目的可以通过采取如下技术方案达到：基于上述试验机的真三轴动态压力试验方法，所述方法包括：当试样装进试验胶囊后，控制系统控制伺服缸向试验胶囊充液，从而实现向试验胶囊中的试样施加压力，并通过压力传感器进行反馈，实现对小主应力的自动控制；同时，控制系统控制伺服阀开口方向，通过液压带动作动器对试验胶囊中的试样施加试验力，并通过负荷传感器进行反馈，实现对大主应力和中主应力的自动控制。本专利技术相对于现有技术具有如下的有益效果：1、本专利技术的小主应力加载系统中，所有导向压板固定在试验胶囊外侧，且每块导向压板进入对应的导向槽，可在该导向槽内滑动，导向槽对导向压板起到了导向作用，在试验力加载过程中，在试样直角边界处的两块导向压板会同时运动，运动过程中两块导向压板会以直角的状态相互错动，这样就可以避免在动态真三轴压力试验过程中的边界缺陷，使试样完整、试验数据完整。2、本专利技术的大主应力加载系统和中主应力加载系统还可以设置导向测控附件，可以对作动器的活塞起导向作用以及监测作动器的行程。3、本专利技术的真三轴压力室上还可以设置穿线孔，通过穿线孔可以将负荷传感器的输出信号从真三轴压力室内传递出去给控制系统，并且控制系统可以通过穿线孔对真三轴压力室进行充液和加压。4、本专利技术的真三轴压力室与大主应力加载系统的作动器活塞、中主应力加载系统的作动器活塞之间分别通过密封套连接，使得真三轴压力室处于密封状态，并能够在真三轴压力室的密封状态下对试样施加大主应力和中主应力，不受外力影响。5、本专利技术的小主应力加载系统中，每块导向压板与对应的压头通过滚珠相接触，以减小摩擦。6、本专利技术的小主应力加载系统中，所有导向压板之间存在相互滑动，因此在每块导向压板的内侧涂有润滑脂，以减少它们之间的摩擦。附图说明图1为本专利技术实施例1的真三轴动态压力试验机结构框图。图2为本专利技术实施例1的真三轴动态压力试验机设置在机台上的主视图。图3为图1中A处的放大图。图4为本专利技术实施例1的真三轴动态压力试验机设置在机台上的侧视图。图5为本专利技术实施例1的第一大主应力加载系统结构图。图6为本专利技术实施例1的第二大主应力加载系统结构图。图7为本专利技术实施例1的第一中主应力加载系统结构图。图8为本专利技术实施例1的第二中主应力加载系统结构图。其中，1-真三轴压力室，101-穿线孔，2-控制系统，3-第一大主应力加载系统，301-第一作动器，302-第一负荷传感器，303-第一压头，304-第一锁紧螺母，305-第一导向杆，306-第一位移传感器，307-第一密封套，4-第二大主应力加载系统，401-第二作动器，402-第二负荷传感器，403-第二压头，404-第二锁紧螺母，405-第二导向杆，406-第二位移传感器，407-第二密封套，5-第一中主应力加载系统，501-第三作动器，502-第三负荷传感器，503-第三压头，504-第三锁紧螺母，505-第三导向杆，506-第三位移传感器，6-第二中主应力加载系统，601-第四作动器，602-第四负荷传感器，603-第四压头，604-第四锁紧螺母，605-第四导向杆，606-第四位移传感器，7-小主应力加载系统，701-试验胶囊，702-导向压板，703-导向槽，704-锁紧块，8-试样，9-滚珠，10-机台。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1：如图1～图4所示，本实施例提供了一种真三轴动态压力试验机，该压力试验机包括真三轴压力室1、控制系统2、第一大主应力加载系统3、第二大主应力加载系统4、第一中主应力加载系统5、第二中主应力加载系统6和小主应力加载系统7，第一大主应力加载系统3、第二大主应力加载系统4、第一中主应力加载系统5、第二中主应力加载系统6和小主应力加载系统7分别与控制系统2连接。所述第一大主应力加载系统3和第二大主应力加载系统4即为σ1方向加载系统，设置在真三轴压力室1的垂直方向相对位置上，其中第一大主应力加载系统3位于真三轴压力室1的上端，并从真三轴压力室1的上端外侧进入真三轴压力室1内，第二大主应力加载系统4位于真三轴压力室1的下端，并从真三轴压力室1的下端外侧进入真三轴压力室1内。如图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种真三轴动态压力试验机，其特征在于：包括真三轴压力室、控制系统、大主应力加载系统、中主应力加载系统和小主应力加载系统，大主应力加载系统设置在真三轴压力室的垂直方向上，中主应力加载系统设置在真三轴压力室的水平方向上，小主应力加载系统设置在真三轴压力室内；所述大主应力加载系统和中主应力加载系统均包括依次连接的作动器、负荷传感器和压头，所述作动器和负荷传感器分别与控制系统连接；所述小主应力加载系统包括两个试验胶囊、至少两块导向压板和至少两个导向槽，导向压板、导向槽和压头之间一一对应；每块导向压板与对应的压头相接触，其固定在两个试验胶囊外侧，并可在对应的导向槽内滑动，两个试验胶囊分别与控制系统连接。

【技术特征摘要】
1.一种真三轴动态压力试验机，其特征在于：包括真三轴压力室、控制系统、大主应力加载系统、中主应力加载系统和小主应力加载系统，大主应力加载系统设置在真三轴压力室的垂直方向上，中主应力加载系统设置在真三轴压力室的水平方向上，小主应力加载系统设置在真三轴压力室内；所述大主应力加载系统和中主应力加载系统均包括依次连接的作动器、负荷传感器和压头，所述作动器和负荷传感器分别与控制系统连接；所述小主应力加载系统包括两个试验胶囊、至少两块导向压板和至少两个导向槽，导向压板、导向槽和压头之间一一对应；每块导向压板与对应的压头相接触，其固定在两个试验胶囊外侧，并可在对应的导向槽内滑动，两个试验胶囊分别与控制系统连接。2.根据权利要求1所述的一种真三轴动态压力试验机，其特征在于：所述大主应力加载系统为两个，两个大主应力加载系统设置在真三轴压力室的垂直方向相对位置上。3.根据权利要求1所述的一种真三轴动态压力试验机，其特征在于：所述中主应力加载系统为两个，两个中主应力加载系统设置在真三轴压力室的水平方向相对位置上。4.根据权利要求1所述的一种真三轴动态压力试验机，其特征在于：所述大主应力加载系统和...

【专利技术属性】
技术研发人员：周秋娟，梁志松，张芳枝，马利嘉，张亮，朱启安，林勤煊，李主阳，郑鑫淼，石志娣，
申请(专利权)人：广东水利电力职业技术学院广东省水利电力技工学校，长春市朝阳试验仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44