一种用于磁性构件快速贯入颗粒材料的试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于试验力学测试技术领域，涉及一种用于磁性构件快速贯入颗粒材料的试验装置。该装置包括置物平台、支撑结构、加速测速结构、导管夹持调节结构和试件夹持结构。支撑结构安装在置物平台上；导管夹持调节结构固定在支撑结构上，用于固定导管；试件夹持结构固定在支撑结构的上部；加速测速结构由光电开关、螺线管、储电装置和测速光电门组成。试件夹持结构用于夹持磁性试件，在触动开关后，将磁性试件释放，通过遮挡光电开关使螺线管通电，将磁性试件加速至目标速度，经过计时器光电门并计时，所用时间由计时器读取，经计算得到磁性试件的最终速度。本发明专利技术的整个实验装置速度快、加速稳定、便于搭建，为完成快速贯入试验提供了前提条件。

An experimental device for rapid penetration of magnetic components into granular materials

The invention belongs to the technical field of testing mechanics, and relates to a test device for fast penetration of magnetic components into granular materials. The device includes a placement platform, a support structure, an accelerated speed measurement structure, a catheter clamping adjustment structure and a sample clamping structure. The supporting structure is installed on the platform; the regulating structure of the catheter clamping is fixed on the supporting structure for fixing the catheter; the clamping structure of the specimen is fixed on the upper part of the supporting structure; and the accelerating speed measuring structure is composed of photoelectric switch, solenoid, storage device and speed measuring photoelectric door. The clamping structure is used to clamp the magnetic specimen. After touching the switch, the magnetic specimen is released. The solenoid is electrified by shielding the photoelectric switch, and the magnetic specimen is accelerated to the target speed. The time used is read by the timer, and the final speed of the magnetic specimen is calculated. The whole experimental device of the invention has the advantages of fast speed, stable acceleration and easy construction, and provides the precondition for completing the fast penetration test.

【技术实现步骤摘要】
一种用于磁性构件快速贯入颗粒材料的试验装置
本专利技术属于试验力学测试
，涉及一种用于磁性构件快速贯入颗粒材料的试验装置。
技术介绍
物体贯入颗粒材料一直是工程师和科学家感兴趣的话题之一，最初，研究主要集中在军事应用方面。在近一百年时间里，研究由许多民间应用相关的领域推动，包括：土体和岩石的地下勘探(特别是一些不可接触的位置和外星球表面)，动力击实，打桩、行星的冲击、深海安装锚索和基础，核废料处置，航天飞行器着陆或者飞机降落研究等。因此进行相关的室内模型试验是有必要的。然而由于试件加速装置结构复杂价格昂贵且速度大小具有局限性，不利于实验室进行相关试验。为了解决这一问题，本专利技术提出了一种用于磁性构件快速贯入颗粒材料的试验装置。
技术实现思路
本专利技术针对用于颗粒材料贯入实验中，试验装置复杂、加速不易实现的问题，提供一种简单而又加速稳定的磁性构件快速贯入颗粒材料的试验装置。本专利技术的技术方案：一种用于磁性构件快速贯入颗粒材料的试验装置，包括置物平台1、支撑结构2、加速测速结构4、导管夹持调节结构5和试件夹持结构8；所述的置物平台1用于放置颗粒材料试验模型；所述的支撑结构2安装在置物平台1上，用于固定导管夹持调节结构5和试件夹持结构8；所述的导管夹持调节结构5，固定在支撑结构2上，用于固定导管6；导管夹持调节结构5分为上下两部分，上部固定在支撑结构2的中部，为一端安装有支撑环的条形板，支撑环可在条形板上旋转；下部固定在支撑结构2的下部，为一端设有开孔的条形板，下部条形板的开孔与上部的支撑环相对应；导管6依次穿过上部的支撑环和下部条形板的开孔，固定在导管夹持调节结构5上，通过调节支撑环实现导管6的角度调节，以完成不同要求的试验；导管6位于颗粒材料试验模型的上方；所述的试件夹持结构8，固定在支撑结构2的上部，用于夹持磁性试件7；磁性试件7的轴线与导管6的轴线重合，导管6使磁性试件7沿试验要求的方向前进；试件夹持结构8上设有开关，通过开关释放磁性试件7；所述的加速测速结构4，安装在导管夹持调节结构5的下部条形板上；加速测速结构4主要由光电开关9、螺线管10、储电装置11、测速光电门a12和测速光电门b13组成，用于加速磁性试件7并测出磁性试件7的最终速度；所述的光电开关9连接螺线管10，通过螺线管10缠绕在导管6的外壁上；储电装置11的一端与光电开关9相连，另一端与螺线管10相连；所述的测速光电门a12和测速光电门b13通过计时器连接线14相连，二者沿导管6的轴线从上往下依次排布在导管6下部的外壁上；试验时，打开试件夹持结构8的开关，释放磁性试件7，磁性试件7下落至光电开关9时，储电装置11释放电量，使螺线管10通电并产生磁场，对试件7加速至目标速度，完成磁性试件7的加速过程；试件磁性7依次经过测速光电门a12和测速光电门b13，经过测速光电门a12时开始计时，经过测速光电门b13停止计时，所用时间由计时器3读取，经计算得到磁性试件7的最终速度。所述的置物平台1、支撑结2、导管夹持调节结构5和试件夹持结构8，由低碳钢制成；所述的磁性试件7由铸铁制成。所述的加速测速结构4的外部套有绝缘材料，以提高试验安全系数。所述的导管6为内径11mm、外径15mm的有机玻璃管；所述的磁性试件7为直径10mm、长度100mm的铁柱；所述的储电结构11为4个并联的1000μF耐压值为450V的电容。所述的颗粒材料试验模型为透明土模型，由透明熔融石英砂和折射系数相同的孔隙液体配置而成，颗粒材料模型的尺寸：长300mm、高210mm、宽200mm。本专利技术的有益效果：1.通过调节储电装置中储存的电量的大小以及螺线管的个数可以实现调节较大范围的试件速度，利用该装置可进行高达150m/s的高速贯入速度，能满足大多数的快速贯入试验要求。2.整个加速过程速度快、时间短、结构简单、易组装，加速测速结构用绝缘材料包住，使整个试验安全系数大大提高。3.与传统的机械气动加速装置相比，该装置占地空间小、经济可行、安全性高，有利于推广应用。附图说明图1为本专利技术的试验装置示意图。图2为本专利技术的加速测速结构示意图。图中：1置物平台；2支撑结构；3计时器；4加速测速结构；5导管夹持调节结构；6导管；7磁性试件；8试件夹持结构；9光电开关；10螺线管；11储电装置；12测速光电门a；13测速光电门b；14计时器连接线。具体实施方式以下结合附图和技术方案，进一步说明本专利技术的具体实施方式。本专利技术的整个实验装置是基于电磁加速技术搭建，主要包括置物平台1、支撑结构2、加速测速结构4、导管夹持调节结构5和试件夹持结构8。其中置物平台1、支撑结构2、导管夹持调节结构5和试件夹持结构8均由低碳钢制作而成；加速测速结构4主要由光电开关9、螺线管10、储电装置11、测速光电门a12、测速光电门b13组成，磁性试件7由铸铁制成。将试件夹持结构8和导管夹持调节结构5固定于支撑结构2上；试件夹持结构8用于固定磁性试件7，导管6由导管夹持调节结构5固定，并可通过导管夹持调节结构5对导管6的进行角度调节，导管6与磁性试件7的轴线重合，导管6使磁性试件7能够沿试验要求的方向前进。当磁性试件7经过光电开关9时，使储电装置11的电量释放到螺线管10中，产生磁场对磁性试件7进行加速；加速后的磁性试件7经过测速光电门a12时开始计时，经过测速光电门b13停止计时，示数在计时器3读取。本实施例选用的导管6为内径11mm、外径15mm的有机玻璃管，磁性试件7为直径10mm、长度100mm的铁柱，储电结构11为4个并联的1000μF耐压值为450V的电容，磁性试件7贯入的颗粒材料模型为级配良好的透明土模型，由透明熔融石英砂和折射系数相匹配的孔隙液体配置而成，模型大小为长300mm、高210mm、宽200mm。首先将磁性试件7固定于顶部的试件夹持结构8上，使磁性试件7与导管6的轴线重合。然后将开关触动，磁性试件7从试件夹持结构8上落下，下落至光电开关9，使储电装置11在电容内的电量释放，在螺线管10处产生磁场使试件加速，经过测速光电门12a与测速光电门b13，测得速度为20m/s。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于磁性构件快速贯入颗粒材料的试验装置，其特征在于，该试验装置包括置物平台(1)、支撑结构(2)、加速测速结构(4)、导管夹持调节结构(5)和试件夹持结构(8)；所述的置物平台(1)用于放置颗粒材料试验模型；所述的支撑结构(2)安装在置物平台(1)上，用于固定导管夹持调节结构(5)和试件夹持结构(8)；所述的导管夹持调节结构(5)，固定在支撑结构(2)上，用于固定导管(6)；导管夹持调节结构(5)分为上下两部分，上部固定在支撑结构(2)的中部，为一端安装有支撑环的条形板，支撑环可在条形板上旋转；下部固定在支撑结构(2)的下部，为一端设有开孔的条形板，下部条形板的开孔与上部的支撑环相对应；导管(6)依次穿过上部的支撑环和下部条形板的开孔，固定在导管夹持调节结构(5)上，通过调节支撑环实现导管(6)的角度调节，以完成不同要求的试验；导管(6)位于颗粒材料试验模型的上方；所述的试件夹持结构(8)，固定在支撑结构(2)的上部，用于夹持磁性试件(7)；磁性试件(7)的轴线与导管(6)的轴线重合，导管(6)使磁性试件(7)沿试验要求的方向前进；试件夹持结构(8)上设有开关，通过开关释放磁性试件(7)；所述的加速测速结构(4)，安装在导管夹持调节结构(5)的下部条形板上；加速测速结构(4)主要由光电开关(9)、螺线管(10)、储电装置(11)、测速光电门a(12)和测速光电门b(13)组成，用于加速磁性试件(7)并测出磁性试件(7)的最终速度；所述的光电开关(9)连接螺线管(10)，通过螺线管(10)缠绕在导管(6)的外壁上；储电装置(11)的一端与光电开关(9)相连，另一端与螺线管(10)相连；所述的测速光电门a(12)和测速光电门b(13)通过计时器连接线(14)相连，二者沿导管(6)的轴线从上往下依次排布在导管(6)下部的外壁上；试验时，打开试件夹持结构(8)的开关，释放磁性试件(7)，磁性试件(7)下落至光电开关(9)时，储电装置(11)释放电量，使螺线管(10)通电并产生磁场，对试件(7)加速至目标速度，完成磁性试件(7)的加速过程；试件磁性(7)依次经过测速光电门a(12)和测速光电门b(13)，经过测速光电门a(12)时开始计时，经过测速光电门b(13)停止计时，所用时间由计时器(3)读取，经计算得到磁性试件(7)的最终速度。...

【技术特征摘要】
1.一种用于磁性构件快速贯入颗粒材料的试验装置，其特征在于，该试验装置包括置物平台(1)、支撑结构(2)、加速测速结构(4)、导管夹持调节结构(5)和试件夹持结构(8)；所述的置物平台(1)用于放置颗粒材料试验模型；所述的支撑结构(2)安装在置物平台(1)上，用于固定导管夹持调节结构(5)和试件夹持结构(8)；所述的导管夹持调节结构(5)，固定在支撑结构(2)上，用于固定导管(6)；导管夹持调节结构(5)分为上下两部分，上部固定在支撑结构(2)的中部，为一端安装有支撑环的条形板，支撑环可在条形板上旋转；下部固定在支撑结构(2)的下部，为一端设有开孔的条形板，下部条形板的开孔与上部的支撑环相对应；导管(6)依次穿过上部的支撑环和下部条形板的开孔，固定在导管夹持调节结构(5)上，通过调节支撑环实现导管(6)的角度调节，以完成不同要求的试验；导管(6)位于颗粒材料试验模型的上方；所述的试件夹持结构(8)，固定在支撑结构(2)的上部，用于夹持磁性试件(7)；磁性试件(7)的轴线与导管(6)的轴线重合，导管(6)使磁性试件(7)沿试验要求的方向前进；试件夹持结构(8)上设有开关，通过开关释放磁性试件(7)；所述的加速测速结构(4)，安装在导管夹持调节结构(5)的下部条形板上；加速测速结构(4)主要由光电开关(9)、螺线管(10)、储电装置(11)、测速光电门a(12)和测速光电门b(13)组成，用于加速磁性试件(7)并测出磁性试件(7)的最终速度；所述的光电开关(9)连接螺线管(10)，通过螺线管(10)缠绕在导管(6)的外壁上；储电装置(11)的一端与光电开关(9)相连，另一端与螺线管(10)相连；所述的测速光电门a(12)和测速光电门b(13)通过计时器连接线(14)相连，二者沿导管(6)的轴线从上往下依次排布在导管(6)下部的外壁上；试验时，打开试件夹持结构(8)的开关，释放磁性试件(7)，磁性试件(7)下落至光电开关(9)时，储电装置(11)释放电量，使螺线管(10)通电并产生磁场，对试件(7)加速至目标速度，完成磁性试件(7)的加速过程；试件磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵红华，邱鹏，刘聪，季顺迎，钱建豪，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21