一种散粒体材料制样装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种散粒体材料制样装置及方法。所述装置包括模具箱、伸缩支柱和转轴，其中，所述模具箱上部设有敞口，所述模具箱的下方枢接所述伸缩支柱，所述模具箱的侧面与所述转轴枢接；所述伸缩支柱的下端设有转动枢轴，所述伸缩支柱的上端与所述模具箱枢接，所述上端相对所述下端可伸缩。本发明专利技术能够提供制成击实层面与主应力面呈不同夹角的散粒体制样装置及方法，从而有利于进行更合理的各向异性材料特性试验。

【技术实现步骤摘要】
一种散粒体材料制样装置及方法
本专利技术涉及材料制样
，具体涉及一种散粒体材料制样装置及方法。
技术介绍
实际工程中很多散粒体材料呈现出各向异性且往往经受较为复杂的应力路径。土体等散粒体材料在受力过程中，其主应力面不一定与自然沉积面或人工压实层面垂直或平行，而是呈不同的倾角。材料的各向异性对工程的性能有很大的影响，因而研究土体等散粒体材料主应力面和试样击实层面呈不同倾角时的特性具有很高的理论意义和实用价值。在室内进行各向异性散粒体材料试验时，传统的制样方法是在平面上静置的较大容器中沉积或击实散粒体材料，散粒体落入容器中时也是根据自身重力自然下落，将散粒体材料填充容器并击实固定后，将固定好的整个试样按不同要求切割出主应力面与击实面呈需要的倾角的试样。这种方法的缺点是：切割过程中可能破坏了散粒体材料的结构；含有较大或较硬颗粒时无法切割出反映材料特性的试样。尤其是对于粒径较大且无粘聚力的堆石等散粒体材料，采用冰冻切削等传统方法无法完成击实层面与试验的主应力面呈倾斜角度的试样，所以研发一种可以广泛应用于各种粒径散粒体材料，使之能制成不同倾斜角度试样的装置显得尤为重要。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提供制成击实层面与主应力面呈不同夹角的散粒体制样装置及方法，从而有利于进行更合理的各向异性材料特性试验，以及各种其他复杂应力路径试验，为工程评价提供更准确的基础资料。本专利技术首先提出一种散粒体材料制样装置，所述装置包括模具箱、伸缩支柱和转轴，其中，所述模具箱设有敞口，所述模具箱的下方枢接所述伸缩支柱，所述模具箱的侧面与所述转轴枢接；所述伸缩支柱的下端设有转动枢轴，所述伸缩支柱的上端与所述模具箱枢接，所述伸缩支柱的上端相对所述下端可伸缩。本专利技术通过所述伸缩支柱的伸缩与转动，将所述模具箱转动所需角度，在所述模具箱内填充所述散粒体材料，将所述模具箱内的散粒体材料击实并固定，便能够制成击实层面与试验主应力面呈不同夹角的散粒体试样。根据本专利技术的一种实施方式，所述伸缩支柱的伸缩结构为液压缸结构。根据本专利技术的一种实施方式，所述伸缩支柱的伸缩结构为推拉杆结构。根据本专利技术的一种实施方式，所述伸缩支柱的伸缩结构为螺纹丝杠结构。根据本专利技术的一种实施方式，所述模具箱的顶面和侧面连接处设有所述敞口。根据本专利技术的一种实施方式，所述装置还包括挡板，该挡板装设于所述敞口的边部。根据本专利技术的一种实施方式，所述装置还包括支架，所述支架上设有所述转轴。根据本专利技术的一种实施方式，所述模具箱为长方体结构。根据本专利技术的一种实施方式，所述装置还包括底座，所述伸缩支柱的下端枢接于所述底座上，所述支架固定设于所述底座上。本专利技术还提出一种根据所述散粒体材料制样装置进行制样的方法，所述方法包括：通过所述伸缩支柱的伸缩与转动，将所述模具箱转动所需角度，在所述模具箱内填充所述散粒体材料，将所述模具箱内的散粒体材料击实并固定，制成试样。根据本专利技术的一种实施方式，在所述模具箱内填充散粒体材料时，分层在模具箱内均匀放入所述散粒体材料并击实，根据所述散粒体材料抵达所述敞口处边壁的情况逐渐插回挡板，当所述散粒体材料达到需要的高度，采用橡胶膜对所述散粒体材料进行固定。本专利技术可以制得具有各向异性的斜成层散粒体试样并且不破坏试样的微观结构，特别是使大颗粒无粘聚力材料的斜成层制样成为可能，对于研究散粒体材料的各向异性和性能提供了必要的技术支持。本专利技术制成击实层面与主应力面呈不同夹角的土体等散粒体的长方体试样，从而有利于进行更合理的各向异性材料特性试验，以及各种其他复杂应力路径试验，为工程评价提供更准确的基础资料。附图说明图1为本专利技术一实施例制样装置正视结构示意图；图2为本专利技术一实施例制样装置(带有挡板)左侧三维结构示意图；图3为本专利技术一实施例制样装置右侧三维结构示意图；图4为本专利技术一实施例制样装置左侧结构示意图；图5为图4本专利技术一实施例制样装置B-B剖视结构示意图；附图标号：10模具箱，101敞口，20伸缩支柱，201转动枢轴，30转轴，40支架，50底座，60挡板。具体实施方式以下将结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本专利技术的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本专利技术范围的限制，而只是为了说明本专利技术技术方案的实质精神。传统的散粒体制样，是将制作好的散粒体试样整体外形进行切割，使得试样整体外形被切割出试验用主应力平面，而该平面与散粒体沉积上表面呈一定角度，但如前所述，该种方法在切割过程中可能破坏了散粒体材料的微观结构，或对于含有较大或较硬颗粒的材料时无法切割出反映材料特性的试样。尤其是对于粒径较大且无粘聚力的堆石等散粒体材料，采用冰冻切削等传统方法无法完成击实层面与试验的主应力面所需呈倾斜角度的试样，因此，本专利技术人提出了一种与之根本不同的路径，不是在形成了试样后再使沉积表面与要进行试验的主应力面呈一定角度，而是在形成沉积散粒体材料时，就使得散粒体的自然下落沉积表面与试样整体得试验用主应力表面呈一定角度。比如散粒体为薄片状，如果在平地上放置长方体模具箱，散粒体自然下落后形成了每层呈片状的沉积体，最后整体试样的上表面也为薄片状散粒体的自然平面，而试验时，需要以与形成该长方体试样的上表面呈一定角度的平面作为主应力面进行施力，则需要切割出与形成的长方体试样上表面呈一定角度的新的试样体，来进行常规三轴试验等，以研究材料的各向异性相关性能。而本专利技术则是使得在散粒体沉积时，形成的试样整体的上表面，比如长方体的上平面与散粒体的自然沉积平面有一定角度，从而不需要在形成试样后再进行切割。如图1所示，本专利技术首先提出一种散粒体材料制样装置，所述装置包括模具箱10、伸缩支柱20和转轴30，其中，所述模具箱10设有敞口101(如图3)，所述模具箱10的下方枢接所述伸缩支柱20，所述模具箱10的侧面与所述转轴30枢接；所述伸缩支柱20的下端设有转动枢轴201，所述伸缩支柱20的上端与所述模具箱10枢接，所述伸缩支柱20的上端相对所述下端可伸缩。如图5所示，所述装置还包括挡板60，该挡板装设于所述敞口的边部。当然为了约束不断升高的散粒体材料，还可采取其他防护措施进行阻挡，比如在模型箱敞口边部设置可以沿敞口滑动的整块面板。本专利技术通过所述伸缩支柱的伸缩与转动，将所述模具箱转动所需角度，在所述模具箱内填充所述散粒体材料，将所述模具箱内的散粒体材料击实并固定，便能够制成击实层面与试验主应力面呈不同夹角的散粒体试样。所述伸缩支柱20的结构不受限制。根据本专利技术的一种实施方式，所述伸缩支柱20的伸缩结构为液压缸结构。液压杆可与上方的模具箱连接，缸体可与下方的转动枢轴连接。该种结构如图1所示。根据本专利技术的一种实施方式，所述伸缩支柱20的伸缩结构为推拉杆结构。该种推拉杆结构可类似于行李箱的推拉杆结构，可在拉出或推进部分杆时将杆的总长临本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种散粒体材料制样装置，其特征在于，所述装置包括模具箱、伸缩支柱和转轴，其中，/n所述模具箱设有敞口，所述模具箱的下方枢接所述伸缩支柱，所述模具箱的侧面与所述转轴枢接；/n所述伸缩支柱的下端设有转动枢轴，所述伸缩支柱的上端与所述模具箱枢接，所述伸缩支柱的上端相对所述下端可伸缩。/n

【技术特征摘要】
1.一种散粒体材料制样装置，其特征在于，所述装置包括模具箱、伸缩支柱和转轴，其中，
所述模具箱设有敞口，所述模具箱的下方枢接所述伸缩支柱，所述模具箱的侧面与所述转轴枢接；
所述伸缩支柱的下端设有转动枢轴，所述伸缩支柱的上端与所述模具箱枢接，所述伸缩支柱的上端相对所述下端可伸缩。


2.根据权利要求1所述的散粒体材料制样装置，其特征在于，所述伸缩支柱的伸缩结构为液压缸结构。


3.根据权利要求1所述的散粒体材料制样装置，其特征在于，所述伸缩支柱的伸缩结构为推拉杆结构。


4.根据权利要求1所述的散粒体材料制样装置，其特征在于，所述伸缩支柱的伸缩结构为螺纹丝杠结构。


5.根据权利要求1至4任一项所述的散粒体材料制样装置，其特征在于，所述模具箱的顶面和侧面连接处设有所述敞口。


6.根据权利要求5所述的散粒体材料制样装置，其特征在于，所述装置还包括挡板，该挡板装设于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张向韬，高溢钊，于玉贞，王翔南，孙逊，师海，余鹏，祁生钧，贺永杰，吕禾，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11