一种岩石平面应变仪制造技术

一种岩石平面应变仪，用于中硬岩石的平面应变力学实验，主要由液压缸、加压活塞杆１、承压柱７、上压板１５ａ、下压板１５ｂ、侧限装置１６和传感器６组成，所述缸体的内腔上部向内收缩形成定位台１８，该定位台位于所述承压柱与万向压头之间，定位台的内壁上相对地设有一对平行槽，两侧压板１６ａ，１６ｂ分别放入该两平行槽内，本实用新型专利技术针对平面应变实验当中最大可能产生误差的环节，加以改进，通过设计计算，将侧限装置和液压缸融为一体，这样，一方面使装置的结构更为紧凑；另一方面通过简化装配环节，降低实验误差，从而提高实验精度。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种岩石力学试验装置，具体地说，涉及用于中硬岩石平 面应变力学实验的实验装置。技术背景由于许多岩土工程中的岩石类材料都处于平面应变应力状态，因此，研究 岩石类材料在平面应变下的变形破坏特征具有实际的工程意义，研究岩石在平 面应变状态下的变形破坏特征须要借助平面应变实验装置来完成。平面应变实 验装置的原理主要是通过严格限制试件在一个方向上的变形，继而观察和测试 试件在平面应变状态下的变形和强度特性及相关的物理力学参数。目前，平面 应变实验装置按其对某个方向上变形控制的方式主要分为两大类， 一类是被动 式的刚性实验装置，其对某个方向变形的控制主要是通过刚性构架的刚度来进 行，由于任何刚性构架本身刚度都是有限的，所以不能完全限制试件在该方向 上的变形，只能近似模拟平面应变条件，其优点是结构简单，制造容易，拆装 方便，实验操作简单易行。另一类是主动式，这类装置主要通过液压施加合适 的围压精确控制试件在一个方向的变形从而真实地模拟平面应变条件，其缺点 是构造复杂，造价昂贵，实验程序较为繁琐。岩石的平面应变实验相比其他实 验更加困难，其主要原因在于实验的精度难以得到保证，平面应变实验的实验 误差来源于如下几个方面(1)刚性加载所引起的端部效应致使应力场分布不 均匀；(2)试件加工精度达不到要求；(3)试件和装置的装配误差较大；(4)侧限的刚度达不到要求。只要存在固体的刚性接触，就不可避免地存在端部效 应，但端部效应可以通过使用合适的润滑剂得到有效改善或通过改变加载方式 而得以基本上完全消除；试件的加工精度可以使用精度较高的机械磨床得到提高，但加工费用较高；试件和装置的装配误差是平面应变实验最大误差源，减 少装配的环节是降低传递误差的有效方法；侧限的刚度可以提高侧限装置的强 度和增大尺寸的方式来实现，也可以通过适当减少试件的尺寸来实现。
技术实现思路
本技术的目的在于简化平面应变仪的结构，从而减小装配误差，最终 提高实验精度。为实现上述目的，本技术的技术方案如下 一种岩石平面应变仪，包 括液压缸和侧限装置，液压缸由上端盖、缸体和底座经螺杆连接而成，缸体中 部设有上下贯通的圆形内腔，该圆形内腔的底部设有承压柱，承压柱上放置有 下压板，下压板上设有所述侧限装置，该侧限装置包括两块相对设置的侧压板， 侧限装置上方设有上压板，该上压板和下压板两侧安装有传感器，上压板上放 置万向压头，该万向压头的顶端与加压活塞杆的下端相连，该加压活塞杆的上 端从所述上端盖的中部伸出，加压活塞杆与上端盖之间设有密封装置；所述缸 体上径向设有与该缸体内腔相通的引线孔，引线孔内设有密封螺杆，内腔内设 有导线，该导线经密封螺杆穿出液压缸之外；内腔内设有应变计，该应变计和 所述传感器与导线相连，液压缸上设有油路系统，通过该油路系统向内腔内供 给恒定的液压，其改进之处在于所述缸体的内腔的上部向内收縮形成定位台，该定位台位于所述承压柱与万向压头之间，定位台的内壁上相对地设有一对平 行槽，所述两侧压板分别放入该两平行槽内，这样，由两侧压板、定位台和液压缸壁一起构成侧限装置，来限制被测试件在侧向方向上的变形；两侧压板中 一块较厚，另一块较薄，厚侧压板外侧与平行槽的底面靠紧，薄侧压板的外侧 设有互锁的固定楔块和活动楔块，活动楔块的外侧与平行槽的底面靠紧，固定 楔块位于该侧压板和活动楔块之间，设置两侧压板和互锁的固定楔块和活动楔 块的目的在于安装的方便，安装时，先将试件及其粘连在一起的侧压板、上下 压板整体小心放入液压缸，再将活动楔块敲入与互锁的固定楔块齐平，保证试 件侧向约束是均匀的和紧密的。本技术针对平面应变实验当中最大可能产生误差的环节，加以改进， 通过设计计算，将缸体的内腔的上部向内收縮形成定位台，两侧压板放入定位 台的平行槽内，由侧压板和定位台以及液压缸缸壁一起形成侧限装置，从而将侧限装置和液压缸融为一体，这样， 一方面使装置的结构更为紧凑；另一方面 通过简化装配环节，降低实验误差，从而提高实验精度。为了安装拆卸和实验操作的方便，上述上端盖的下部设有空腔，该空腔与 所述内腔相通，空腔内安装有所述万向压头，所述内腔的上端设有台阶。为了测试实验过程中试件在围压测向方向的变形，试件的两侧安装有传感 器，传感器由金属片、应变计及基板组成，应变计安装在金属片上，金属片和 基板经螺杆安装在两侧压板的两侧，由其原理是在具有良好线弹性性质的金属 片上粘贴应变计并接成全桥，用标准弹性试件标定后就可以作为一种测量变形 的精密传感器；为了将上述传感器合理的安装在试件的两侧，上述上压板靠近 平行槽的侧面向内弧形凹陷形成缺口，所述下压板上横向设有螺孔，该螺孔与 所述平行槽的底面平行，金属片和基板的上部经穿过所述缺口的螺杆和穿过所 述螺孔的螺杆安装在所述两侧压板的两侧。为了给液压缸的内腔内供给恒定的液压，以利于在试件周围产生恒定的围 压，液压缸上设有油路系统，该油路系统主要由设置在上端盖上的上排空孔和 设置在底座上的进油管组成，该排空孔和进油管与所述空腔相通，进油管与伺 服阀相连。测试前，打开液压缸上面的排空孔，开启高压注射泵，通过进油管 进油，待液压油充满液压缸，确保空气都排空后，关闭排空阔，旋转调压阀缓 慢增加围压，直到内腔内的液压达到实验要求，然后关闭进油管。上述活动楔块的顶端设有小螺孔，实验完成后，用螺栓拧进该小螺孔，通 过螺栓将活动楔块拔出。为避免角隅效应，所述上压板底面的长度大于所属侧压板内侧之间的距离， 这样，可以使得上压板底面宽度比试件宽。由于内腔内的油压较高，上述缸体与上端盖以及缸体与底座的接触处设有 密封圈。有益效果-(1) 本技术将侧限装置和液压缸融合在一起，简化了结构，从而减小了装配误差，提高了实验精度，而且实验操作简单易行；(2) 本技术可以通过适当减小试件尺寸，加强侧限刚度，就可以对单 轴抗压强度在70MPa，杨氏模量在25GPa以内的岩石进行平面应变的实验，扩 大了岩石测试的范围。附图说明图1本技术实施例的结构示意图； 图2沿图1中B-B向视图；图3为本技术实施例中侧限装置与传感器的装配图；图4为本技术实施例中侧限装置与上下压板及传感器的装配图； 图5为图4的左视图；图6为图4的剖视图。具体实施方式以下结合附图和实施例进一步对本技术加以说明如图1和图2所示，本技术实施例主要由液压缸、侧限装置16和传感 器6三个部分组成，液压缸由上端盖2、缸体3及底座4经螺杆9连接而成，各 连接处安装有密封圈19，缸体3中部设有上下贯通的圆形内腔11，内腔11上 部向内收縮形成定位台18，内腔ll的上端设有台阶，上端盖2的下部设有开口 向下的空腔lla，该空腔lla与所述内腔11相通；内腔11的底部设有承压柱7， 承压柱7的底端固定在底座4上，承压柱7上放置有下压板15b，下压板15b上 放置侧压板16a， 16b和试件21，侧压板16a， 16b放入定位台18的两平行槽内， 试件21放于侧压板16a， 16b之间，由两侧压板16a， 16b、定位台18和液压缸 壁一起构成侧限装置16，侧压板16a， 16b上方设有上压板15a，该上压板15a 和下压板15b两侧安装有传感器6，上压板15a上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种岩石平面应变仪，包括液压缸和侧限装置（１６），液压缸由上端盖（２）、缸体（３）和底座（４）经螺杆（９）连接而成，缸体（３）中部设有上下贯通的圆形内腔（１１），该内腔（１１）的底部设有承压柱（７），承压柱（７）上放置有下压板（１５ｂ），下压板（１５ｂ）上设有所述侧限装置（１６），该侧限装置（１６）包括两块相对设置的侧压板（１６ａ，１６ｂ），侧限装置（１６）上方设有上压板（１５ａ），该上压板（１５ａ）和下压板（１５ｂ）两侧安装有传感器（６），上压板（１５ａ）上放置压头（５），该万向压头（５）的顶端与加压活塞杆（１）的下端相连，该加压活塞杆（１）的上端从所述上端盖（２）的中部伸出，加压活塞杆（１）与上端盖（２）之间设有密封装置（１４）；所述缸体（３）上径向设有与该缸体（３）内腔（１１）相通的引线孔，引线孔内设有密封螺杆（８），内腔（１１）内设有导线（１０），该导线经密封螺杆（８）穿出液压缸之外；内腔（１１）内设有应变计，该应变计和所述传感器（６）与导线（１０）相连，液压缸上设有油路系统，通过该油路系统向内腔（１１）内提供恒定的液压，其特征在于：所述缸体（３）的内腔（１１）上部向内收缩形成定位台（１８），该定位台（１８）位于所述承压柱（７）与万向压头（５）之间，定位台（１８）的内壁上相对地设有一对平行槽，所述两侧压板（１６ａ，１６ｂ）分别放入该两平行槽内，两侧压板（１６ａ，１６ｂ）中一块较厚，另一块较薄，厚侧压板（１６ａ）外侧与平行槽的底面靠紧，薄侧压板（１６ｂ）的外侧设有两互锁的固定楔块（１７ａ）和活动楔块（１７ｂ），活动楔块（１７ｂ）的外侧与平行槽的底面靠紧，固定楔块（１７ａ）位于该侧压板（１６ｂ）和活动楔块（１７ｂ）之间。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：尹光志，黄滚，李东伟，王维中，张东明，魏作安，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：实用新型
国别省市：85[中国|重庆]