多联微观NPR锚杆霍普金森抗拉试验装置及试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供多联微观NPR锚杆霍普金森抗拉试验装置及试验方法，试验装置包括支撑工作台，支撑工作台上设有发射管和缓冲装置，发射管用于发射撞击杆，实验装置还包括输入杆、活动连接部、固定连接部、锚杆试样；输入杆与发射管同轴设置，撞击杆沿轴向撞击输入杆；活动连接部设置与输入杆与缓冲装置之间，活动连接部沿轴向滑动设置在支撑工作台上；固定连接部固定在支撑工作台上；锚杆试样的一端固定在固定连接部上，锚杆试样的另一端固定在活动连接部上；锚杆试样与输入杆平行，输入杆设置于发射管与活动连接部之间，活动连接部位于固定连接部与缓冲装置之间。该试验装置实现了多个微观NPR锚杆在高应变率条件下的动态力学特性试验。验。验。

【技术实现步骤摘要】
多联微观NPR锚杆霍普金森抗拉试验装置及试验方法


[0001]本专利技术属于锚杆力学性能研究
，具体涉及多联微观NPR锚杆霍普金森抗拉试验装置及试验方法。

技术介绍

[0002]锚杆支护作为一种行之有效的支护方式，已广泛应用于矿井支护过程中。随着开采深度和安全要求的不断提高，尤其深井煤矿冲击地压的愈发频繁，基于传统泊松比材料制造的锚杆已无法满足深部软岩大变形灾害支护与控制的要求。为应对矿山开采岩体力学的本构关系不能用于既定的工程设计和传统锚杆支护难以满足在冲击大变形条件下的灾害控制需求的双重挑战，何满潮院士基于恒阻大变形材料防冲控制理念研发出一种新型能量吸收锚杆支护材料，称为微观NPR锚杆新材料(Negative Poisson
’
s Ratio，简称NPR)，比传统材料具有更加优异的力学性能。
[0003]力学性能试验方法根据加载条件的不同，即应变率的范围，可分为静态、准静态、中等应变率和高应变率加载四类。对微观NPR锚杆的力学性能研究实验已有大量的室内外静力拉伸试验、落锤冲击试验和现场试验，但多属于静态、准静态、中等应变率三类，缺乏对微观NPR锚杆在高应变率下的动态力学特性研究。与静态和准静态不同，结构和惯性效应将主要影响冲击荷载作用下材料的动态响应特性，即在动态冲击作用下，微观NPR锚杆能否呈现出由结构变形导致的负泊松比效应仍是未知。也即目前没有针对多联微观NPR锚杆在高应变率下的动态力学特性的试验装置。
[0004]因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供多联微观NPR锚杆霍普金森抗拉试验装置及试验方法，以至少解决目前没有针对多联微观NPR锚杆在高应变率下的动态力学特性的试验装置的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]多联微观NPR锚杆霍普金森抗拉试验装置，所述试验装置包括支撑工作台，所述支撑工作台上设有发射管和缓冲装置，所述发射管用于发射撞击杆，所述实验装置还包括：
[0008]输入杆，所述输入杆滑动设置在所述支撑工作台上，所述输入杆与所述发射管同轴相邻设置，所述撞击杆沿所述输入杆的轴向撞击所述输入杆，用于使所述输入杆沿轴向运动；
[0009]活动连接部，所述活动连接部设置与所述输入杆与所述缓冲装置之间，所述活动连接部沿所述输入杆轴向滑动设置在所述支撑工作台上；
[0010]固定连接部，所述固定连接部固定在所述支撑工作台上；
[0011]锚杆试样，所述锚杆试样的一端固定在固定连接部上，所述锚杆试样的另一端固定在活动连接部上，所述输入杆远离所述发射管的一端与所述活动连接部抵接，用于将所
述撞击杆的冲击力传递给所述锚杆试样；
[0012]所述锚杆试样在所述输入杆的轴向方向与所述输入杆相互重叠设置，所述锚杆试样的轴线与所述输入杆的轴线相互平行，所述输入杆设置于所述发射管与所述活动连接部之间，所述活动连接部位于所述固定连接部与所述缓冲装置之间；
[0013]测力元件，所述测力元件设置于所述活动连接部上，所述测力元件用于检测所述输入杆对所述活动连接部的冲击作用力。
[0014]如上所述的多联微观NPR锚杆霍普金森抗拉试验装置，优选地，所述固定连接部包括：
[0015]试样固定座，所述试样固定座上设有避让空间和第二导向孔，所述避让空间用于供所述输入杆穿过，所述第二导向孔用于供所述锚杆试样穿过；
[0016]第二紧固件，所述锚杆试样穿过所述第二导向孔的一端与所述第二紧固件固定连接，所述第二紧固件与所述试样固定座挡止配合。
[0017]如上所述的多联微观NPR锚杆霍普金森抗拉试验装置，优选地，所述试样固定座的竖向截面为U型，U型中部的空间用于形成避让空间，U型的两边上均设置有第二导向孔。
[0018]如上所述的多联微观NPR锚杆霍普金森抗拉试验装置，优选地，所述试样固定座上开设有避让孔，所述避让孔用于形成所述避让空间，所述避让孔与所述输入杆同轴设置，所述避让孔的内径大于等于所述输入杆的外径。
[0019]如上所述的多联微观NPR锚杆霍普金森抗拉试验装置，优选地，所述活动连接部包括：
[0020]冲击导向板，所述冲击导向板上设有所述测力元件和第一导向孔，所述第一导向孔用于供所述锚杆试样的一端穿过，由同一根所述锚杆试样穿过的所述第一导向孔与所述第二导向孔同轴设置；
[0021]第一紧固件，所述第一紧固件与锚固试样穿过第一导向孔的一端固定连接，所述第二紧固件与所述冲击导向板挡止配合。
[0022]如上所述的多联微观NPR锚杆霍普金森抗拉试验装置，优选地，所述第二紧固件为螺母，所述第二紧固件与所述锚杆试样的一端螺纹连接；所述第一紧固件为螺母，所述第一紧固件与所述锚杆试样的一端螺纹连接。
[0023]如上所述的多联微观NPR锚杆霍普金森抗拉试验装置，优选地，所述冲击导向板上设有冲击承载板，所述冲击承载板设置在所述冲击导向板上朝向输入杆的一侧，所述冲击承载板与所述输入杆同轴设置，所述冲击承载盘用于承受所述输入杆的冲击作用力，所述侧力元件设置与所述冲击承载板上；
[0024]优选的，所述冲击承载板为圆盘状，且所述冲击承载板通过螺钉与所述冲击导向板连接为一体；
[0025]优选的，所述测力元件为压力传感器。
[0026]如上所述的多联微观NPR锚杆霍普金森抗拉试验装置，优选地，在所述支撑工作台上设有滑轨，所述滑轨沿所述输入杆的轴线方向设置，所述冲击导向板底部设有滑槽，所述滑轨滑动连接于所述滑槽内；
[0027]优选的，所述滑轨和所述滑槽的横截面为凸字型或燕尾槽型。
[0028]如上所述的多联微观NPR锚杆霍普金森抗拉试验装置，优选地，所述试验装置还包
括并排设置的多个输入杆固定架，所述输入杆固定架上设有第三导向孔，所述输入杆穿过多个所述第三导向孔，所述第三导向孔用于支撑所述输入杆，并使所述输入杆沿轴向导向运动。
[0029]本申请还提供一种多联微观NPR锚杆霍普金森抗拉试验方法，所述试验方法使用的为如上任一所述的多联微观NPR锚杆霍普金森抗拉试验装置，所述试验方法包括以下步骤：
[0030]步骤S1，确保试验装置放置位置以及周边环境安全，确保操作安全可靠；
[0031]步骤S2，对试验装置中各组件的接触部分涂抹黄油进行润滑，用以消除摩擦效应；
[0032]步骤S3，将输入杆固定架、试样固定座、冲击导向板和吸收装置固定在支撑工作台上；
[0033]步骤S4，将输入杆固定在输入杆固定架的第三导向孔内；
[0034]步骤S5，先将锚杆试样插入试样固定座的第二导向孔和冲击导向板的第一导向孔内，再将第一连接螺母和第二连接螺母分别对应旋拧于锚杆试样的第一端和第二端上，并使第一连接螺母与冲击导向板形成第一挡止配合，第二连接螺母与试样固定座形成第二挡止配合，最后将输入杆的一端部抵接于冲击导向板本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.多联微观NPR锚杆霍普金森抗拉试验装置，所述试验装置包括支撑工作台，所述支撑工作台上设有发射管和缓冲装置，所述发射管用于发射撞击杆，其特征在于，所述实验装置还包括：输入杆，所述输入杆滑动设置在所述支撑工作台上，所述输入杆与所述发射管同轴相邻设置，所述撞击杆沿所述输入杆的轴向撞击所述输入杆，用于使所述输入杆沿轴向运动；活动连接部，所述活动连接部设置与所述输入杆与所述缓冲装置之间，所述活动连接部沿所述输入杆轴向滑动设置在所述支撑工作台上；固定连接部，所述固定连接部固定在所述支撑工作台上；锚杆试样，所述锚杆试样的一端固定在固定连接部上，所述锚杆试样的另一端固定在活动连接部上，所述输入杆远离所述发射管的一端与所述活动连接部抵接，用于将所述撞击杆的冲击力传递给所述锚杆试样；所述锚杆试样在所述输入杆的轴向方向与所述输入杆相互重叠设置，所述锚杆试样的轴线与所述输入杆的轴线相互平行，所述输入杆设置于所述发射管与所述活动连接部之间，所述活动连接部位于所述固定连接部与所述缓冲装置之间；测力元件，所述测力元件设置于所述活动连接部上，所述测力元件用于检测所述输入杆对所述活动连接部的冲击作用力。2.如权利要求1所述的多联微观NPR锚杆霍普金森抗拉试验装置，其特征在于，所述固定连接部包括：试样固定座，所述试样固定座上设有避让空间和第二导向孔，所述避让空间用于供所述输入杆穿过，所述第二导向孔用于供所述锚杆试样穿过；第二紧固件，所述锚杆试样穿过所述第二导向孔的一端与所述第二紧固件固定连接，所述第二紧固件与所述试样固定座挡止配合。3.如权利要求2所述的多联微观NPR锚杆霍普金森抗拉试验装置，其特征在于，所述试样固定座的竖向截面为U型，U型中部的空间用于形成避让空间，U型的两边上均设置有第二导向孔。4.如权利要求2所述的多联微观NPR锚杆霍普金森抗拉试验装置，其特征在于，所述试样固定座上开设有避让孔，所述避让孔用于形成所述避让空间，所述避让孔与所述输入杆同轴设置，所述避让孔的内径大于等于所述输入杆的外径。5.如权利要求2所述的多联微观NPR锚杆霍普金森抗拉试验装置，其特征在于，所述活动连接部包括：冲击导向板，所述冲击导向板上设有所述测力元件和第一导向孔，所述第一导向孔用于供所述锚杆试样的一端穿过，由同一根所述锚杆试样穿过的所述第一导向孔与所述第二导向孔同轴设置；第一紧固件，所述第一紧固件与锚固试样穿过第一导向孔的一端固定连接，所述第二紧固...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶志刚，施婷婷，邓飞，何满潮，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：