一种光弹仪竖直水平双向均匀加载装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种光弹仪竖直水平双向均匀加载装置，包括试样座、竖直方向加载机构和水平方向加载机构，试样座上设有试样放置腔，试样上方设置竖直方向加载机构，试样的一侧设置水平方向加载机构，竖直和水平方向加载机构均包括依次连接的加压螺栓、一次应力传导件、微型测力计和二次应力传导件，二次应力传导件的自由端面设置于试样的加载位置处；加压螺栓的尾端面积、一次应力传导件与微型测力计接触的端面面积、二次应力传导件自由端面的面积依次增大。本实用新型专利技术的光弹仪加载装置可实现竖直和水平双向加载，并且施加的集中力能有效转化为均布力作用于试样上，增强了试验的可模拟应力种类，减小了实验误差，提高了试验结果的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种光弹仪竖直水平双向均匀加载装置
本技术属于光弹仪
，尤其涉及一种光弹仪竖直水平双向均匀加载装置。
技术介绍
光弹仪是一种用于测量光弹性模型受载时所产生的等差线和等倾线条纹的实验装置，能够测量构件在复杂载荷条件下的应力，通过对试样施加载荷，根据光弹性条纹可算出试样边界和内部各点的应力，进而可测得原件上的应力，是工程结构中分析复杂结构应力的有效工具。地应力场是指地壳内应力状态的时空分布。地应力场与地质构造运动、地震和断层的形成等有关，对工程开挖和地下建筑具有重要意义。研究表明，浅部地壳应力的基本分布规律为：(1)垂直应力约等于上覆岩层重力；(2)水平最大应力普遍大于垂直应力；(3)绝大多数地区均有两个主应力位于接近水平的平面内，另外一个主应力的方向大体在竖直方向上；(4)最大水平主应力和最小水平主应力，与垂直应力相似，都随深度呈较好的线性增长规律。矿山巷道和公路铁路隧道的建设和运营，都要面对严酷的地应力场环境，水平和竖直方向均受到地应力场的作用，只有采用竖直和水平双向加载，才能通过光弹实验模拟巷道和隧道的真实受力状况。但目前试验中采用的光弹仪加载装置存在如下问题：1.传统光弹仪只能实现竖直方向的单向加压，而在矿山、隧道工程中，既要模拟上覆岩体的重力，还要模拟岩体水平方向的构造应力等，因此，传统的光弹仪无法用在矿山、巷道、隧道等工程的双向受力的模拟中，不能满足实验需求，不能模拟出所研究物体的真实受力情况。2.传统光弹仪加载装置无法有效地将施加的集中力转化成均布力作用在试样上，即无法模拟均匀受力的加压场景，导致实验误差较大，影响实验结果。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种光弹仪竖直水平双向均匀加载装置，旨在解决上述
技术介绍
中现有技术存在的问题。为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：一种光弹仪竖直水平双向均匀加载装置，包括试样座、竖直方向加载机构和水平方向加载机构，所述试样座上设有试样放置腔，所述试样放置腔内放置试样，所述试样的上方设置竖直方向加载机构，试样的一侧设置水平方向加载机构，所述竖直方向加载机构和水平方向加载机构均包括依次连接的加压螺栓、一次应力传导件、微型测力计和二次应力传导件，所述加压螺栓的尾端与一次应力传导件接触，所述微型测力计两侧分别与一次应力传导件和二次应力传导件紧密接触，所述二次应力传导件的自由端面设置于试样的加载位置处；所述二次应力传导件自由端面的面积大于一次应力传导件与微型测力计接触的端面面积，所述一次应力传导件与微型测力计接触的端面面积大于加压螺栓的尾端面积。优选地，与所述水平方向加载机构相对的试样另一侧设置防试样滑移铁块，不仅能够固定试样，而且还能使得试样投影的图像居中显示在光幕上，便于观察试验过程。优选地，所述加压螺栓的尾端为半球形，所述一次应力传导件的一侧面上设有嵌入加压螺栓半球形尾端的凹槽，所述凹槽的槽底面为平面，所述半球形尾端的端部与凹槽的槽底面相切，可以减小摩擦力，提高试验精度，所述一次应力传导件的另一侧面与微型测力计接触且呈光滑面。优选地，与所述微型测力计接触的二次应力传导件的侧面上设有固定槽，所述微型测力计的一侧面及该侧面上的突起嵌入所述固定槽中。优选地，所述试样座底部设置有底座，所述底座上设有凹台，凹台四周的底座壁上设有螺栓孔，所述试样座置于所述凹台上，并通过固定螺栓和凹台四周的螺栓孔固定。优选地，所述二次应力传导件上设有限位件，所述微型测力计与二次应力传导件接触后限位件位于微型测力计的外周。优选地，所述限位件采用限位圈或弧形限位块或限位柱，所述限位圈卡接于微型测力计的外周，所述弧形限位块或限位柱均匀布设于微型测力计的外周。优选地，所述一次应力传导件采用柱形铁块，所述二次应力传导件采用矩形铁块。优选地，所述试样座的顶面和一侧面上分别设有螺栓孔，所述竖直方向加载机构中的加压螺栓穿过试样座顶面的螺栓孔固定，所述水平方向加载机构中的加压螺栓穿过试样座侧面上的螺栓孔固定，使加压螺栓保持竖直和水平加载。优选地，所述加压螺栓采用内六角螺栓，方便使用内六角扳手旋转加载。相比于现有技术的缺点和不足，本技术具有以下有益效果：(1)本技术的光弹仪加载装置中设置了竖直和水平加载部件，试样可以竖直和水平双向受力，可模拟不同比例(水平地应力大小与竖直地应力大小相比)的地应力场，既能满足梁柱拉压等单向受力的模拟试验，也能满足矿山、巷道、隧道等具有双向受力的应力场环境中的复杂试验，增强了试验可模拟应力的种类，使得装置可以模拟更多工况，满足更多种类的试验需求。(2)本技术提供的水平或竖直方向加载机构采用加压螺栓、一次应力传导件和二次应力传导件三部分加压组件，有利于控制受力，并且加压螺栓、一次应力传导件、二次应力传导件的接触面积依次增大，能够使施加的集中力较好地转化为均布力，使得试样受力更为均匀，满足工程中施加面力的需求，大大减小了实验误差，提高了试验精度，得到的实验结果也更贴合实际工程。(3)本技术加载机构中设置了微型测力计，通过微型测力计可实时监控试样受力情况，方便调节施加应力的大小。附图说明图1是本技术实施例提供的一种光弹仪竖直水平双向均匀加载装置的结构示意图。图2是本技术实施例提供的底座的结构示意图。图3是本技术实施例提供的试样座的结构示意图。图4是图1中A-A处的剖视图。图5是图4中B处的放大图。图6是本技术实施例提供的具有限位圈的二次应力传导件的结构示意图。图7是本技术实施例提供的具有弧形限位块的二次应力传导件的结构示意图。图8是本技术实施例提供的具有限位柱的二次应力传导件的结构示意图。图9是本技术实施例提供的微型测力计固定于具有限位件的二次应力传导件中的结构示意图。图中：1-底座；2-试样座；3-试样放置腔；4-试样；5-防试样滑移铁块；6-加压螺栓；7-一次应力传导件；8-微型测力计；9-二次应力传导件；10-固定螺栓；11-螺栓孔；12-凹槽；13-突起；14-固定槽；15-限位件；151-限位圈；152-弧形限位块；153-限位柱。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。本技术提供的一种光弹仪竖直水平双向均匀加载装置如图1和4所示，试样座2上设有试样放置腔3(参照图3)，试样座2的顶面和一侧面上设有螺栓孔11，试样座2的底部设有底座1，底座1的结构如图2所示，底座1上设有凹台，凹台四周的底座壁上设有螺栓孔11，试样座2置于凹台上，并通过固定螺栓10和凹台四周的螺栓孔11进行固定。底座1的底板加宽，底板通过螺栓将底座1与地面或试验台进行固定，防止试验过程中由于加压使试验装置发生移动而造成试验结果的偏本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光弹仪竖直水平双向均匀加载装置，其特征在于，包括试样座、竖直方向加载机构和水平方向加载机构，所述试样座上设有试样放置腔，所述试样放置腔内放置试样，所述试样的上方设置竖直方向加载机构，试样的一侧设置水平方向加载机构，所述竖直方向加载机构和水平方向加载机构均包括依次连接的加压螺栓、一次应力传导件、微型测力计和二次应力传导件，所述加压螺栓的尾端与一次应力传导件接触，所述微型测力计两侧分别与一次应力传导件和二次应力传导件紧密接触，所述二次应力传导件的自由端面设置于试样的加载位置处；所述二次应力传导件自由端面的面积大于一次应力传导件与微型测力计接触的端面面积，所述一次应力传导件与微型测力计接触的端面面积大于加压螺栓的尾端面积。/n

【技术特征摘要】
1.一种光弹仪竖直水平双向均匀加载装置，其特征在于，包括试样座、竖直方向加载机构和水平方向加载机构，所述试样座上设有试样放置腔，所述试样放置腔内放置试样，所述试样的上方设置竖直方向加载机构，试样的一侧设置水平方向加载机构，所述竖直方向加载机构和水平方向加载机构均包括依次连接的加压螺栓、一次应力传导件、微型测力计和二次应力传导件，所述加压螺栓的尾端与一次应力传导件接触，所述微型测力计两侧分别与一次应力传导件和二次应力传导件紧密接触，所述二次应力传导件的自由端面设置于试样的加载位置处；所述二次应力传导件自由端面的面积大于一次应力传导件与微型测力计接触的端面面积，所述一次应力传导件与微型测力计接触的端面面积大于加压螺栓的尾端面积。


2.如权利要求1所述的光弹仪竖直水平双向均匀加载装置，其特征在于，与所述水平方向加载机构相对的试样另一侧设置防试样滑移铁块。


3.如权利要求1所述的光弹仪竖直水平双向均匀加载装置，其特征在于，所述加压螺栓的尾端为半球形，所述一次应力传导件的一侧面上设有嵌入加压螺栓半球形尾端的凹槽，所述凹槽的槽底面为平面，所述半球形尾端的端部与凹槽的槽底面相切，所述一次应力传导件的另一侧面与微型测力计接触且呈光滑面。


4.如权利要求1所述的光弹仪竖直水平双向均匀加载装置，其特征在于，与所述微型测力计接触的二次应力传导件的侧面上设有固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：慕青松，张皓，王恺枫，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：新型
国别省市：甘肃;62