本发明专利技术公开了一种动静组合双向电磁加载压剪实验装置及测试方法，所述装置包括：底座以及相对设置的安装在所述底座上的加载杆，用于为所述加载杆提供动态载荷的动态加载机构与用于为所述加载杆提供静态载荷的静态加载机构以及与所述加载杆配合使用为试样加载压剪荷载的压剪模具。在试验过程中可以独立控制两个加载杆两端静态和动态加载机构分别对试样进行加载。实现了预应力加载下的岩石及混凝土等其他类岩石材料动静组合加载动态压剪试验，弥补了现有技术只能进行无预应力条件下的动态压剪试验的技术空缺。动态压剪试验的技术空缺。动态压剪试验的技术空缺。
【技术实现步骤摘要】
一种动静组合双向电磁加载压剪实验装置及测试方法
[0001]本专利技术涉及动态压剪测试
，尤其涉及一种用于岩石和混凝土等类岩石材料的动态力学特性和破坏行为测试的动静组合双向电磁加载压剪实验装置及测试方法。
技术介绍
[0002]在岩土工程尤其是深部岩体工程实践中，岩石、混凝土结构不仅承受上覆荷载和地应力的作用，而且往往会遇到爆炸波、地震、机械振动等动态扰动荷载作用，使得岩石、混凝土等固体材料受到不同加载率的动静组合荷载作用。此外，这些动、静态荷载作用常常来自不同方向，往往形成与加载面呈一定夹角的压剪加载。因此，有必要对岩石、混凝土等其他类岩石材料在不同压剪角度下的动力学特性以及破断模式进行深入研究。
[0003]目前，对静态加载条件下岩石类材料的力学和破断特性已经进行了较为全面的研究，但对动态荷载尤其是动态压剪荷载作用下的岩石动态力学和破断特性研究还非常有限，这主要是因为现有技术和试验装置难以方便且灵活地开展动态压剪荷载作用下的试验研究，存在较多的技术问题。例如，专利号为CN200920063066.X技术所述的剪切力的施加依赖于试样和加载杆垫块之间的摩擦力提供，容易导致在高加载速率下试样和垫块之间产生错位，导致试验结果与真实情况误差较大。此外，现有的静态压剪试验和动态压剪试验大多是在不同的仪器设备上分别开展的，难以同时开展含有轴向静态预应力条件下的动态压剪试验研究。
[0004]因此，现有技术还有待于进一步的提升。
技术实现思路
[0005]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种动静组合双向电磁加载压剪实验装置及测试方法，用于解决现有装置和技术不能开展含有轴向静态预应力条件下的动态压剪实验的问题。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供一种动静组合双向电磁加载压剪实验装置，包括底座以及安置在所述底座上两根加载杆，所述两根加载杆的中轴线位于同一直线上，其中，还包括：两对动态加载机构、两对静态加载机构以及一副压剪模具；所述两对动态加载机构，分别设置在所述两根加载杆的所有端点中相距最远的两个端点一侧，所述两对静态加载机构分别设置在所述两对动态加载机构的靠近试样的一侧，所述一副压剪模具，分别设置在所述两根加载杆的所有端点中相距最近的两个端点一侧。
[0007]可选地，所述的动静组合双向电磁加载压剪实验装置，其中，每一所述动态加载机构包括：用于产生入射应力脉冲的电磁脉冲发生器以及电磁脉冲发生器支撑底座，所述电磁脉冲发生器位于所述加载杆的一端，且与所述加载杆的端部相贴合。
[0008]可选地，所述的动静组合双向电磁加载压剪实验装置，其中，所述静态加载机构与所述电磁脉冲发生器以及所述加载杆位于同一轴线上；每一所述静态加载机构包括伺服控制加载油缸，受所述伺服控制加载油缸驱动的活塞杆以及用于传递静态载荷的加载框，所
述加载框与所述加载杆的应力波输入端一侧的法兰环外侧端部套接。
[0009]可选地，所述的动静组合双向电磁加载压剪实验装置，其中，所述法兰环与所述加载杆为一整体结构，所述法兰环到所述加载杆应力波输入端的距离为所述加载杆长度的3％
‑
7％，所述法兰环的直径为所述加载杆直径的1.5
‑
2.5倍，所述法兰环的长度为所述加载杆长度的1.5％
‑
4％。
[0010]可选地，所述的动静组合双向电磁加载压剪实验装置，其中，所述加载框包括相对设置的第一端面和第二端面，所述第一端面朝向所述活塞杆，所述第二端面上开有通孔，所述加载杆的应力波输入端部通过所述通孔伸进所述加载框；所述电磁脉冲发生器放置在所述加载框内，并由放置在所述加载框内的电磁脉冲发生器支撑底座支撑，所述电磁脉冲发生器的应力波输出端与所述加载杆的应力波输入端相贴合。
[0011]可选地，所述的动静组合双向电磁加载压剪实验装置，其中，所述压剪模具还包括：套杆及角度调节盘；所述套杆包括滑槽，所述角度调节盘包括连接构件，所述连接构件与所述滑槽可拆卸连接；所述套杆紧密的套接在所述加载杆背离所述静态加载机构的一端。
[0012]可选地，所述的动静组合双向电磁加载压剪实验装置，其中，所述连接构件为圆弧形连接构件，所述圆弧形连接构件包括若干用于与所述滑槽连接的角度调节孔，通过绕所述圆弧形连接构件圆心所在的中心轴旋转进行角度调节。
[0013]可选地，所述的动静组合双向电磁加载压剪实验装置，其中，所述角度调节盘还包括用于固定测试试样的L形开口部，所述L形开口部与所述连接构件为一整体结构。
[0014]可选地，所述的动静组合双向电磁加载压剪实验装置，其中，所述若干角度调节孔中，各个调节孔均对应一个压剪角度α，其中，15
°
≤α≤75
°
。
[0015]可选地，所述的动静组合双向电磁加载压剪实验装置，其中，还包括：
[0016]数据采集系统，包括粘贴在所述加载杆上的应变片，与所述应变片连接的数据记录和存储装置；所述应变片粘贴在所述加载杆表面的中心位置。
[0017]第二方面，本专利技术实施例提供一种动态压剪测试方法，其中，所述方法包括：
[0018]获取加载杆的横截面积和弹性模量；
[0019]获取加载杆中的入射应变信号和反射应变信号；以及
[0020]获取试样的剪切面面积；
[0021]根据如下公式计算出剪切应力；
[0022]所述公式为
[0023]其中，F为施加在所述加载杆上的静态荷载，A和E分别为加载杆的横截面面积与弹性模量；A
s
为测试试样的剪切面面积；ε
第一入射
和ε
第一反射
分别为应变片从左侧加载杆上监测的左侧入射应变信号和左侧反射应变信号，ε
第二入射
和ε
第二反射
分别为应变片从右侧加载杆上监测的右侧入射应变信号和右侧反射应变信号；α为角度调节孔体心与试样体心连线所在直线与试样剪切面夹角的角度。
[0024]有益效果：本专利技术实施例提供一种动静组合双向电磁加载压剪实验装置，包括用于为所述两根加载杆提供动态载荷的动态加载机构与用于为所述两根加载杆提供静态载荷的静态加载机构以及与所述两根加载杆配合使用为试样加载压剪荷载的压剪模具。在试
验过程中可以独立控制两对机构分别对试样进行静态和动态加载。实现了预应力加载下的岩石及混凝土等其他类岩石材料动静组合加载压剪试验，弥补了现有技术无法开展预应力条件下岩石及混凝土等其他类岩石材料的动态压剪试验研究的不足。
附图说明
[0025]图1本专利技术实施例提供的动静组合双向电磁加载压剪试验装置三维示意图；
[0026]图2本专利技术实施例提供的动静组合双向电磁加载压剪试验装置正视图；
[0027]图3本专利技术实施例提供的动静组合双向电磁加载压剪试验装置剖切面正视图；
[0028]图4本专利技术实施例提供的左侧动静组合电磁加载系统三维示意图；
[0029]图5本专利技术实施本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种动静组合双向电磁加载压剪实验装置，包括底座以及安置在所述底座上两根加载杆，所述两根加载杆的中轴线位于同一直线上，其特征在于，还包括：两对动态加载机构、两对静态加载机构以及一副压剪模具；所述两对动态加载机构，分别设置在所述两根加载杆的所有端点中相距最远的两个端点一侧，所述两对静态加载机构分别设置在所述两对动态加载机构外侧，即远离试样的一侧，所述一副压剪模具，分别设置在所述两根加载杆的所有端点中相距最近的两个端点一侧。2.根据权利要求1所述的动静组合双向电磁加载压剪实验装置，其特征在于，每一所述动态加载机构包括：用于产生入射应力脉冲的电磁脉冲发生器以及电磁脉冲发生器支撑底座，所述电磁脉冲发生器位于所述加载杆的一端，且与所述加载杆的端部相贴合。3.根据权利要求2所述的动静组合双向电磁加载压剪实验装置，其特征在于，所述静态加载机构与所述电磁脉冲发生器以及所述加载杆位于同一轴线上；每一所述静态加载机构包括伺服控制加载油缸，受所述伺服控制加载油缸驱动的活塞杆以及用于传递静态载荷的加载框，所述加载框与所述加载杆的应力波输入端一侧的法兰环外侧端部套接。4.根据权利要求3所述的动静组合双向电磁加载压剪实验装置，其特征在于，所述法兰环与所述加载杆为一整体结构，所述法兰环到所述加载杆应力波输入端的距离为所述加载杆长度的3％
‑
7％，所述法兰环的直径为所述加载杆直径的1.5
‑
2.5倍，所述法兰环的长度为所述加载杆长度的1.5％
‑
4％。5.根据权利要求3所述的动静组合双向电磁加载压剪实验装置，其特征在于，所述加载框包括：相对设置的第一端面和第二端面，所述第一端面朝向所述活塞杆，所述第二端面上开有通孔，所述加载杆的应力波输入端部通过所述通孔伸进所述加载框；所述电磁脉冲发生器放置在所述加载框内，并由放置在所述加载框内的电磁脉冲发生器支撑底座支撑，所述电磁脉冲发生器的应力波输出端与所述加载杆的应力波输入端相贴合。6.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：周韬，殷雪菡，谢和平，朱建波，周昌台，陈家嵘，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：
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