高温环境固体材料动态拉剪力学特性测试装置及测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高温环境固体材料动态拉剪力学特性测试装置及测试方法，所述装置包括：动静组合剪切加载系统、法向拉力加载机构及温控系统。本装置通过设置动态拉剪模具实现法向拉应力作用下的骨头状岩石类固体材料动态剪切试验研究，通过设置对中模块减少由于剪切位移导致的偏心拉应力，设置控温箱体对试样温度进行调节，可以开展高温条件下岩石等固体材料在静态拉应力作用下的动静组合剪切力学特性测试研究，使得本发明专利技术下的岩石等固体材料动态拉剪力学特性测试结果更加接近真实情况，对工程实践具有重要的科学价值和实际意义。对工程实践具有重要的科学价值和实际意义。对工程实践具有重要的科学价值和实际意义。

【技术实现步骤摘要】
高温环境固体材料动态拉剪力学特性测试装置及测试方法


[0001]本专利技术涉及一种实验装置，尤其涉及岩石和混凝土等固体材料动静组合拉剪实验


技术介绍

[0002]随着工业化与现代化进程的推进，世界范围内的自然资源需求日益增加，传统自然资源作为主要能源资源其开发与利用日渐向地壳深处发展。高温(100～300℃)作为深部开采的主要特征之一，对岩石材料强度及变形性能有极大影响；同时，在地震、开采及爆破等自然或人为动态扰动的作用下，岩石破坏比常温、静态条件下更加突然且规模往往更大。在高温与动态扰动的共同作用下深部开采往往面临着围岩大变形、失稳、岩爆等威胁生产安全的工程问题。因此开展岩石等固体材料在高温条件下的动态拉剪实验研究，了解并掌握其动态力学响应和破坏模式对矿山等地下工程的科学设计、安全运营以及稳定性评估等具有十分重要的作用。
[0003]目前，由于缺少可用于开展动态拉剪实验的实验装置，少有人开展岩石等固体材料的动态拉剪力学性能研究。近年来，虽然有学者提供了一种法向拉应力作用下的岩石动力剪切强度测试装置(例如CN 21351669本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温环境固体材料动态拉剪力学特性测试装置，其特征在于：包括试样(23)、动静组合剪切加载系统、法向拉力加载机构以及温控系统；试样(23)为骨头状试样，测试装置以待测试的试样(23)为中心，动静组合剪切加载系统以试样(23)为中心布置于试样(23)左右两侧，法向拉力加载机构以试样(23)为对称中心垂直于加载杆轴向平面上下对称设置，动静组合剪切加载系统包括静态剪切加载机构和动态剪切加载机构，静态剪切加载机构为试样提供静态剪切荷载，动态剪切加载机构为试样提供动态剪切荷载；试样(23)设置在温控系统内部，温控系统为设置在其内部的试样升温，通过温控系统设置目标温度及升温速率且将温度维持在目标温度，使得在设计温度开展实验；上法向拉力加载机构包括上拉力加载油缸(19)、上拉力对中模块(20)、上拉力施加模具(21)及滚珠(22)，其中上拉力加载油缸(19)位于最上方，上拉力对中模块(20)整体为T形，上拉力对中模块(20)翼缘放置于上拉力施加模具(21)预留滑槽中，两者间设有滚珠(22)，滚珠(22)预先放入上拉力施加模具(21)滑槽内部上、下表面限位槽中，上拉力施加模具(21)下部圆弧状棘爪与骨头状试样(23)圆弧过渡段紧密贴合；下法向拉力加载机构包括下拉力加载油缸(24)、下拉力对中模块(25)、下拉力施加模具(26)及滚珠(22)，其中下拉力加载油缸(24)位于最下方，下拉力对中模块(25)翼缘放置于下拉力施加模具(26)预留滑槽中，两者间设有滚珠(22)，滚珠(22)预先放入下拉力施加模具(26)滑槽内部上、下表面限位槽中，下拉力施加模具(26)上部为圆弧状棘爪与骨头状试样(23)圆弧过渡段紧密贴合。2.根据权利要求1所述的一种高温环境固体材料动态拉剪力学特性测试装置，其特征在于：所述动态剪切加载机构包括右侧动态剪切加载机构和左侧动态剪切加载机构；右侧动态剪切加载机构包括右侧动态加载电磁脉冲发射器底座(5)、右侧动态加载电磁脉冲发射器(6)、右侧加载杆(8)及右侧加载模具(9)，其中右侧动态加载电磁脉冲发射器底座(5)、右侧动态加载电磁脉冲发射器(6)放置于右侧加载框(4)中，右侧加载杆(8)与右侧动态加载电磁脉冲发射器(6)共轴设置，右侧动态加载电磁脉冲发射器(6)左端面与右侧加载杆(8)的右端面自由贴合，右侧加载模具(9)套接于右侧加载杆(8)左端，右侧加载模具(9)左端面与试样(23)中间拉剪区域右侧表面紧密贴合；左侧动态剪切加载机构包括左侧动态加载电磁脉冲发射器(15)、左侧动态加载电磁脉冲发射器底座(14)、左侧加载杆(17)及左侧加载模具(18)，其中左侧动态加载电磁脉冲发射器(15)、左侧动态加载电磁脉冲发射器底座(14)放置于左侧加载框(12)中，并能够沿加载杆轴线方向左右移动，左侧加载杆(17)与左侧动态加载电磁脉冲发射器(15)共轴设置，右侧动态加载电磁脉冲发射器(15)右端面与左侧加载杆(17)的左端面自由贴合，左侧加载模具(18)套接于左侧加载杆(17)右端，左侧加载模具(18)右端面与试样(22)中间拉剪区域左侧表面紧密贴合。3.根据权利要求2所述的一种高温环境固体材料动态拉剪力学特性测试装置，其特征在于：所述静态剪切加载机构包括右侧静态剪切加载机构和左侧静态剪切加载机构；右侧静态剪切加载机构包括右侧静态加载油缸底座(1)、右侧静态加载油缸(2)、右侧静态加载活塞(3)，右侧加载框(4)及右侧法兰环(7)，其中右侧静态加载油缸底座(1)位于整体实验装置最右端，右侧静态加载油缸(2)固定于右侧静态加载油缸底座(1)上，右侧静态加载活塞(3)为右侧静态加载油缸(2)的液压作动机构，右侧静态加载活塞(3)左端面与右侧加载框(4)右端面自由贴合，右侧加载框(4)左端面与右侧法兰环(7)右端面自由接触；左侧静态剪切加载机构包括左侧静态加载油缸底座(10)、左侧静态加载油缸(11)、左侧静态加载活
塞(12)、左侧加载框(13)及左侧法兰环(16)，其中左侧静态加载油缸底座(10)位于整体实验装置最左端，左侧静态加载油缸(11)固定左侧静态加载油缸底座(10)上，左侧静态加载活塞(12)为左侧静态加载油缸(11)的液压作动机构，左侧静态加载活塞(12)右端面与左侧加载框(13)左端面自由贴合，左侧加载框(13)左端面与左侧法兰环(16)右端面自由接触。4.根据权利要求2所述的一种高温环境固体材料动态拉剪力学特性测试装置，其特征在于：左侧加载模具(18)、右侧加载模具(9)起到传递荷载的作用，右侧加载模具(9)的形状与尺寸与右侧加载杆(8)形状与尺寸吻合，以传递由右侧动态加载电磁脉冲发射器(6)输出的应力波，右侧加载模具(9)靠近试样一侧为凸出结构，凸出结构过模具圆心垂直于剪切加载系统与法向拉力系统所在平面，左侧加载模具(18)的形状与尺寸与左侧加载杆(17)形状与尺寸吻合，以传递由左侧动态加载电磁脉冲发射器(15)输出的应力波，左侧加载模具(18)靠近试样一侧为凸出结构，左侧加载模具(18)凸出结构中间的凹槽与右侧加载模具(9)凸出部分耦合，为对试样施加剪切荷载。5.根据权利要求4所述的一种高温环境固体材料动态拉剪力学特性测试装置，其特征在于：左侧加载模具(18)及右侧加载模具(9)为套筒结构。6.根据权利要求2所述的一种高温环境固体材料动...

【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，王宏伟，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：