复杂变刚度三维模型边界控制板制造技术

本发明专利技术公开了一种复杂变刚度三维模型边界控制板，包括滑槽、刚性边框、三维边界控制器、位移杆及薄膜。刚性边框安装于滑槽内，两组刚性边框之间通过伸缩组件的伸缩，改变两组刚性边框之间的距离，三维边界控制器安装于刚性边框内，位移杆安装于三维边界控制器上，位移杆顶部安装刚度可变的小球或方片，薄膜覆盖于位移杆上，三维边界控制器控制位移杆的起伏，以产生具有特定刚度的三维复杂边界。上述复杂变刚度三维模型边界控制板，可以建立刚度可控的复杂三维加、卸载边界，可以制作具有复杂三维地形起伏的岩土相似模型，可以有效约束未固化前的相似材料变形，减少拆模过程中相似模型的损伤，降低模型制备过程中对相似模型的扰动和破坏。和破坏。和破坏。

【技术实现步骤摘要】
复杂变刚度三维模型边界控制板


[0001]本专利技术涉及岩土试验
，具体涉及一种复杂变刚度三维模型边界控制板。

技术介绍

[0002]岩土工程相似模型试验由于实施难度较小，门槛相对较低，且能较为准确再现实际岩土工程问题的变形规律和破坏特征，是当前研究岩土工程问题的重要研究手段，也是使用最为广泛的研究手段。
[0003]然而当前岩土相似模型箱通常为简单矩形、梯形框，无内部边界支撑，因而难以制备具有复杂三维形态的高精度岩土相似模型。同时，相似材料未固化前强度较低，制作过程中极易发生变形，且极易受到扰动而破坏，这不仅使得岩土相似模型制作成功率低，且制作精度难以保证。同样，受仪器设备和场地的极限荷载限制，模型试验尺寸普遍偏小，尤其是振动台模型试验、离心机模型试验。因模型尺寸较小，为提高相似模型的制作和试验成功率，只能降低模型制作精度，例如简化相似模型试验的形状、结构、材料组成。进一步，边界刚度不同，且开挖卸荷产生的变形和破坏特征不同，因而常规相似模型无法考虑内部边界刚度对开挖卸荷特征的影响。
[0004]综上，可以看出当前岩土相似模型制作精度低、制作成功率低，且现有岩土相似模型制作简单，难以准确反映复杂的实际岩土工程问题，亟待能够提高相似模型制作成功率和相似模型试验成功率的装置。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对当前岩土相似模型制作精度低、制作成功率低，且现有岩土相似模型制作简单，难以准确反映复杂的实际岩土工程的问题，提供一种复杂变刚度三维模型边界控制板。
[0006]一种复杂变刚度三维模型边界控制板，包括：
[0007]滑槽；
[0008]刚性边框，可滑动地安装于所述滑槽内，所述刚性边框设有两组，两组所述刚性边框分别从所述滑槽的两端伸出，两组所述刚性边框之间通过伸缩组件连接，所述伸缩组件的伸缩以改变两组所述刚性边框之间的距离；
[0009]三维边界控制器，安装于所述刚性边框内，所述三维边界控制器设有两组，两组所述三维边界控制器分别安装于两组所述刚性边框内；
[0010]位移杆，可移动地安装于所述三维边界控制器上，且多组所述位移杆在所述三维边界控制器上呈阵列分布；及
[0011]薄膜，覆盖于所述位移杆上，所述位移杆相对所述三维边界控制器的起伏能够使所述薄膜形变形成三维边界。
[0012]在其中一个实施例中，所述伸缩组件包括两个螺杆及螺母套筒，两个所述螺杆分别与两组所述刚性边框连接，两个所述螺杆分别螺合于所述螺母套筒的两端，且两个所述
螺杆的螺纹旋向相反。
[0013]在其中一个实施例中，所述伸缩组件还包括力臂杆，所述力臂杆与所述螺母套筒连接，且所述力臂杆伸出所述滑槽外。
[0014]在其中一个实施例中，所述三维边界控制器为柔性材料制成，所述三维边界控制器开设有供所述位移杆穿设的安装孔，所述安装孔的侧壁变形夹持所述位移杆。
[0015]在其中一个实施例中，所述三维边界控制器通过固定结构安装于所述刚性边框内，所述固定结构包括挤压板及连接组件，所述挤压板设置于所述三维边界控制器上，所述连接组件连接所述挤压板和所述刚性边框，所述挤压板配合所述刚性边框竖向夹持所述三维边界控制器，以使所述安装孔的侧壁向内变形夹持所述位移杆。
[0016]在其中一个实施例中，所述连接结构包括压紧螺栓、螺母及挤压垫片，所述压紧螺栓依次穿过所述刚性边框、所述三维边界控制器和所述挤压板，然后通过所述螺母锁紧固定，所述挤压垫片套设于所述压紧螺栓上，所述挤压垫片位于所述螺母和所述挤压板之间。
[0017]在其中一个实施例中，还包括刚度可控的边界体，所述边界体安装于位移杆上，所述薄膜覆盖于所述边界体上。
[0018]在其中一个实施例中，所述边界体为边界球或者边界块。
[0019]在其中一个实施例中，所述刚性边框远离所述滑槽的端部设有弹性摩阻垫。
[0020]在其中一个实施例中，所述弹性摩阻垫为橡胶条，所述薄膜为硅胶制成。
[0021]上述复杂变刚度三维模型边界控制板至少具有以下优点：
[0022]伸缩组件伸缩以改变两组刚性边框之间的距离，进而改变控制板的长度，实现固定在模型箱内。通过控制位移杆的起伏，形成初步封闭的三维边界，薄膜可以进一步保证三维边界的连续性和光滑性，提高三维边界精度。通过多个边界控制板的组合，可以灵活地在模型箱内部形成复杂的三维内部边界，从而制作具有复杂三维地形起伏的岩土相似模型，有效提高当前岩土相似模型的制作精度。
[0023]并且，生成的内部边界可以有效约束未固化前的相似材料变形，降低模型制备过程中对相似模型的扰动和破坏，进而提高相似模型的制备成功率和相似模型的试验成功率。三维边界控制板制作成本低、应用场景灵活，不仅可以用于岩土相似模型试验，也可以应用于其他需要复杂内部边界的场景，具有广泛的应用前景。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0025]图1为一实施方式中复杂变刚度三维模型边界控制板的结构示意图；
[0026]图2为图1所示复杂变刚度三维模型边界控制板的俯视图；
[0027]图3为图2中A
‑
A线的剖视图；
[0028]图4为图1所示复杂变刚度三维模型边界控制板的立体剖视图；
[0029]图5为图1中力臂杆和螺母套筒连接的示意图；
[0030]图6为图3中挤压板和刚性边框竖向夹持三维边界控制器的示意图；
[0031]图7为三维边界控制器的安装孔向内变形夹持位移杆的示意图；
[0032]图8为多个位移杆起伏形成三维边界的示意图。
[0033]附图标记：
[0034]10
‑
滑槽，20
‑
刚性边框，22
‑
伸缩组件，222
‑
螺杆，224
‑
螺母套筒，226
‑
力臂杆，30
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三维边界控制器，32
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安装孔，40
‑
位移杆，42
‑
挤压板，44
‑
连接组件，442
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压紧螺栓，444
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螺母，446
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挤压垫片，50
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薄膜，60
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边界体，70
‑
弹性摩阻垫。
具体实施方式
[0035]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此专利技术不受下面公开的具体实施的限制。
[0036]需要说明的是，当本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复杂变刚度三维模型边界控制板，其特征在于，包括：滑槽；刚性边框，可滑动地安装于所述滑槽内，所述刚性边框设有两组，两组所述刚性边框分别从所述滑槽的两端伸出，两组所述刚性边框之间通过伸缩组件连接，所述伸缩组件的伸缩以改变两组所述刚性边框之间的距离；三维边界控制器，安装于所述刚性边框内，所述三维边界控制器设有两组，两组所述三维边界控制器分别安装于两组所述刚性边框内；位移杆，可移动地安装于所述三维边界控制器上，且多组所述位移杆在所述三维边界控制器上呈阵列分布；及薄膜，覆盖于所述位移杆上，所述位移杆相对所述三维边界控制器的起伏能够使所述薄膜形变形成三维边界。2.根据权利要求1所述的复杂变刚度三维模型边界控制板，其特征在于，所述伸缩组件包括两个螺杆及螺母套筒，两个所述螺杆分别与两组所述刚性边框连接，两个所述螺杆分别螺合于所述螺母套筒的两端，且两个所述螺杆的螺纹旋向相反。3.根据权利要求2所述的复杂变刚度三维模型边界控制板，其特征在于，所述伸缩组件还包括力臂杆，所述力臂杆与所述螺母套筒连接，且所述力臂杆伸出所述滑槽外。4.根据权利要求1所述的复杂变刚度三维模型边界控制板，其特征在于，所述三维边界控制器为柔性材料制成，所述三维边界控制器开设有供所述位移杆穿设的安装孔，所述安装孔的侧壁变形夹...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏培东，贾荣谷，杜立兵，杨纬卿，邱鹏，李有贵，安兴玲，宋宜祥，冯世春，王学祥，王忠伟，戚宗轲，张剑波，
申请(专利权)人：中铁西北科学研究院有限公司云南建投第一勘察设计有限公司，
类型：发明
国别省市：