一种模拟重力可调式底摩擦试验系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种模拟重力可调式底摩擦试验系统，包括：模型框架；角度调节机构，其设置于所述模型框架下方，以驱动所述模型框架倾斜至设定角度；传送带，其设置于所述模型框架内且可与所述模型框架同步倾斜，用以运载待测模型；以及摩阻力测定板，其设置于所述模型框架内且设有多个压力传感器，所述摩阻力测定板用以阻挡所述待测模型运动，以使各所述压力传感器监测所述待测模型沿着所述传送带行进方向的受力状况。本实用新型专利技术的有益效果：解决了待测模型因为模拟重力不足而带来试验效果不明显的问题；同时通过设立在待测模型底部的阻尼状态实时监测反馈系统可以很好地完成对模型模拟重力的监测，从而定量化对试验效果进行精准控制。行精准控制。行精准控制。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟重力可调式底摩擦试验系统


[0001]本技术涉及岩土工程试验设备
，尤其涉及一种模拟重力可调式底摩擦试验系统。

技术介绍

[0002]由于自然界中的岩土体在重力的长期作用下可能出现危及人类生命财产的灾害，学界长期以来持续关注着岩土体在以重力作用为主导下的变形破坏规律和演化过程。底摩擦试验机作为开展研究岩土体变形破坏的室内模型试验装置，早在上世纪70年代就已投入研究使用，能够很好地在一定尺度上实现完成对如边坡、隧道等工程变形破坏规律分析的室内模型试验。
[0003]作为物理模拟的一种，底摩擦试验机的工作原理简单易懂，早在1981年，Bray和Goodman就已经提出底摩擦模型理论以从理论分析的角度来研究模型在运行过程中受到摩擦力，用公式表达为：
[0004]F＝(P+γ
m
t)μ
[0005]其中，P为作用于模型法向单位面积上的压力。
[0006]具体过程即为，根据相似原理将待模拟的岩土体结构模型制作完成后放置在底摩擦试验机的摩擦带上，利用当模型和摩擦带相对运动时作用在薄层模型上的摩擦力，来模拟模型所受到的重力。除此以外，它还可以随时控制试验机的启动和停止，具有在一定时间尺度内完成对自然界中类似地质现象再现的能力，从而观测、记录并研究分析对应现象的变形破坏规律和演化特征。
[0007]虽然各大科研院所已制作了一些能够模拟岩土体变形破坏模拟的底摩擦机，但随着对岩土体在重力作用下变形破坏的研究的不断深入，目前这些仪器仍在某些方面的研究展露出不足之处，具体表现为：
[0008]1.目前所研发的底摩擦试验机通常都是将待测模型所受到的摩擦力加以利用，以面力代替所模型受到的体力，在摩擦系数不大的情况下有时候会存在摩擦力过小从而导致试验时间过长并且试验现象不明显的后果；
[0009]2.当前通过室内试验以对岩土体进行模拟的研究已经趋于多场耦合方向发展，虽然现有的试验机可以完成天然状况下的模拟，但缺少在耦合温度场时对模型影响的研究；
[0010]3.现有的底摩擦试验机的图像采集问题一般采用加设摄像机进行简单的拍照处理，当需要进行大量试验时往往因为拍照角度难以定量化，在同组试验横向对比的过程中存在拍摄角度有偏差的情况，从而带来了一定的误差，甚至难以进行模型运动状态参量化的实时监测。

技术实现思路

[0011]有鉴于此，为了解决现有模拟岩土体变形破坏的底摩擦机由于摩擦系数不足而导致阻力不足所引起的试验效果打折扣乃至试验效果不明显的问题，本技术的实施例提
供了一种模拟重力可调式底摩擦试验系统。
[0012]本技术的实施例提供一种模拟重力可调式底摩擦试验系统，包括：
[0013]模型框架；
[0014]角度调节机构，其设置于所述模型框架下方，以驱动模型框架倾斜至设定角度；
[0015]传送带，其设置于所述模型框架内且可与所述模型框架同步倾斜，用以运载待测模型；
[0016]以及摩阻力测定板，其设置于所述模型框架内且设有多个压力传感器，所述摩阻力测定板用以阻挡所述待测模型运动，以使各所述压力传感器监测所述待测模型沿着所述传送带行进方向的受力状况。
[0017]进一步地，还包括图像采集系统，所述图像采集系统包括设置于所述模型框架上方的高速摄像机和三维扫描仪。
[0018]进一步地，所述模型框架设有相机支架和扫描仪支架，所述高速摄像机上部与所述相机支架通过球铰连接，所述三维扫描仪上部与所述扫描仪支架通过球铰连接。
[0019]进一步地，还包括用于对所述传送带加热的温度控制系统。
[0020]进一步地，所述温度控制系统包括控温箱和设置于所述控温箱内的红外加热管，所述控温箱可拆卸安装于所述模型框架的一端且下部与所述传送带分离。
[0021]进一步地，所述角度调节机构包括承托台、以及设置于所述承托台上的升降杆，所述模型框架一端与所述承托台活动连接、另一端连接所述升降杆，所述模型框架受所述升降杆驱动而调节倾斜角度。
[0022]进一步地，所述模型框架一端通过齿轮组与承托台活动连接。
[0023]进一步地，所述升降杆为液压千斤顶。
[0024]进一步地，所述传送带包括带体、主动轮、从动轮、以及动力机构，其中所述主动轮和所述从动轮平行设置，所述带体套设于所述主动轮和所述从动轮上并张紧设置，所述动力机构用于驱动所述主动轮转动以带动所述带体传动。
[0025]进一步地，所述传送带还包括间隔设置于所述主动轮和所述从动轮之间多个辅助滚轮，各所述辅助滚轮顶点与所述主动轮和所述从动轮的顶点平齐。
[0026]本技术的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
[0027]1、本技术的一种模拟重力可调式底摩擦试验系统，通过角度调节机构对模型框架的倾斜角度进行调节，从而使传送带和待测模型倾斜，改变待测模型的受力状态，即增大待测模型在传送带传输方向上所受的力，解决了待测模型因为模拟重力不足而带来试验效果不明显的问题；同时通过设立在待测模型底部的阻尼状态实时监测反馈系统可以很好地完成对模型模拟重力的监测，从而定量化对试验效果进行精准控制。
[0028]2、摄像机和三维扫描仪通过球铰接的方式固定，在模型框架倾斜时可根据刻度自适应调整位置，避免因为拆卸支架或仪器后带来的拍摄视角不同所导致的图像采集的差异，以最大限度地降低图像采集系统的视觉误差。
[0029]3、温度控制系统能够持续安全稳定地对传送带进行加热，使待测模型底部保持一定温度，从而达到研究稳定的均匀温度场对岩土体模型变形破坏机制的影响。
附图说明
[0030]图1是本技术一种模拟重力可调式底摩擦试验系统未抬升状态的立体结构示意图；
[0031]图2是本技术一种模拟重力可调式底摩擦试验系统未抬升状态的主视图；
[0032]图3是本技术一种模拟重力可调式底摩擦试验系统未抬升状态的俯视图；
[0033]图4是本技术一种模拟重力可调式底摩擦试验系统抬升状态的立体结构示意图；
[0034]图5是本技术一种模拟重力可调式底摩擦试验系统抬升状态的主视图。
[0035]图中：1
‑
模型框架、2
‑
带体、3
‑
液压千斤顶、4
‑
摩阻力测定板、5
‑
待测模型、6
‑
承托台、7
‑
齿轮组、8
‑
主动轮、9
‑
从动轮、10
‑
电机、11
‑
皮带、12
‑
辅助滚轮、13
‑
伺服液压机、14
‑
控温箱、15
‑
三维扫描仪、16
‑
高速摄像机、17
‑
扫描仪支架、18
‑
相机支架、19
‑
红外加热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟重力可调式底摩擦试验系统，其特征在于，包括：模型框架；角度调节机构，其设置于所述模型框架下方，以驱动所述模型框架倾斜至设定角度；传送带，其设置于所述模型框架内且可与所述模型框架同步倾斜，用以运载待测模型；以及摩阻力测定板，其设置于所述模型框架内且设有多个压力传感器，所述摩阻力测定板用以阻挡所述待测模型运动，以使各所述压力传感器监测所述待测模型沿着所述传送带行进方向的受力状况。2.如权利要求1所述的一种模拟重力可调式底摩擦试验系统，其特征在于：还包括图像采集系统，所述图像采集系统包括设置于所述模型框架上方的高速摄像机和三维扫描仪。3.如权利要求2所述的一种模拟重力可调式底摩擦试验系统，其特征在于：所述模型框架设有相机支架和扫描仪支架，所述高速摄像机上部与所述相机支架通过球铰连接，所述三维扫描仪上部与所述扫描仪支架通过球铰连接。4.如权利要求1所述的一种模拟重力可调式底摩擦试验系统，其特征在于：还包括用于对所述传送带加热的温度控制系统。5.如权利要求4所述的一种模拟重力可调式底摩擦试验系统，其特征在于：所述温度控制系统包括控温箱和设置于所述控温箱内的...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊义林，杨新志，向欣，郑中存，郑子涵，丁柄栋，章广成，宁奕冰，
申请(专利权)人：中国长江三峡集团有限公司，
类型：新型
国别省市：