本实用新型专利技术公开了一种基于光弹仪的颗粒二维接触力链试验装置，包括LED光源、数码相机和光弹仪主体；所述的光弹仪主体由起偏镜、检偏镜、试件加载架和拉压螺旋杆组成；其特点是，所述的试件加载架内设置加载头和固定圆盘,二者之间设试验构件；试验构件包括颗粒盒、传力板和薄膜压力传感器；颗粒盒里的边缘毗邻颗粒之间粘贴薄膜压力传感器；本实用新型专利技术将光弹仪和薄膜压力传感器结合起来，能够扩大试验视场，完整试验结果，通过光学特征及接触力数据来研究毗邻颗粒间接触形成的传递外荷载的路径，分析在外荷载下颗粒的力链网络结构的力学响应。响应。响应。
【技术实现步骤摘要】
一种基于光弹仪的颗粒二维接触力链试验装置
[0001]本技术涉及颗粒物质力学研究
，具体地讲是一种基于光弹仪的颗粒二维接触力链试验装置；适用于通过颗粒的光学特性以及接触力数据，扩大试验视场，完整试验结果，以此来研究毗邻颗粒间接触形成的传递外荷载的力链，分析其力学性能。
技术介绍
[0002]颗粒物质力学是研究大量离散固体颗粒相互作用而组成的复杂体系的平衡和运动规律及其应用的科学，学者们从宏细观的尺度分析研究颗粒在不同的荷载和边界条件下颗粒接触力的传递机理及其力学响应。
[0003]对于颗粒之间接触力的测量方法大致分为两类方法：1）接触式检测方法，如显色灵敏复写纸压痕方法、高精度电子天平称重法等；对于此类方法，灵敏度有限，且只能检测颗粒体系中某一截面上的接触力分布情况，同一层内颗粒之间接触力的情况无法描述；2）非接触式检测方法，包括光弹实验方法、荧光共聚焦显微镜法和磁共振弹性成像法；对于此类方法，存在观察视场有限、成像过程中需要的时间较长，无法做到实时、动态观测体系的力链演变的问题；光弹实验方法属于非接触式检测方法中的一种，是一种光学的应力测量方法，可以测量几何形状与载荷条件都较为复杂的透明材料构件的内部应力，但是这种方法，试验只能观测到光源照射的范围，存在观察视场有限，无法做到实时、动态观测体系的力链演变等问题。
技术实现思路
[0004]本技术的目的是克服上述已有技术存在的不足，而提供一种基于光弹仪的颗粒二维接触力链试验装置。
[0005]本技术提供的技术方案是：一种基于光弹仪的颗粒二维接触力链试验装置，包括LED光源、数码相机和光弹仪主体；所述的LED光源位于光弹仪主体后面；所述的数码相机位于光弹仪主体前面；所述的光弹仪主体由起偏镜、检偏镜、试件加载架和拉压螺旋杆组成；所述的起偏镜和检偏镜分别安装在固定支架上；所述的试件加载架位于起偏镜和检偏镜之间；所述的试件加载架内侧上部设置加载头,下部设置固定圆盘，左右侧分别设有加载架镂空槽；所述的试件加载架上设拉压螺旋杆；所述加载头与拉压螺旋杆连接，通过拉压螺旋杆带动加载头施加荷载；其特殊之处在于，所述的加载头和固定圆盘之间设试验构件；
[0006]所述的试验构件包括颗粒盒、传力板和薄膜压力传感器；所述的颗粒盒位于加载头和固定圆盘之间；所述的颗粒盒盒体上设有上侧面开口，左右两侧面分别设有颗粒盒镂空槽，内部装有颗粒；所述的传力板通过上侧面开口插入颗粒盒；所述的薄膜压力传感器粘贴在边缘毗邻颗粒之间接触中心点上，薄膜压力传感器的导线通过颗粒盒镂空槽和加载架镂空槽伸出，与数据采集系统连接。
[0007]优选地，所述的颗粒盒内部宽度大于颗粒厚度；所述的颗粒盒盒体上侧面开口宽度大于颗粒厚度；所述的颗粒盒镂空槽的宽度小于颗粒厚度，且大于薄膜压力传感器导线
的直径。
[0008]优选地，所述的薄膜压力传感器为圆形单点薄膜压力传感器。
[0009]本技术的有益效果：
[0010]1、将光弹仪和薄膜压力传感器结合起来，扩大观察视场，通过观测颗粒的光学性以及接触力数据，清晰准确地描述在外荷载作用下贯穿于颗粒体系内的力链网络结构及其演变过程；
[0011]2、试验装置结构简单、易于操作，可以扩大试验观察视场，完整试验结果，弥补了试验中难以获取边缘毗邻颗粒接触力实时数据的不足；
[0012]3、薄膜压力传感器可应用于狭小空间内的接触力、压力测试，能够使测量结果更加精确可靠；
[0013]4、试验装置为完善颗粒物质力学基础理论的研究方法和途径提供借鉴与参考。
附图说明
[0014]图1是本技术的结构示意图；
[0015]图2是本技术的试件加载架的正视图；
[0016]图3是本技术的颗粒盒盒体示意图；
[0017]图4是本技术的薄膜压力传感器示意图；
[0018]图5是本技术的薄膜压力传感器作用位置示意图。
[0019]图中:1 LED光源，2数码相机，3光弹仪主体，4颗粒盒，5起偏镜，6检偏镜，7试件加载架，8拉压螺旋杆，9固定支架，10加载头，11固定圆盘，12加载架镂空槽，13传力板，14颗粒盒镂空槽，15薄膜压力传感器，16上侧面开口。
具体实施方式
[0020]为了更好地理解与实施，下面结合附图详细说明本技术。
[0021]如图1、2、3、4、5所示，一种基于光弹仪的颗粒二维接触力链试验装置，由LED光源1、数码相机2、光弹仪主体3和试验构件组成；
[0022]LED光源1位于光弹仪主体3后面，提供白色光源和单色光源；数码相机2位于光弹仪主体3前面，用于实时记录试件的受力状态，数码相机2连接电脑处理器；
[0023]光弹仪主体3由起偏镜5、检偏镜6、试件加载架7和拉压螺旋杆8组成；起偏镜5和检偏镜6分别安装在固定支架9上；试件加载架7位于起偏镜5和检偏镜6之间，试件加载架7的内侧上部设置加载头10,下部设置固定圆盘11，试件加载架7的左右侧分别设有加载架镂空槽12；在试件加载架7的外侧上部安装拉压螺旋杆8，加载头10与拉压螺旋杆8连接，通过拉压螺旋杆8带动加载头10来施加荷载；
[0024]试验构件由颗粒盒4、传力板13和薄膜压力传感器15组成；颗粒盒4位于加载头10和固定圆盘11之间，颗粒盒4内部装有颗粒，有上侧面开口16，左右两侧面分别有颗粒盒镂空槽14；将传力板13通过上侧面开口16插入颗粒盒4中，贴薄膜压力传感器15粘贴在边缘毗邻颗粒之间接触中心点上，薄膜压力传感器15为圆形单点薄膜压力传感器，薄膜压力传感器15的导线通过颗粒盒镂空槽14和加载架镂空槽12中伸出，与数据采集系统连接；颗粒盒4内部宽度略大于颗粒厚度，上侧面开口16宽度大于颗粒厚度，颗粒盒镂空槽14的宽度小于
颗粒厚度，且大于薄膜压力传感器15导线的直径。
[0025]本技术是一种基于光弹仪的颗粒二维接触力链试验装置，使用时，首先将薄膜压力传感器15粘贴到边缘毗邻透明颗粒之间接触中心点上，导线从颗粒盒镂空槽14中伸出，再均匀向颗粒盒4中装入透明颗粒，然后将传力板13插入颗粒盒4上，再将颗粒盒4放于试件加载架7内的固定圆盘11上，传力板13边缘与加载头10中间位置对齐,随后导线再从加载架镂空槽12中伸出，与数据采集系统连接；启动光弹仪，打开LED光源1和数码相机2；旋转拉压螺旋杆8，通过加载头10和传力板13对颗粒盒4中的透明颗粒施加荷载；数码相机2将光源照射到的透明颗粒信息传输到电脑上，薄膜压力传感器15将边缘毗邻透明颗粒的接触力数据传输到数据收集系统上；各数据进行处理后，观测颗粒间接触形成的传递外荷载的路径，分析其力链网络结构的力学响应，更详细直观的分析颗粒的细观特性和宏观力学性能。
[0026]应当理解的是，本说明书未详细阐述的技术特征都属于现有技术。尽管上面结合附图对本技术专利的实施方式进行了描述，但是本技术并不局限于上述具体的实施方式，上述的具体实施方式仅仅本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于光弹仪的颗粒二维接触力链试验装置，包括LED光源（1）、数码相机（2)和光弹仪主体（3）；所述的LED光源（1）位于光弹仪主体（3）后面；所述的数码相机（2）位于光弹仪主体（3）前面；所述的光弹仪主体（3）由起偏镜（5）、检偏镜（6）、试件加载架（7）和拉压螺旋杆（8）组成；所述的起偏镜（5）和检偏镜（6）分别安装在固定支架（9）上；所述的试件加载架（7）位于起偏镜（5）和检偏镜（6）之间；所述的试件加载架（7）内侧上部设置加载头（10）,下部设置固定圆盘（11），左右侧分别设有加载架镂空槽（12）；所述的试件加载架（7）上设拉压螺旋杆（8）；所述加载头（10）与拉压螺旋杆（8）连接，通过拉压螺旋杆（8）带动加载头（10）施加荷载；其特征在于，所述的加载头（10）和固定圆盘（11）之间设试验构件；所述的试验构件包括颗粒盒（4）、传力板（13）和薄膜压力传感器（15）；所...
【专利技术属性】
技术研发人员：张家铭，于健，华贤林，朱荣章，刘曦，邢泽宇，苏华，徐继乾，
申请(专利权)人：鲁东大学，
类型：新型
国别省市：
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