【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及岩石材料动态力学测试，特别是涉及一种旋转冲击载荷作用下多齿破岩实验装置及实验方法。
技术介绍
1、大多数材料在强度等力学性质方面都表现出某种程度的加载率或应变率敏感性。在抗动载结构设计和分析中，由高幅值和短时间的脉冲动载引起的材料力学性质的应变率效应非常重要。目前，分离式霍普金森压杆(shpb)试验装置是测试各种工程材料在100/s到10000/s应变率范围内的动态应力-应变响应关系的主要方法。该装置具有结构简单、操作方便、测量方法精巧、加载波形易于控制等优点。
2、但目前现阶段中的霍普金森压杆试验装置性能单一，只能进行模拟轴向冲击载荷下的岩石破裂状态特征，相比于实际作业中对地下深层岩石的实际钻进过程差异较大，从而无法获得较为准确的实验数据，因此，亟需提供一种能够完全模拟地下深层岩石在实际钻进过程中的实验装置。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种旋转冲击载荷作用下多齿破岩实验装置及实验方法，用于解决现有技术中霍普金森压杆试验装置功能性不强的，实验效果差的问题。
2、为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术第一方面提供一种旋转冲击载荷作用下多齿破岩实验装置，包括入射杆组件，所述入射杆组件的第一端设有多个切削齿；透射杆，所述透射杆与所述入射杆组件相对设置；试件支撑装置，包括支撑座，所述支撑座上设有容置缸体，所述容置缸体上设有顶盖和观察窗，所述容置缸体内用于放置被测试件，且所述试件支撑装置设置于所述入射杆组件与
3、优选地，所述入射杆组件包括入射杆、连接套筒和切削头，其中，所述入射杆的第一端与所述连接套筒的第一端可拆卸连接，所述切削头的第一端与所述连接套筒的第二端可拆卸连接，所述切削齿设置于所述切削头的第二端。
4、优选的，所述切削头的第二端端面设有多个切削齿槽，所述切削齿安装于所述切削齿槽中；且每个所述切削齿槽内均包括一定位面，每个所述切削齿槽内的所述定位面具有不同角度的倾角，所述定位面用于对所述切削齿进行定位，以使得安装在每个所述切削齿槽中的切削齿之间具有不同角度的倾角。
5、优选的，所述驱动单元包括驱动电机，所述驱动电机的传动轴上固定设有第一磁性齿轮，且所述入射杆组件上固定设有第二磁场齿轮，所述驱动电机的传动轴的轴线与所述入射杆组件的轴线互相平行。
6、优选的，所述容置缸体内部还设有一中空橡胶囊套，所述容置缸体上设有进油口和出油口，所述进油口和所述出油口均与所述中空橡胶囊套内部相连通，所述容置缸体上还设有排气口，所述排气口与所述中空橡胶囊套与所述容置缸体内壁之间的空隙相连通，所述中空橡胶囊套内部还连接有一油压传感器，所述油压传感器与一动态液压采集仪通讯连接，所述动态液压采集仪与所述第一计算机相连接。
7、优选的，所述进油口和所述出油口均为锥形螺纹孔，所述进油口和所述出油口用于与外部液压油管路相连接。
8、优选的，所述图像获取单元包括高速摄像机。
9、优选的，所述载荷提供装置包括气枪，所述气枪中设有纺锤体子弹，所述气枪用于击发所述纺锤体子弹，使得所述纺锤体子弹撞击所述入射杆组件的第二端以向所述入射杆组件提供轴向冲击载荷；所述气枪与所述入射杆组件的第二端之间还设有一速度传感器，所述速度传感器用于检测所述纺锤体子弹从所述气枪射出时的速度，所述速度传感器与第二计算机相连接。
10、优选的，所述支撑座包括底板，所述底板上固定设有伸缩支柱，所述伸缩支柱包括固定柱和伸缩柱，其中，所述固定柱的底部固定设置于所述底板上，所述伸缩柱的一端穿设在所述固定柱内，所述伸缩柱的另一端与所述容置缸体固定连接，所述固定柱的顶端设有一调节螺钉，通过所述调节螺钉能够调节所述伸缩柱相对所述固定柱伸出的高度。
11、本专利技术的第二方面还提供一种采用上述所述的旋转冲击载荷作用下多齿破岩实验装置的实验方法，该实验方法包括如下步骤：
12、将被测试件放置于试件支撑装置的容置缸体内，调整入射杆组件和透射杆，使得所述入射杆组件的第一端和所述透射杆的第一端夹紧试件；
13、将所述容置缸体上的进油口和出油口与外部液压管路相连接，打开进油口和排气口，关闭出油口，以向设置在容置缸体内的中空橡胶囊套内充注液压油，且当液压油充满中空橡胶囊套时关闭排气口，当油压传感器检测到达到实验所需的围压时，关闭进油口停止注油，使被测试件处于所需的围压状态；
14、启动驱动单元以驱动入射杆组件转动；
15、启动载荷提供装置，以向入射杆组件提供轴向冲击载荷对被测试件进行轴向挤压，图像获取单元实时获取被测试件的破碎形态的图像信息，并将所获得的图像信息发送到计算机进行储存
16、如上所述，本专利技术的旋转冲击载荷作用下多齿破岩实验装置及实验方法，具有以下有益效果：本专利技术的旋转冲击载荷作用下多齿破岩实验装置能够很好的模拟旋转冲击载荷作用下的多齿破岩实验，即该实验装置的破岩实验更为接近实际的作业状态，从而能够获得较为准确的岩石材料的动态力学特性和实验数据，降低实验的误差，对于改进和提升岩石破碎技术提供了更有价值的实验依据。
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1.一种旋转冲击载荷作用下多齿破岩实验装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种旋转冲击载荷作用下多齿破岩实验装置，其特征在于，所述入射杆组件包括入射杆、连接套筒和切削头，其中，所述入射杆的第一端与所述连接套筒的第一端可拆卸连接，所述切削头的第一端与所述连接套筒的第二端可拆卸连接，所述切削齿设置于所述切削头的第二端。
3.根据权利要求2所述的一种旋转冲击载荷作用下多齿破岩实验装置，其特征在于，所述切削头的第二端端面设有多个切削齿槽，所述切削齿安装于所述切削齿槽中；且每个所述切削齿槽内均包括一定位面，每个所述切削齿槽内的所述定位面具有不同角度的倾角，所述定位面用于对所述切削齿进行定位，以使得安装在每个所述切削齿槽中的切削齿之间具有不同角度的倾角。
4.根据权利要求1所述的一种旋转冲击载荷作用下多齿破岩实验装置，其特征在于，所述驱动单元包括驱动电机，所述驱动电机的传动轴上固定设有第一磁性齿轮，且所述入射杆组件上固定设有第二磁场齿轮，所述驱动电机的传动轴的轴线与所述入射杆组件的轴线互相平行。
5.根据权利要求1所述的一种旋转冲
6.根据权利要求1所述的一种旋转冲击载荷作用下多齿破岩实验装置，其特征在于，所述进油口和所述出油口均为锥形螺纹孔，所述进油口和所述出油口用于与外部液压油管路相连接。
7.根据权利要求1所述的一种旋转冲击载荷作用下多齿破岩实验装置，其特征在于，所述图像获取单元包括高速摄像机。
8.根据权利要求1所述的一种旋转冲击载荷作用下多齿破岩实验装置，其特征在于，所述载荷提供装置包括气枪，所述气枪中设有纺锤体子弹，所述气枪用于击发所述纺锤体子弹，使得所述纺锤体子弹撞击所述入射杆组件的第二端以向所述入射杆组件提供轴向冲击载荷；所述气枪与所述入射杆组件的第二端之间还设有一速度传感器，所述速度传感器用于检测所述纺锤体子弹从所述气枪射出时的速度，所述速度传感器与第二计算机相连接。
9.根据权利要求1所述的一种旋转冲击载荷作用下多齿破岩实验装置，其特征在于，所述支撑座包括底板，所述底板上固定设有伸缩支柱，所述伸缩支柱包括固定柱和伸缩柱，其中，所述固定柱的底部固定设置于所述底板上，所述伸缩柱的一端穿设在所述固定柱内，所述伸缩柱的另一端与所述容置缸体固定连接，所述固定柱的顶端设有一调节螺钉，通过所述调节螺钉能够调节所述伸缩柱相对所述固定柱伸出的高度。
10.一种采用如权利要求1～9任一项所述的旋转冲击载荷作用下多齿破岩实验装置的实验方法，其特征在于，所述实验方法包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种旋转冲击载荷作用下多齿破岩实验装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种旋转冲击载荷作用下多齿破岩实验装置，其特征在于，所述入射杆组件包括入射杆、连接套筒和切削头，其中，所述入射杆的第一端与所述连接套筒的第一端可拆卸连接，所述切削头的第一端与所述连接套筒的第二端可拆卸连接，所述切削齿设置于所述切削头的第二端。
3.根据权利要求2所述的一种旋转冲击载荷作用下多齿破岩实验装置，其特征在于，所述切削头的第二端端面设有多个切削齿槽，所述切削齿安装于所述切削齿槽中；且每个所述切削齿槽内均包括一定位面，每个所述切削齿槽内的所述定位面具有不同角度的倾角，所述定位面用于对所述切削齿进行定位，以使得安装在每个所述切削齿槽中的切削齿之间具有不同角度的倾角。
4.根据权利要求1所述的一种旋转冲击载荷作用下多齿破岩实验装置，其特征在于，所述驱动单元包括驱动电机，所述驱动电机的传动轴上固定设有第一磁性齿轮，且所述入射杆组件上固定设有第二磁场齿轮，所述驱动电机的传动轴的轴线与所述入射杆组件的轴线互相平行。
5.根据权利要求1所述的一种旋转冲击载荷作用下多齿破岩实验装置，其特征在于，所述容置缸体内部还设有一中空橡胶囊套，所述容置缸体上设有进油口和出油口，所述进油口和所述出油口均与所述中空橡胶囊套内部相连通，所述容置缸体上还设有排气口，所述排气口与所述中空橡胶囊套与所述容置缸体内壁之间的空隙相连通，所述中空橡胶囊套内部还连接有一油压传感器，所述油压...
【专利技术属性】
技术研发人员：李乾，田胜雷，谢中成，李基伟，高东亮，郝锋，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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