【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及岩石力学试验，具体是应用于变角度重复加载及冲击扰动的真三轴力学试验装置。
技术介绍
1、随着煤炭资源开采向深部推进，巷道围岩的应力环境越发复杂，在高地应力和强采动应力的双重作用下，巷道围岩力学性质、变形破坏特征也发生明显改变。因此，研究动静载荷作用下巷道围岩力学性质，对于揭示动静载荷作用下巷道围岩变形破坏机理，以及科学合理开展巷道围岩控制、保障煤矿安全生产至关重要。对于回采巷道来说，在采动应力的作用下，巷道围岩主应力方向会发生不同程度的偏转，从而导致围岩非对称式破坏，破坏范围增大，破坏程度加剧。此外，在工作面回采期间，随着工作面的不断推进，采场顶板会发生周期性破断，从而引发剧烈的动载扰动，部分巷道在服务周期内会受到不同方向不同程度的重复动载扰动影响，对巷道稳定性产生重要影响。
2、目前，在岩石力学试验中，一般会将岩石试件置入预制孔洞中模拟井下巷道开挖后围岩的力学特性。然而，现有的真三轴围岩力学试验装置只能在岩石试件的固定方向（x轴、y轴和z轴）上对岩石试件施加动静载荷，如果想要分析巷道在不同方向不同角度的主应力作用下的围岩变形破坏特征，或者想要分析巷道在不同方向不同角度的重复动载扰动作用下的围岩变形破坏特征，只能对岩石试件重新加工，通过改变巷道在岩石试件中的方位，间接改变主应力作用方向角度或者改变重复动载扰动作用方向角度。这种重新加工岩石试件的方式，每研究一个方向角度，就需要重新制作特定的岩石试件，十分耗费时间成本、人力成本和材料成本，而且无法实现对同一试件进行不同方向不同角度的主应力的重复动静载荷加载
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供应用于变角度重复加载及冲击扰动的真三轴力学试验装置，解决因现有的真三轴围岩力学试验装置只能在岩石试件的固定方向上对岩石试件施加动静载荷导致的无法实现对同一试件进行不同方向不同角度的主应力的重复动静载荷加载试验研究或对同一试件进行不同方向不同角度的重复动载扰动试验研究的问题。
2、为解决上述问题，本专利技术提供技术方案如下：
3、应用于变角度重复加载及冲击扰动的真三轴力学试验装置，包括变角度传动机构，所述变角度传动机构包括变角度传动主体、对称设于所述变角度传动主体两端的变角度传动组件、设于所述变角度传动主体和所述变角度传动组件外周的箱体、以及设于所述箱体上的传力组件，所述传力组件包括沿x轴对称设于所述变角度传动主体两侧的第一传力件、沿y轴对称设于所述变角度传动主体两侧的第二传力件、沿z轴对称设于所述变角度传动主体两侧的第三传力件，所述变角度传动主体包括若干个沿y轴的周向阵列排布的传动模块，所述传动模块的内侧设有凹腔，若干个所述传动模块的所述凹腔围设形成试件容置腔，所述变角度传动组件包括传动杆和限位传动板，所述限位传动板设于所述试件容置腔内，所述传动杆沿y轴延伸设置，所述传动杆的一端与所述第二传力件连接，所述传动杆的另一端与所述限位传动板固定连接，所述传动杆转动时，带动所述限位传动板转动，以带动所述变角度传动主体转动。
4、如上所述的应用于变角度重复加载及冲击扰动的真三轴力学试验装置，所述试件容置腔呈长方体状，所述变角度传动主体包括四个所述传动模块，所述传动模块上设有用于形成所述凹腔的凹腔底面和两个凹腔侧面，两个所述凹腔侧面平行相对且垂直于y轴，所述凹腔底面设于两个所述凹腔侧面之间且平行于y轴。
5、如上所述的应用于变角度重复加载及冲击扰动的真三轴力学试验装置，所述变角度传动主体呈球状，所述第一传力件上设有与所述变角度传动主体配合的第一弧形传力板，所述第三传力件上设有与所述变角度传动主体配合的第三弧形传力板。
6、如上所述的应用于变角度重复加载及冲击扰动的真三轴力学试验装置，所述变角度传动组件还包括设于所述传动杆与所述第二传力件之间的凸台，所述凸台上设有角度标尺，所述凸台与所述传动杆固定连接，所述凸台与所述第二传力件转动连接。
7、如上所述的应用于变角度重复加载及冲击扰动的真三轴力学试验装置，所述箱体包括一端开口的箱主体以及与所述箱主体盖合的箱盖板，所述箱盖板垂直于y轴，所述箱盖板上设有插杆，所述插杆平行于y轴，所述箱主体上设有与所述插杆配合的插槽。
8、如上所述的应用于变角度重复加载及冲击扰动的真三轴力学试验装置，还包括加载机构，所述加载机构包括沿x轴对称设于所述变角度传动机构两侧的第一加载件、沿y轴对称设于所述变角度传动机构两侧的第二加载件、沿z轴对称设于所述变角度传动机构两侧的第三加载件，所述第一加载件与所述第一传力件连接，所述第二加载件与所述第二传力件连接，所述第三加载件与所述第三传力件连接。
9、如上所述的应用于变角度重复加载及冲击扰动的真三轴力学试验装置，还包括机架，所述机架包括两个平行相对且垂直于x轴的x轴支板、两个平行相对且垂直于y轴的y轴支板、两个平行相对且垂直于z轴的z轴支板，所述第一加载件设于所述x轴支板上，所述第二加载件设于所述y轴支板上，所述第三加载件设于所述z轴支板上，所述x轴支板、所述y轴支板、所述z轴支板之间围设形成加载腔，所述x轴支板或所述y轴支板或所述z轴支板上设有导柱以及加载安装板，所述变角度传动机构设于所述加载安装板上，所述机架上设有与所述导柱配合的导槽。
10、如上所述的应用于变角度重复加载及冲击扰动的真三轴力学试验装置，还包括冲击机构，所述冲击机构与位于所述变角度传动主体一侧的所述第一传力件连接，以对所述变角度传动机构产生冲击扰动。
11、如上所述的应用于变角度重复加载及冲击扰动的真三轴力学试验装置，所述冲击机构至少包括依次连接的气枪、冲击管以及入射杆，所述入射杆与所述第一传力件连接。
12、如上所述的应用于变角度重复加载及冲击扰动的真三轴力学试验装置，所述冲击机构还包括设于所述冲击管与所述入射杆之间的连接杆和整波器，所述冲击机构还包括与所述气枪连接的高压气源。
13、与现有技术相比，本专利技术有以下优点：
14、本专利技术提供的应用于变角度重复加载及冲击扰动的真三轴力学试验装置，可通过传动杆转动带动变角度传动主体转动，从而使置于试件容置腔内的岩石试件转动，改变岩石试件中巷道的受力方向角度，当传力组件外接加载机构时，可实现对同一试件进行不同方向不同角度的主应力的重复动静载荷加载试验研究，当传力组件外接冲击机构时，可实现对同一试件进行不同方向不同角度的重复动载扰动试验研究，而且期间无需重新制作岩石试件，能节省大量的时间成本、人力成本和材料成本。
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1.应用于变角度重复加载及冲击扰动的真三轴力学试验装置，其特征在于，包括变角度传动机构（1），所述变角度传动机构（1）包括变角度传动主体（11）、对称设于所述变角度传动主体（11）两端的变角度传动组件（12）、设于所述变角度传动主体（11）和所述变角度传动组件（12）外周的箱体（13）、以及设于所述箱体（13）上的传力组件（14），所述传力组件（14）包括沿X轴对称设于所述变角度传动主体（11）两侧的第一传力件（141）、沿Y轴对称设于所述变角度传动主体（11）两侧的第二传力件（142）、沿Z轴对称设于所述变角度传动主体（11）两侧的第三传力件（143），所述变角度传动主体（11）包括若干个沿Y轴的周向阵列排布的传动模块（111），所述传动模块（111）的内侧设有凹腔（110），若干个所述传动模块（111）的所述凹腔（110）围设形成试件容置腔（100），所述变角度传动组件（12）包括传动杆（121）和限位传动板（122），所述限位传动板（122）设于所述试件容置腔（100）内，所述传动杆（121）沿Y轴延伸设置，所述传动杆（121）的一端与所述第二传力件（142）连接，所述传动
2.根据权利要求1所述的应用于变角度重复加载及冲击扰动的真三轴力学试验装置，其特征在于，所述试件容置腔（100）呈长方体状，所述变角度传动主体（11）包括四个所述传动模块（111），所述传动模块（111）上设有用于形成所述凹腔（110）的凹腔底面（1111）和两个凹腔侧面（1112），两个所述凹腔侧面（1112）平行相对且垂直于Y轴，所述凹腔底面（1111）设于两个所述凹腔侧面（1112）之间且平行于Y轴。
3.根据权利要求1所述的应用于变角度重复加载及冲击扰动的真三轴力学试验装置，其特征在于，所述变角度传动主体（11）呈球状，所述第一传力件（141）上设有与所述变角度传动主体（11）配合的第一弧形传力板（1411），所述第三传力件（143）上设有与所述变角度传动主体（11）配合的第三弧形传力板（1431）。
4.根据权利要求1所述的应用于变角度重复加载及冲击扰动的真三轴力学试验装置，其特征在于，所述变角度传动组件（12）还包括设于所述传动杆（121）与所述第二传力件（142）之间的凸台（123），所述凸台（123）上设有角度标尺，所述凸台（123）与所述传动杆（121）固定连接，所述凸台（123）与所述第二传力件（142）转动连接。
5.根据权利要求1所述的应用于变角度重复加载及冲击扰动的真三轴力学试验装置，其特征在于，所述箱体（13）包括一端开口的箱主体（131）以及与所述箱主体（131）盖合的箱盖板（132），所述箱盖板（132）垂直于Y轴，所述箱盖板（132）上设有插杆（133），所述插杆（133）平行于Y轴，所述箱主体（131）上设有与所述插杆（133）配合的插槽（134）。
6.根据权利要求1-5任一项所述的应用于变角度重复加载及冲击扰动的真三轴力学试验装置，其特征在于，还包括加载机构（2），所述加载机构（2）包括沿X轴对称设于所述变角度传动机构（1）两侧的第一加载件（21）、沿Y轴对称设于所述变角度传动机构（1）两侧的第二加载件（22）、沿Z轴对称设于所述变角度传动机构（1）两侧的第三加载件（23），所述第一加载件（21）与所述第一传力件（141）连接，所述第二加载件（22）与所述第二传力件（142）连接，所述第三加载件（23）与所述第三传力件（143）连接。
7.根据权利要求6所述的应用于变角度重复加载及冲击扰动的真三轴力学试验装置，其特征在于，还包括机架（4），所述机架（4）包括两个平行相对且垂直于X轴的X轴支板（41）、两个平行相对且垂直于Y轴的Y轴支板（42）、两个平行相对且垂直于Z轴的Z轴支板（43），所述第一加载件（21）设于所述X轴支板（41）上，所述第二加载件（22）设于所述Y轴支板（42）上，所述第三加载件（23）设于所述Z轴支板（43）上，所述X轴支板（41）、所述Y轴支板（42）、所述Z轴支板（43）之间围设形成加载腔（400），所述X轴支板（41）或所述Y轴支板（42）或所述Z轴支板（43）上设有导柱（44）以及加载安装板（45），所述变角度传动机构（1）设于所述加载安装板（45）上，所述机架（4）上设有与所述导柱（44）配合的导槽（46）。
8.根据权利要求6所述的应用于变角度重复加载及冲击扰动的真三轴力学试验装置，其特征在于，还包括冲击机构（3），所述冲击机构（3）与...
【技术特征摘要】
1.应用于变角度重复加载及冲击扰动的真三轴力学试验装置，其特征在于，包括变角度传动机构（1），所述变角度传动机构（1）包括变角度传动主体（11）、对称设于所述变角度传动主体（11）两端的变角度传动组件（12）、设于所述变角度传动主体（11）和所述变角度传动组件（12）外周的箱体（13）、以及设于所述箱体（13）上的传力组件（14），所述传力组件（14）包括沿x轴对称设于所述变角度传动主体（11）两侧的第一传力件（141）、沿y轴对称设于所述变角度传动主体（11）两侧的第二传力件（142）、沿z轴对称设于所述变角度传动主体（11）两侧的第三传力件（143），所述变角度传动主体（11）包括若干个沿y轴的周向阵列排布的传动模块（111），所述传动模块（111）的内侧设有凹腔（110），若干个所述传动模块（111）的所述凹腔（110）围设形成试件容置腔（100），所述变角度传动组件（12）包括传动杆（121）和限位传动板（122），所述限位传动板（122）设于所述试件容置腔（100）内，所述传动杆（121）沿y轴延伸设置，所述传动杆（121）的一端与所述第二传力件（142）连接，所述传动杆（121）的另一端与所述限位传动板（122）固定连接，所述传动杆（121）转动时，带动所述限位传动板（122）转动，以带动所述变角度传动主体（11）转动。
2.根据权利要求1所述的应用于变角度重复加载及冲击扰动的真三轴力学试验装置，其特征在于，所述试件容置腔（100）呈长方体状，所述变角度传动主体（11）包括四个所述传动模块（111），所述传动模块（111）上设有用于形成所述凹腔（110）的凹腔底面（1111）和两个凹腔侧面（1112），两个所述凹腔侧面（1112）平行相对且垂直于y轴，所述凹腔底面（1111）设于两个所述凹腔侧面（1112）之间且平行于y轴。
3.根据权利要求1所述的应用于变角度重复加载及冲击扰动的真三轴力学试验装置，其特征在于，所述变角度传动主体（11）呈球状，所述第一传力件（141）上设有与所述变角度传动主体（11）配合的第一弧形传力板（1411），所述第三传力件（143）上设有与所述变角度传动主体（11）配合的第三弧形传力板（1431）。
4.根据权利要求1所述的应用于变角度重复加载及冲击扰动的真三轴力学试验装置，其特征在于，所述变角度传动组件（12）还包括设于所述传动杆（121）与所述第二传力件（142）之间的凸台（123），所述凸台（123）上设有角度标尺，所述凸台（123）与所述传动杆（121）固定连接，所述凸台（123）与所述第二传力件（142）转动连接。
5.根据权利要求1所述的应用于变角度重复加载及冲击扰动...
【专利技术属性】
技术研发人员：范磊，常聚才，殷志强，王拓，吴博文，齐潮，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：
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