一种利用电磁力加载的岩石直接拉伸试验装置制造方法
【专利摘要】一种利用电磁力加载的岩石直接拉伸试验装置，涉及岩石力学试验【技术领域】。本实用新型底座的中心开设用于连接固定拉头的圆孔，固定拉头的上端设置试件，试件的上端设置移动拉头，移动拉头的上部相对设置弹簧，弹簧的上端固定在固定箱的下端面上，固定箱与底座之间设置支架；固定箱内布置带导线的电磁铁，电磁铁通过导线分别与可控电源、电流表连接。为了克服上述现有技术中的不足，本实用新型构造简单、操作方便，解决了岩石直接拉伸试验中存在的试件制备困难、使用夹持产生应力集中、加载后存在偏心产生弯曲力矩的问题。
【专利说明】—种利用电磁力加载的岩石直接拉伸试验装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种岩石直接拉伸试验装置，尤其是涉及一种利用电磁力加载的岩石直接拉伸试验装置，属于岩石力学试验【技术领域】。
【背景技术】
[0002]岩石的抗拉强度是岩石试件在单轴拉力作用下抵抗破坏的极限能力，或极限强度，它在数值上等于破坏时的最大拉应力。和岩石的抗压强度相比，抗拉强度的研究比较少。目前，在岩石力学试验【技术领域】，测定岩石抗拉强度的方法主要有直接拉伸法和劈裂法(也称巴西试验法)。
[0003]岩石的直接拉伸试验方法存在的问题有:(1)试件问题:试验中采用较为特殊的哑铃状试件，而非传统的圆柱体或正方体试件，试件制备困难。(2)夹持问题:一般将岩石试件安装在夹持器中，使得试验过程中容易损伤试件且在固定处附近有应力集中现象。(3)加载偏心问题:加载中，试验机轴线与试件轴线很难准确对中，不可避免地在试件两端面产生弯曲力矩。对岩石进行直接拉伸试验比较困难，现多采用劈裂试验，再用理论公式算出抗拉强度，但通过劈裂试验求得的抗拉强度与直接拉伸试验确定的强度存在差别。
[0004]因此，现有的岩石直接拉伸试验装置有待进一步改进。
【发明内容】
[0005]为了克服上述现有技术中的不足，本实用新型的目的在于提供了一种利用电磁力进行加载的岩石直接拉伸试验装置，该装置构造简单、操作方便，解决了岩石直接拉伸试验中存在的试件制备困难、使用夹持产生应力集中、加载后存在偏心产生弯曲力矩的问题。
[0006]为实现上述目的，本实用新型的技术方案是:
[0007]—种利用电磁力加载的岩石直接拉伸试验装置，包括底座、固定拉头、试件、移动拉头、弹簧、可控电源、电流表、导线、电磁铁、固定箱、支架，底座的中心开设用于连接固定拉头的圆孔，固定拉头的上端设置试件，试件的上端设置移动拉头，移动拉头的上部相对设置弹簧，弹簧的上端固定在固定箱的下端面上，固定箱与底座之间设置支架；固定箱内布置带导线的电磁铁，电磁铁通过导线分别与可控电源、电流表连接。
[0008]比较好的是，本实用新型的固定拉头与底座之间螺纹固定连接。
[0009]比较好的是，本实用新型的固定拉头、移动拉头与试件之间胶粘连接。
[0010]比较好的是，本实用新型的固定拉头由三部分组成，下部是螺纹状与底座相连的部分，中部是截面为正六边形且尺寸比试件略大的柱体，方便拧紧固定拉头，上部是一个截面与试件相匹配的圆柱体承台，圆柱体承台的上端面与试件胶粘连接。
[0011]比较好的是，本实用新型的弹簧由铜线制成。
[0012]比较好的是，本实用新型的支架的高度可调节。
[0013]本实用新型采用上述技术方案，与现有技术相比具有如下优点:
[0014](I)本实用新型采用圆柱体岩石试件，避免了传统的直接拉伸试验制样困难的缺点，降低了试验成本。
[0015](2)本实用新型由于采用电磁力进行加载拉伸，试件不需要夹具夹持，使得试验中不会损伤试件，避免了应力集中现象和弯曲力矩的产生。
[0016](3)本实用新型的试件与拉头之间采用JGN型建筑结构胶粘结，抗拉强度^ 33Mpa，满足岩石拉伸试验的强度要求，操作简单易行。
[0017](4)本实用新型利用电磁力对岩石试件进行直接拉伸试验，相比劈裂试验求得的岩石抗拉强度更加精确，且试验操作简单，装卸方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型的一种结构示意图。
[0019]其中:1、底座；2、固定拉头；3、试件；4、移动拉头；5、弹簧；6、可控电源；7、电流表；8、导线；9、电磁铁；10、固定箱；11、支架。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本实用新型的技术方案进行详细说明:
[0021]如图1所不,一种利用电磁力加载的岩石直接拉伸试验装置,包括底座1、固定拉头2、试件3、移动拉头4、弹簧5、可控电源6、电流表7、导线8、电磁铁9、固定箱10、支架11，底座I的中心开设用于连接固定拉头2的圆孔，固定拉头2的上端设置试件3，试件3的上端设置移动拉头4，移动拉头4的上部相对设置弹簧5，弹簧5的上端固定在固定箱10的下端面上，固定箱10与底座I之间设置支架11 ;固定箱10内布置带导线8的电磁铁9，电磁铁9通过导线8分别与可控电·源6、电流表7连接。
[0022]如图1所示，本实用新型的固定拉头2与底座I之间螺纹固定连接，固定拉头2由三部分组成，下部是螺纹状与底座相连的部分，中部是截面为正六边形且尺寸比试件略大的柱体，方便拧紧固定拉头，上部是一个截面与试件3相匹配的圆柱体承台，圆柱体承台的上端面与试件3胶粘连接。固定拉头2下端带有螺纹，方便与底座进行装卸。本实用新型的固定拉头2、移动拉头4与试件3之间胶粘结。本实用新型的移动拉头4由普通钢铁制成，使得在电磁铁9通电以后能受到磁力作用，移动拉头为圆柱体，截面大小与试件上端面—致。
[0023]本实用新型的弹簧5由不易被磁化的铜线制成，要求弹簧细且密，对在试件拉伸破坏时，移动拉头上移过程中起到保护固定箱的作用。
[0024]本实用新型电磁铁9内部铁芯为圆柱体，以一定速率改变可控电源的电动势大小，使得在电磁铁中产生变化的电流，形成变化的磁力，对下部移动拉头连接的试件进行拉伸。
[0025]本实用新型支架11的高度可调节。
[0026]如图1所示，本实用新型所述的利用电磁力加载的岩石直接拉伸试验装置，底座I为长方体，尺寸为500mmX 400mmX 200mm，中心开有螺纹状圆孔，与固定拉头2下端连接。考虑到与底座连接时操作的方便性，固定拉头2的中部截面制作成正六边形，且应满足面积比试件略大。将待测试件3两端通过高强粘结胶固定在固定拉头2、移动拉头4之间，移动拉头4为底面和试件大小一致的圆柱体，其高度为30mm，移动拉头4的下端面与试件3的上端面完全贴合，使得产生的电磁力均匀施加在试件顶面。支架11为可调节支架，根据试件3的高度调节固定箱10与底座I之间的距离，使移动拉头4的上端面与固定箱10底部的距离为50mm。按一定速率调节可控电源6的电动势大小，通过导线8使电磁铁9中产生磁场，从而使移动拉头4因受到电磁力而向上拉伸试件3。当试件3受拉破坏时，为防止移动拉头4撞击电磁铁9，在固定箱10的底端设有细且密的铜丝弹簧。
[0027]缓慢改变可控电源6的电动势大小,直至试件3拉伸破坏。试件被拉断时记录下电流表7中的电流读数。通过电磁学原理，得到最大拉力计算公式为:
【权利要求】
1.一种利用电磁力加载的岩石直接拉伸试验装置，其特征在于包括底座(I)、固定拉头(2)、试件(3)、移动拉头(4)、弹簧(5)、可控电源(6)、电流表(7)、导线(8)、电磁铁(9)、固定箱(10)、支架(11),底座(I)的中心开设用于连接固定拉头(2)的圆孔，固定拉头(2)的上端设置试件(3)，试件(3)的上端设置移动拉头(4)，移动拉头(4)的上部相对设置弹簧(5)，弹簧(5)的上端固定在固定箱(10)的下端面上，固定箱(10)与底座(I)之间设置支架(11);固定箱(10)内布置带导线(8)的电磁铁(9)，电磁铁(9)通过导线(8)分别与可控电源(6)、电流表(7)连接。
2.根据权利要求1所述的利用电磁力加载的岩石直接拉伸试验装置，其特征在于上述固定拉头(2 )与底座(I)之间螺纹固定连接。
3.根据权利要求1所述的利用电磁力加载的岩石直接拉伸试验装置，其特征在于上述固定拉头(2)、移动拉头(4)与试件(3)之间I父粘连接。
4.根据权利要求2或3所述的利用电磁力加载的岩石直接拉伸试验装置，其特征在于上述固定拉头(2)由三部分组成，下部是螺纹状与底座相连的部分，中部是截面为正六边形且尺寸比试件略大的柱体，方便拧紧固定拉头，上部是一个截面与试件(3)相匹配的圆柱体承台，圆柱体承台的上端面与试件(3 )胶粘连接。
5.根据权利要求1所述的利用电磁力加载的岩石直接拉伸试验装置，其特征在于上述弹簧(5)由铜线制成。
6.根据权利要求1所述的利用电磁力加载的岩石直接拉伸试验装置，其特征在于上述支架(11)的高度可调节。
【文档编号】G01N3/08GK203643262SQ201320829642
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年12月16日 优先权日:2013年12月16日
【发明者】陈依琳, 王媛, 陈旭光, 牛玉龙 申请人:河海大学