一种加工中心直裂纹半圆盘试件的固定装置的制作方法

本实用新型属于岩石力学实验设备技术领域，具体涉及一种加工中心直裂纹半圆盘试件的固定装置。

背景技术：

岩石断裂力学在土木工程和采矿工程等领域有广泛的应用，如对岩石的钻井、开挖、爆破、切割等都可能涉及对岩石结构的强度、稳定性和破裂等问题的分析，可以用到断裂力学的原理、方法和技术。岩石断裂的一个重要力学参数就是断裂韧度，断裂韧度表示材料抵抗裂纹扩展的能力，是材料评价和结构强度设计的重要依据之一。

很多不同构型的试件被用来测试岩石的断裂韧度，由于试件裂缝难以制作和试验操作的复杂性，目前国际上还没有形成统一的规范。国际岩石力学协会(ISRM—— International Society for Rock Mechanics)目前给出了三个测试岩石断裂韧度的建议方法，包含了4种试件，主要是用于岩石静态断裂韧度的测试。它们分别是1988年推荐的三点弯曲圆棒(SR——short rod)和人字形切槽短圆棒(CB——chevron bend)两种V形切口试件， 1995年公布的人字型切槽巴西圆盘(CCNBD——cracked chevron notched Brazilian disc)试件。2012年，ISRM推荐了一种含有直裂纹的三点弯曲半圆盘(SCB——semi-circular bend) 试件。而SCB试件的人工预制裂缝为直裂缝，便于加工，结构相对简单，一经提出在断裂韧度测试中得到了推广，但在加工中心直裂纹半圆盘(SCB)试件过程中圆盘夹持不便、不稳定，导致加工精度低，以及加工出半圆盘后无法直接进行中心直裂纹的加工，加工效率低。因此，亟需一种定位准确，夹持结构简单方便、稳定，加工精度高，加工出半圆盘以后可以直接进行中心裂纹加工的固定装置。

技术实现要素：

针对上述情况，为解决现有技术之缺陷，本实用新型目的就是提供一种结构简单，夹持方便，稳定，加工精度高，加工出半圆盘以后可以直接进行中心裂纹加工，加工效率高的固定装置。

为实现上述技术目的，本实用新型所采用的技术方案包括：定位底座和夹持装置；定位底座为长方体；定位底座中心有一长宽缝，增大切割刀片向下的行程，从而一次切透圆盘；定位底座上有四个等距的定位圆柱，每两个相邻圆柱之间的距离相等并且距离中心长缝的距离相等，也即四个圆柱分布位置为正四边形的顶点位置且中心长缝的轴线和正四边形的中线重合；中心长缝两边的圆柱连线和中心长缝的轴线垂直，定位圆柱是拧在定位底座上的，是可拆卸的，定位圆柱上端是用于装卸定位圆柱的十字槽，是为了方便夹持装置的拆卸；夹持装置有四个相同的构件组成，每个构件呈长方体板状，每个构件上面有两个与底座上定位圆柱相应的定位孔，三个用于固定连接同组上下两个构件的丝孔，三个丝孔中的一个丝孔位于两个定位孔之间和两个定位孔处于构件一端，另两个丝孔位于构件的另一端靠近凹槽口的位置；一个直径150mm的圆槽的部分凹槽二和一个直径80mm的圆槽的部分凹槽一，每两个相同构件一组通过凹槽将圆盘夹住并通过拧紧三个用于固定连接同组上下两个构件的丝孔上的丝钉将圆盘抱紧，从而实现夹持的方便和稳定。当夹有圆盘的一组构件通过定位孔镶嵌在定位圆柱并水平坐在定位底座上时，构件靠近定位底座上中心长缝的那端接近中心长缝且不超出中心长缝且与中心长缝的边缘平行；因此通过定位孔和定位圆柱的定位功能，避免了构件靠近定位底座上中心长缝的那端与中心长缝呈一定角度，以及在切割过程中切割片切到构件，导致切割片和构件同时被破坏。直径150mm的圆形凹槽二和直径80mm的圆形凹槽一有共同的圆心且圆心位于两个定位孔连线的中垂线上且直径80mm的凹槽一的深度大于直径150mm的凹槽二，两个凹槽位于构件靠近中心长缝那端。当将圆盘切割成两个半圆盘后，无需将夹持装置拆开，此时每组构件夹持着一个半圆盘，接着将夹持着半圆盘的两组构件整体取下，将其中一组通过定位孔镶嵌在中心长缝一端的两个定位圆柱上，使切出的半圆盘面和中心长缝的轴线垂直，由于中心长缝一端的两个定位圆柱的连线和中心长缝垂直且到长缝的距离相等，所以，此时半圆盘的圆心定会落在中心长缝内，并且保证了切出的半圆盘平面和中心长缝的轴线垂直，也即保证了半圆盘平面和切割片的垂直，因此保证了切割片向下一次性贯通，在半圆盘上切出的是垂直于半圆盘平面的中心直裂纹而不是斜裂纹，另一组夹持着半圆盘的构件也通过定位孔和相应的定位圆柱进行相同的安装，从而得到了两个带有中心直裂纹的半圆盘即SCB，从而实现了准确定位，提高了加工精度和效率。

本实用新型的收益效果是：结构简单，夹持方便，稳定，加工精度高，加工出半圆盘以后可以直接进行中心裂纹加工，加工效率高。

附图说明

图1为本实用新型装有一个构件的结构示意图。

图2为本实用新型定位底座的正视图。

图3为本实用新型定位底座的左视图。

图4为本实用新型定位底座的俯视图。

图5为本实用新型定位圆柱的俯视图。

图6为本实用新型夹持装置的一个构件的俯视图。

图7为本实用新型夹持装置的一个构件的正视图。

图8为本实用新型的丝钉。

图9为本实用新型定位底座与切割机床的装配示意图。

具体实施方式

如图1～图9所示，一种加工中心直裂纹半圆盘试件的固定装置，包括定位装置1和夹持装置；所述定位底座1中心有一中心长缝，增大切割刀片向下的行程，从而一次切透圆盘；所述定位底座1上有四个定位圆柱3，每两个相邻圆柱之间的距离相等并且距离中心长缝2的距离相等，中心长缝2两边的圆柱连线和中心长缝2的轴线垂直，定位圆柱是拧在定位底座上的，是可拆卸的，定位圆柱上端是用于装卸的十字槽3-1。所述夹持装置有四个相同的构件4组成，每个构件4上面有两个与底座上定位圆柱3相应的定位孔5，有三个用于固定的丝孔6，有一个直径150mm圆槽的部分凹槽二8和一个直径80mm圆槽的部分凹槽一7，每两个构件4一组将圆盘夹持在相应的槽里，丝钉12通过丝孔6使一组的两个构件4 紧紧夹住圆盘。

一种加工中心直裂纹半圆盘试件的固定装置，在加工直径150mm的中心直裂纹半圆盘试件时步骤如下，将定位底座安放到切割机床的电磁铁10上，使定位底座1中心长缝2 两边的定位圆柱连线和切割片所在平面平行，打开电磁铁10，将定位底座固定在电磁铁上；使夹持装置的两个构件4的凹槽面朝上，通过构件4上的两个定位孔5与中心长缝2的每侧的两个定位圆柱3镶嵌，在中心长缝2的每侧各安装一个构件4，将直径150mm的圆盘放在凹槽二8内；使夹持装置的另两个构件4的凹槽二8面朝下，通过构件4上的两个定位孔 5与中心长缝2的每侧的两个定位圆柱3镶嵌，在中心长缝2的每侧再各安装一个构件4，从而把圆盘卡在夹持装置内。将丝钉12安在构件4上的丝孔6内，并拧紧，使夹持装置紧紧的夹持住圆盘；调整切割机床的操作手柄9，使切割片11对准圆盘面圆心，打开切割机，通过操作机床的上下，左手操作手柄将圆盘切割成两个半圆盘，关掉切割机；取下夹有半圆盘的夹持装置，使半圆盘的切割面与中心长缝2的轴线垂直，并通过夹持装置上的两个定位孔5与中心长缝2一头的两个圆柱镶嵌在一起；调整切割机床的操作手柄9，使切割片对准半圆盘的圆心；打开切割机，通过操作机床的上下，左手操作手柄，切割出预定长度的中心裂纹，从而一次获得中心直裂纹半圆盘试件，另一个切好的半圆盘按同样操作方法加工直裂纹，这样就可以直接获得两个中心直裂纹半圆盘试件，减少了后期中心直裂纹加工的时间，提高了精度。

加工直径80mm的中心直裂纹半圆盘试件步骤和加工直径150mm的中心直裂纹半圆盘试件步骤相同，只是把直径80mm的圆盘放入构件4的凹槽一7中。

本实用结构简单，定位准确，夹持方便、稳定，加工精度高，加工出半圆盘以后可以直接进行中心裂纹加工，加工效率高。