一种用于颗粒物质力学试验的多向加载系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及精密测量领域，具体来说，通过双轴加载系统对颗粒进行多向加载试验，并可通过力感应器对数据进行采集。
【背景技术】
[0002]通过竖向压缩、横向剪切颗粒材料，并且结合光弹仪进行试验，可以直观的观察出颗粒体系颗粒之间接触力链的特征。本设备，小巧，易于操作，并且拆装方便。通过特制的双杆加载系统，使得颗粒受力均匀；通过肋板、滑轨等装置，可大大减少对颗粒加载过程中产生的影响实验数值的摩擦力，并且保证剪切盒子按照直线运动。
【发明内容】
[0003]本发明为一种通过双轴加载系统对颗粒进行多向加载试验，并可通过力感应器对数据进行采集的仪器。
[0004]其特征在于:包括外部矩形壳体、内部双矩形壳体。
[0005]1、其中，外部壳体为矩形箱状结构；外部壳体的下端内侧面两端连接有有两个拉压力感应器，且力感应器与一个带有直线导轨的托板相连接；外壳体的顶面及一个侧面分别与压缩双杆加载系统和剪切双杆加载系统相连接。
[0006]内部箱体结构为上下对称的矩形半箱体组成，下端半箱体与直线导轨相连接，上端箱体在做颗粒压缩试验时与下箱体通过销钉连接，颗粒剪切试验时，由其两侧的肋板固定其位置；内部箱体的上下两个矩形壳体的前后两个侧面均镶嵌有机玻璃板。
[0007]2、如权利I所述的装置，其特征在于:所述的压缩及剪切双杆加载系统，主要有滚珠丝杠、加载杆、止齿轴承所组成，压缩加载系统的连接方式为:加载板与滚珠丝杠螺母相连接，加载板两端对称的固定两根加载杆，加载杆穿过外部矩形壳体、内部矩形壳体最后连接压缩板，剪切加载系统连接方式为:加载板与滚珠丝杠螺母相连接，加载板两端对称的固定两根加载杆，加载杆穿过外部矩形壳体与滑扣分别连接两个固定在下端箱体的拉压力感应器相连接。
[0008]3、如权利I所述的装置，其特征在于:所述的滑扣是由滑扣套和圆滑盘组成，滑扣套与剪切加载杆相连接，圆滑盘与感应器连接，圆滑盘置于滑扣套的槽内。
[0009]4、如权利I所述的装置，其特征在于:所述的激光发射器安装在外壳体一侧与双半矩形壳体接触线相对应位置，可在剪切试验前，检测内部上下两端矩形壳体表面有无接触。
[0010]5、如权利I所述的装置，其特征在于:所述的肋板安装在外壳体内侧，上内壳体两侦牝剪切试验时可以排除内部下端壳体与内部上端壳体的摩擦力，同时也保证了内部上端矩形壳体的稳定。
[0011]6、如权利I所述的装置，其特征在于:所述的圆托盘，用于安装在力感应器一端使力感应器截面受力均匀，保证力感应器轴向受力。
[0012]7、如权利I所述的装置，其特征在于:所述的压缩力感应器位于盛试验材料内部矩形壳体的的下端，可以排除压缩试验压缩加载系统产生摩擦力对测量数值的影响，同时力感应器受力平衡，测量的数据准确；剪切力感应器与双杆相连接，力感应器受力平衡，测量的数据准确。
【附图说明】
[0013]图1为本发明装置整体结构示意图；
[0014]图2为本发明装置连接剪切加载系统与剪切感应器的滑扣立体图及局部图；
[0015]图3为本发明装置固定内部上端矩形壳体的肋板立体图；
[0016]图4为本发明装置圆托盘的立体图。
[0017]图中:
[0018]卜外部矩形壳体20卜内部上端矩形壳体202-内部下端矩形壳体30卜压缩加载系统
[0019]
[0020]301a-滚珠丝杠 301b_丝母301c_加载板301d_加载杆
[0021]302-剪切加载系统401-压缩力感应器402-剪切压拉力感应器5_肋板
[0022]
[0023]6-红外线发射器 7-托板8-直线导轨9-压缩板
[0024]10-圆托盘11-销钉孔12a-圆滑盘12b_滑套
【具体实施方式】
[0025]下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。
[0026]本仪器的特征在于:包括外部矩形壳体1，内部双半矩形壳体201、202，压缩加载系统301，剪切加载系统302，连接连接剪切加载系统与剪切感应器的滑扣12。
[0027]如图1所示。
[0028]其中，外部壳体为矩形结构I ;外部壳体I的下端内侧面两端连接有与两个拉伸感应器连接401，且拉伸力感应器401通过10托盘与一个带有直线导轨8的托板7相连接；夕卜壳体I的顶端及右侧分别与压缩加载系统301和剪切加载系统302相连接；外壳体I左侧在内部上端矩形壳体201与内部下端矩形壳体201分界位置留有安装激光发射器6圆孔，可在剪切试验前，检测内部上端矩形壳体201与内部下端矩形壳体202有无表面接触。
[0029]内部矩形壳体由上端矩形壳体201和下端矩形壳体202组成，下端矩形壳体201与直线导轨8连接，内部上端壳体201与内部下端矩形壳体202的两翼带有销钉孔11，在做压缩试验时，在销钉孔11内加入销钉来确保内部上端矩形壳体201与内部下端矩形壳体202位置相对固定。颗粒剪切试验时，通过加紧其两侧的肋板5两侧的螺栓固定内部上端矩形壳体201位置；内部箱体的上下两个矩形壳体201、202的两个侧面均镶嵌有机玻璃板。
[0030]压缩加载系统301和剪切加载系统302。以压缩加载系统301为例，其主要有滚珠丝杠301a通过丝母301b、加载板301c、加载杆301d所组成。压缩加载系统的连接方式为:加载板301c与滚珠丝杠螺母301b相连接，加载板301c两端对称的固定两根加载杆301d，加载杆穿过外部矩形壳体1、内部上端矩形壳体201最后连压缩压板9。剪切加载系统连接方式与压缩加载系统连接方式相同。
[0031]滑扣是由滑扣套12b和圆滑盘12a组成，滑扣套12b与剪切加载杆相连接，圆滑盘12a与感应器402连接，圆滑盘12a置于滑扣套12b的槽内
[0032](I)压缩试验时主要通过六个步骤来实现:
[0033]步骤一:将内部上下两端矩形壳体201、202的一侧有机玻璃板打开；
[0034]步骤二:将预先设计好的有机玻璃柱安放在矩形壳体内；
[0035]步骤三:安装上有机玻璃板；
[0036]步骤四:调节压缩加载系统301，使得内部上端矩形壳体201与内部下端矩形壳体202相接触，拧紧肋板5两端螺栓并在销钉孔11加入销钉以固定内部上端矩形壳体201与内部下端矩形壳体202位置；
[0037]步骤五:读取压缩力感应器401数值，并记录；
[0038]步骤六:旋转压缩系统的手轮带动滚珠丝杠301a转动进行加载试验，并记录力感应器数据；
[0039](2)剪切试验时主要通过五个步骤来实现:
[0040]步骤一:打开红外线发射器6，并控制压缩加载系统301来调节内部上端壳体201的位置，直红外线发射器6在相应的对侧留下约一毫米左右宽的光线为止，拧紧肋板5两端螺栓固定内部上端壳体的位置；
[0041]步骤二:将内部上下两端矩形壳体201、202的一侧有机玻璃板打开；
[0042]步骤三:将预先设计好的有机玻璃柱安放在矩形壳体201、202内；
[0043]步骤四:安装上有机玻璃板；
[0044]步骤五:旋转剪切加载系统302手轮进行剪切试验，并记录力感应器数据。
【主权项】
1.一种通过双轴加载系统对颗粒进行多向加载试验，并可通过力感应器对数据进行采集的仪器。其特征在于:包括外部矩形壳体、内部双矩形壳体、压缩加载系统、剪切加载系统、连接连接剪切加载系统与剪切感应器的滑扣。 其中，外部壳体为矩形箱状结构；外部壳体的下端内侧面两端连接有有两个拉压力感应器，且力感应器与一个带有直线导轨的托板相连接；外壳体的顶面及一个侧面分别与压缩双杆加载系统和剪切双杆加载系统相连接。 内部箱体结构为上下对称的矩形半箱体组成，下端半箱体与直线导轨相连接，上端箱体在做颗粒压缩试验时与下箱体通过销钉连接，颗粒剪切试验时，由其两侧的肋板固定其位置；内部箱体的上下两个矩形壳体的前后两个侧面均镶嵌有机玻璃板。2.如权利I所述的装置，其特征在于:所述的压缩及剪切双杆加载系统，主要有滚珠丝杠、加载杆、止齿轴承所组成，压缩加载系统的连接方式为:加载板与滚珠丝杠螺母相连接，加载板两端对称的固定两根加载杆，加载杆穿过外部矩形壳体、内部矩形壳体最后连接压缩板，剪切加载系统连接方式为:加载板与滚珠丝杠螺母相连接，加载板两端对称的固定两根加载杆，加载杆穿过外部矩形壳体与滑扣分别连接两个固定在下端箱体的拉压力感应器相连接。3.如权利I所述的装置，其特征在于:所述的滑扣是由滑扣套和圆滑盘组成，滑扣套与剪切加载杆相连接，圆滑盘与感应器连接，圆滑盘置于滑扣套的槽内。4.如权利I所述的装置，其特征在于:所述的激光发射器安装在外壳体一侧与双半矩形壳体接触线相对应位置，可在剪切试验前，检测内部上下两端矩形壳体表面有无接触。5.如权利I所述的装置，其特征在于:所述的肋板安装在外壳体内侧，上内壳体两侧，剪切试验时可以排除内部下端壳体与内部上端壳体的摩擦力，同时也保证了内部上端矩形壳体的稳定。6.如权利I所述的装置，其特征在于:所述的圆托盘，用于安装在力感应器一端使力感应器截面受力均匀，保证力感应器轴向受力。7.如权利I所述的装置，其特征在于:所述的压缩力感应器位于盛试验材料内部矩形壳体的的下端，可以排除压缩试验压缩加载系统产生摩擦力对测量数值的影响，同时力感应器受力平衡，测量的数据准确；剪切力感应器与双杆相连接，力感应器受力平衡，测量的数据准确。
【专利摘要】本发明实验设备包括外部矩形壳体、内部矩形壳体、压缩双杆加载系统、剪切双杆加载系统。内部本发明的压缩力感应器位于内部矩形壳体的下端，可以消除压缩试验时加载系统产生的摩擦力对压缩试验数值的影响；内部上端矩形壳体两侧设有肋板，在剪切试验时可以提升内端上部矩形壳体，使得内部上下矩形壳体没有接触，并且在下端内部壳体与直线导轨相连接，并且通过压缩力感应器测得内部下端壳体及试验颗粒的重力，来计算直线导轨的摩擦力，可使得剪切力的误差变得更加微小；本发采用滚珠丝杠带动双杆加载系统，使得加载系统对颗粒施加的力更均匀；试验设备体积小巧，具备剪切压缩双重功能，使用便捷，测量数值精确；连接剪切加载系统与剪切力感应器的滑扣既能实现对下端内部壳体的推拉作用又能保证压缩力感应器对竖直方向的力的测量。
【IPC分类】G01N3/02, G01N15/00
【公开号】CN104897459
【申请号】CN201510373710
【发明人】高政国, 李志常
【申请人】北京航空航天大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月23日