包含激光测角仪7、变角轴13、变角螺母27、变角连接轴22、变角连接套筒10、变角轴上支座47和变角轴下支座17 ;所述变角轴下支座17两端连接在所述立柱52、立柱53上；变角连接套筒10分别套在立柱50、立柱51、立柱52、立柱53上；所述变角连接轴22连接所述立柱52、立柱53上的变角连接套筒套10的侧面；变角连接套筒10中部设有与变角连接轴22相配套的凸出螺纹孔，以供变角连接轴22紧密连接；立柱50、立柱51上的变角连接套筒套10上装有光轴44，变角轴13为滚珠丝杠；所述变角轴13的第一端通过变角螺母27固定在所述变角连接轴22 ;所述变角轴13的第二端通过所述变角轴上支座47固定在所述上承压板14上；所述变角轴13的第三端连接所述变角轴下支座17 ;激光测角仪7设在上承压板14侧面。偏载设置机构101包含偏载连接板5、偏载压头6、偏载轴8、偏载支撑轴11、偏载辅助滑块15、偏载螺母、偏载轴辅助支座和活动螺栓17 ;偏载连接板5通过活动螺栓17固定在上承压板14的底部；偏载轴8通过偏载轴辅助支座连接偏载连接板5 ;偏载压头6设在偏载轴8上；偏载辅助滑块15设在偏载压头6的两侧；偏载支撑轴11设在偏载连接板5的两侧。动态观测装置102包含由压力观测装置2、压力转换器、压力固定架、变形观测装置4、变形固定架、变形转换器、细观观测仪器19和细观观测支架21 ;压力观测装置2通过压力固定架固定在试件20上；压力观测装置2为压力传感器；压力转换器为BSQ-2压力变送器，压力转换器连接压力观测装置2 ;变形观测装置4通过变形固定架固定在试件20上；变形观测装置4为应变计；变形转换器为ACE数显千分表，自身可连接电脑，读取参数，变形转换器连接变形观测装置4 ;细观观测支架21设在立柱9上；细观观测仪器19设在细观观测支架21上；细观观测仪器19为连续变焦的数码显微镜。加载装置103包含分离式液压千斤顶3、数控电动液压油泵、油泵控制器、承压垫块16 ;分离式液压千斤顶3设在下承压板I上；数控电动液压油泵连接分离式液压千斤顶3 ;油泵控制器连接数控电动液压油泵；承压垫块16设在分离式液压千斤顶3上方。偏载轴8表面设有数显刻度尺，用以实时读取偏载压头6的偏载距。
[0052]试验前，调节变角设置机构100的变角螺母27，变角螺母27带动变角轴13转动，从而使与变角连接套筒10、变角连接轴22相连的上承压板14绕着另一变角连接轴22转动，达到变角设置机构100所需转动的角度后，用变角螺母27固定。通过偏载设置机构101的偏载轴8调节偏载压头6的加载位置，然后通过活动螺栓17和螺母18将偏载设置机构101固定在变角设置机构100的上承压板14上，贴合紧密使之成为一个整体。当需要更改试验参数时，需要松开活动螺栓17、螺母18，重新调节变角设置机构100和偏载设置机构101所需的角度和偏载量。试验过程中，动态观测装置102与计算机相连并实时动态采集实时数据，保证了数据采集的准确性，通过采集相关数据(图片、录像、应力应变曲线等)来研宄材料的细观断裂力学性质，如细观微结构的发育、发展、演化。加载时，将试件20放在承压垫块16上，通过加载装置103加压托起试件20，使之和偏载设置机构101的偏载压头6下表面紧密接触，通过加载装置加载至所需载荷。
[0053]由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例通过调节变角设置机构和偏载设置机构来达到设定的加载面积和加载角度，通过加载装置实现对试件一定载荷的加载，通过数据采集系统来实时获取实验数据，研宄试件在加载过程中的细观力学性质，极大提高了试验的效率。
[0054]以上，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种煤岩三维变角度偏心加载试验装置，其特征在于，包括变角设置机构、偏载设置机构、动态观测装置、加载装置和机架；所述变角设置机构设在所述机架的顶部；所述偏载设置机构设在所述变角设置机构的下方；所述动态观测装置设在所述偏载设置机构的下方；所述加载装置设在所述动态观测装置的下方。2.根据权利要求1所述的一种煤岩三维变角度偏心加载试验装置，其特征在于，所述机架包含上承压板、下承压板、立柱和连接件；所述上承压板和所述下承压板分别设在所述立柱的两端；所述上承压板和所述下承压板分别通过所述连接件与所述立柱连接。3.根据权利要求1所述的一种煤岩三维变角度偏心加载试验装置，其特征在于，所述变角设置机构包含激光测角仪、变角轴、变角螺母、变角连接轴、变角连接套筒、变角轴上支座和变角轴下支座；所述变角轴下支座两端连接在所述立柱上；所述变角连接套筒套在所述立柱上；所述变角连接轴连接所述变角连接套筒套的侧面；所述变角轴的第一端通过变角螺母固定在所述变角连接轴；所述变角轴的第二端通过所述变角轴上支座固定在所述上承压板上；所述变角轴的第三端连接所述变角轴下支座，所述激光测角仪设在所述上承压板侧面。4.根据权利要求1所述的一种煤岩三维变角度偏心加载试验装置，其特征在于，所述偏载设置机构包含偏载连接板、偏载压头、偏载轴、偏载支撑轴、偏载辅助滑块、偏载螺母、偏载轴辅助支座和活动螺栓；所述偏载连接板通过活动螺栓固定在所述上承压板的底部；所述偏载轴通过所述偏载轴辅助支座连接所述偏载连接板；所述偏载压头设在所述偏载轴上；所述偏载辅助滑块设在所述偏载压头的两侧；所述偏载支撑轴设在所述偏载连接板的两侧。5.根据权利要求1所述的一种煤岩三维变角度偏心加载试验装置，其特征在于，所述动态观测装置包含由压力测量装置、压力转换器、变形测量装置、变形转换器、细观观测仪器和细观观测支架；所述压力观测装置通过所述压力固定架固定在试件上；压力转换器连接所述压力测量装置；所述变形测量装置通过所述变形固定架固定在试件上；所述变形转换器连接所述变形测量装置；所述细观观测支架设在所述立柱上；所述细观观测仪器设在所述细观观测支架上。6.根据权利要求1所述的一种煤岩三维变角度偏心加载试验装置，其特征在于，所述加载装置包含分离式液压千斤顶、数控电动液压油泵、油泵控制器、承压垫块；所述分离式液压千斤顶设在所述下承压板上；所述数控电动液压油泵连接所述分离式液压千斤顶；所述油泵控制器连接所述数控电动液压油泵；所述承压垫块设在所述分离式液压千斤顶上方。7.根据权利要求3所述的一种煤岩三维变角度偏心加载试验装置，其特征在于，所述变角连接套筒中部设有与变角连接轴相配套的凸出螺纹孔，以供变角连接轴紧密连接；变角螺母两侧留有与变角连接轴相配套的凸出螺纹孔，可供变角连接轴紧密连接。8.根据权利要求4所述的一种煤岩三维变角度偏心加载试验装置，其特征在于，所述偏载轴表面设有数显刻度尺，用以实时读取偏载压头的偏载距。9.根据权利要求5所述的一种煤岩三维变角度偏心加载试验装置，其特征在于，所述细观观测仪器、所述变形测量装置、所述压力测量装置均通过数据线、端口和计算机相连接，实现数据的实时读取。10.根据权利要求9所述的一种煤岩三维变角度偏心加载试验装置，其特征在于，所述变形测量装置为应变计；所述压力测量装置为压力传感器；所述细观观测仪器为连续变焦的数码显微镜。
【专利摘要】本发明实施例公开了一种煤岩三维变角度偏心加载试验装置，属于岩石力学试验领域；上承压板、立柱、连接件和下承压板共同构成机架；变角设置机构、偏载设置机构、动态观测装置、加载装置从上往下依次放置于机架上承压板与下承压板之间，彼此间为平面接触；该装置通过调节变角设置机构和偏载设置机构来设定加载面积和加载角度，进而借助加载装置对试件施加偏心荷载，并通过动态观察装置对试件表面细观裂隙进行实时、连续的观测，是一种自动化程度高、操作简单的试验设备。
【IPC分类】G01N3/00
【公开号】CN104990789
【申请号】CN201510391115
【发明人】赵洪宝, 胡桂林, 李华华, 王中伟, 李伟, 张欢
【申请人】中国矿业大学(北京)
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年7月6日