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专利号: 2018115798991
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种岩石冲击加载-卸围压力学试验系统,其特征在于,其包括:

承载框架单元,包括底座、立柱和横梁,所述立柱竖直设置在所述底座的上表面两侧,所述横梁水平固定在所述立柱的上部;

轴压加载单元,固定在所述底座的上表面中间位置处,且用于对试件施加自下而上的轴向压力;

冲击加载单元,固定在所述横梁上,且用于对试件施加自上而下的轴向冲击载荷;

围压加载单元,设置在所述轴压加载单元和冲击加载单元之间,所述围压加载单元用于对试件施加水平面内的围压;

围压卸载单元,用于对所述试件水平面内的其中一个侧壁方向的围压进行卸载;

加载控制单元,用于分别控制所述轴压加载单元、冲击加载单元和围压加载单元进行加载;

监测单元,用于监测所述试件在加卸载过程中受力、变形及破坏情况;

数据分析单元,与所述加载控制单元相连接,且所述数据分析单元用于接受所述监测单元的数据并处理分析。

2.如权利要求1所述的岩石冲击加载-卸围压力学试验系统,其特征在于,所述轴压加载单元包括轴压加载油缸、轴压加载油箱和下压头,所述轴压加载油缸固定在所述底座上,所述轴压加载油箱与轴压加载油缸相连接,所述下压头的一端与轴压加载油缸相连接,其另一端竖直伸入到围压加载单元中并与试件的下表面相接触。

3.如权利要求1所述的岩石冲击加载-卸围压力学试验系统,其特征在于,所述冲击加载单元包括冲击加载油缸、冲击加载油箱、上压头和承压柱,所述冲击加载油缸与横梁固定连接,且所述冲击加载油缸与所述冲击加油箱相连接,所述承压柱的一端与冲击加载油缸的活塞杆相连接,其另一端与上压头的顶部相连接,所述上压头的底部与试件的上表面相接触。

4.如权利要求1所述的岩石冲击加载-卸围压力学试验系统,其特征在于,所述围压加载单元包括压力室、三个围压加载油缸、围压加载油箱和三个第一侧向压头,试件设置在压力室中,所述围压加载油箱与围压加载油缸相连接,所述围压加载油缸的活塞杆与第一侧向压头相连接,三个第一侧向压头分别设置在压力室外部的三个侧壁上,三个第一侧向压头水平伸入压力室后与试件的三个侧壁相接触,所述围压卸载单元设置在压力室外部的第四个侧壁上。

5.如权利要求4所述的岩石冲击加载-卸围压力学试验系统,其特征在于,所述围压卸载单元包括第二侧向压头、撑杆、围压卸载油缸、第一压力传感器和卸载控制器,所述第二侧向压头设在压力室外部的第四个侧壁上,第二侧向压头的一端水平伸入压力室后与试件的第四个侧壁相接触,所述第二侧向压头的另一端与撑杆的一端相铰接,撑杆的另一端设有滑轮,所述围压卸载油缸与围压加载油箱相连接,且所述围压卸载油缸的活塞杆端部设有滑槽,撑杆的滑轮与滑槽相配合,其中,所述滑槽的内部还设有可打开和关闭的挡板,当挡板打开时,滑轮可沿滑槽自由滑动,当挡板关闭时,滑轮锁紧在滑槽中;所述第一压力传感器设置在第二侧向压头与试件之间,所述卸载控制器分别与第一压力传感器和挡板相连接。

6.如权利要求3所述的岩石冲击加载-卸围压力学试验系统,其特征在于,所述监测单元包括第二压力传感器、应变片、动态应变仪、高速摄像机和信号采集器,所述第二压力传感器分别设置在承压柱和上压头之间、第一侧向压头和试件之间,所述应变片设置在所述试件的六个外表面上,所述动态应变仪与所述应变片相连接,所述信号采集器的一端与第二压力传感器、动态应变仪和高速摄像机相连接,另一端与数据分析单元相连接,所述高速摄像机设置在围压卸载单元的同侧,并与试件的位置相对应。

7.如权利要求4所述的岩石冲击加载-卸围压力学试验系统,其特征在于,所述压力室采用透明材料制作而成,所述压力室的侧壁上设有可打开和关闭的仓门,且所述压力室的内部还设有用于信号传输线的通道。

8.一种如权利要求1-7任一所述的岩石冲击加载-卸围压力学试验系统的使用方法,其特征在于,其包括以下步骤:第一步、制取方形试件;

第二步、把试件放置到压力室内,对试件施加预紧力,设定围压卸载单元的卸载控制器的极限值;

第三步、对试件施加轴向压力和围压,达到设定压力值后,对试件施加冲击载荷;

第四步、卸载控制器接受来自第一压力传感器的信息,判断当前压力值是否大于设定的极限值,若否,则继续增加冲击载荷,若是,则围压卸载单元卸掉所述试件其中一侧面的围压;

第五步、高速摄像机在一侧记录所述试件的变形破坏过程,数据分析单元通过处理分析来自监测单元的数据后得到所述试件的应力、应变曲线。

9.如权利要求8所述的岩石冲击加载-卸围压力学试验系统的使用方法,其特征在于,所述围压卸载单元的卸压过程包括:卸载控制器控制围压卸载油缸的活塞杆端部的滑槽内的挡板打开,使与第二侧向压头相连接的滑轮沿着滑槽滑动。

10.如权利要求8所述的岩石冲击加载-卸围压力学试验系统的使用方法,其特征在于,其特征在于,其包括以下步骤:第一步、制取方形试件(8);

第二步、打开压力室(41)的仓门,把试件(8)安放在下压头(23)上,将围压卸载单元(9)依次连接好,将滑槽(97)内挡板(98)关闭,使滑轮(96)停留在挡板(98)处,调整各个压头的位置,同时控制围压加载油缸(42)和轴压加载油缸(21)对试件(8)施加预紧力;

第三步、通过轴压加载单元(2)和围压加载单元(4)对试件(8)分别施加轴向压力和围压,达到设定压力值后,通过冲击加载单元(3)对试件(8)施加冲击载荷;

第四步、卸压控制器接受来自第一压力传感器(94)的信息,判断当前压力值是否大于设定的极限值,若否,则继续增加冲击载荷,若是,则卸载控制器(95)控制围压卸载油缸(93)的活塞杆端部的滑槽(97)内的挡板(98)打开,使与第二侧向压头(91)相连接的滑轮(96)沿着滑槽(97)滑动,使得围压卸载单元(9)快速卸掉试件(8)其中一侧面的围压;

第五步、高速摄像机(64)在一侧记录试件(8)的变形破坏过程,数据分析单元通过处理分析来自监测单元的数据后得到试件(8)的应力、应变曲线。