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专利号: 202010236781X
申请人: 河海大学
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:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于磁悬浮效应的土体滑开型断裂试验方法,其特征在于:包括如下步骤:

步骤1,制样:将待试验的土体制作成设定长宽尺寸的土样,并在土样上沿长度方向预制两条相平行的预制裂缝,形成试样;

步骤2,组装磁悬浮装置:磁悬浮装置包括三个磁悬浮平台和三个磁悬浮支座;三个磁悬浮支座均包括T型支架,T型支架均包括T型竖板和T型横板;三个磁悬浮支座平行并列且等距摆放,且每个磁悬浮支座的T型竖板底端均固定安装在试验平台上;每个T型横板的两个外侧端上均安装有水平磁铁,位于T型竖板两侧的T型横板底部对称布设有垂直磁铁;三个磁悬浮平台均为C型平台,分别套设在三个磁悬浮支座外周;每个磁悬浮平台的C型内腔中设置有两个水平电磁线圈和两个垂直电磁线圈,其中,水平电磁线圈与水平磁铁位置相对应,通电后形成磁场与水平磁铁产生水平方向的斥力,避免磁悬浮平台的晃动;垂直电磁线圈与垂直磁铁位置相对应,通电后形成磁场与垂直磁铁产生垂直方向的引力,用来使磁悬浮平台脱离T型支架并悬浮;位于中部的磁悬浮支座的长度大于套装在其外侧的磁悬浮平台的长度;在相同电流的通入下三个磁悬浮平台悬浮后上表面同高,用于支撑土体试样;

将三个磁悬浮平台依次套设在三个磁悬浮支座外周,并使磁悬浮平台处于初始状态;

其中,初始状态为:三个磁悬浮平台中的两个垂直电磁线圈均不通电,通过磁悬浮支座中的T型支架对磁悬浮平台进行支撑,三个磁悬浮平台的顶面高度相同,三个磁悬浮平台邻近推力板的一端保持齐平;位于中部磁悬浮平台中的两个水平电磁线圈通入大小相等,方向相反的电流,使中部磁悬浮平台关于中部T型支架的轴线对称;位于外侧的两个磁悬浮平台中的两个水平电磁线圈均不通电,并均与中部磁悬浮平台相贴合,无缝隙;

步骤3,间隔缝隙调整:根据步骤1中试样预制裂缝的宽度大小,对两个外侧磁悬浮平台中的两个水平电磁线圈通入方向相反的设定大小的电流值,使得相邻两个磁悬浮平台之间的间隔缝隙均等于步骤1中试样预制裂缝的宽度;

步骤4,放置试样:将步骤1完成的试样,放置在步骤3中三个磁悬浮平台的正上方,并使试样上的两条预制裂缝位于步骤3中两个间隔缝隙的正上方;随后,三个磁悬浮平台中的两个垂直电磁线圈均通入大小及方向相同的电流,使得三个磁悬浮平台带动试样同步上升至设定高度;此时,三个磁悬浮平台与三个T型支架相分离,并处于悬浮状态;

步骤5,装夹试样:动力板和两个阻拦器中的两块阻拦板相向移动,两块阻拦板与两个外侧磁悬浮平台正上方的试样后端部相贴合接触;动力板与中间磁悬浮平台正上方的试样前端部相贴合接触;

步骤6,Ⅱ型断裂试验:推拉动力源接通电源,推动动力板前进,从而向试样施加水平荷载,阻挡板在尾部阻隔试样前进,试样底部与磁悬浮平台之间相对静止;随着,动力板继续前移,从而使得试样在两条预制裂缝的尖端处产生纯Ⅱ型断裂;

步骤7,数据采集及绘图:在Ⅱ型断裂试验过程中,应力传感器和位移传感器分别实时记录动力板的应力值与位移值,并传输给电脑;由电脑绘制应力-时间、位移-时间过程线图;

步骤8,停止试验:当应力传感器采集的压力值突降时,显示试样断裂,停止试验。

2.根据权利要求1所述的基于磁悬浮效应的土体滑开型断裂试验方法,其特征在于:还包括步骤9,通过更换土体试样的长宽尺寸、调整土体试样的预制裂缝长度或宽度,重复步骤2至步骤8,寻找土体试样尺寸或预制裂缝尺寸对Ⅱ型断裂的影响规律以及尺寸以及初始裂缝尺寸变化对土体试样断裂韧度的影响。

3.根据权利要求2所述的基于磁悬浮效应的土体滑开型断裂试验方法,其特征在于:步骤5中,在试样长边的左右两侧各装夹一块无压力荷载的矫正板,对试样的左右位移进行限位矫正。

4.根据权利要求1所述的基于磁悬浮效应的土体滑开型断裂试验方法,其特征在于:步骤4中,试样放样时,靠近动力板的试样前端与磁悬浮平台前端相齐平;在步骤5中,动力板与中间磁悬浮平台正上方的试样前端部以及磁悬浮平台前端均相贴合接触。

5.根据权利要求1所述的基于磁悬浮效应的土体滑开型断裂试验方法,其特征在于:步骤5中,两个阻拦板分别对准在试样两条预制裂缝外侧的部分;阻拦板的一条侧条与邻近的一条预制裂缝位置对齐,阻拦板的其他三条侧边均与相贴合接触的试样边缘对齐。

6.根据权利要求1所述的基于磁悬浮效应的土体滑开型断裂试验方法,其特征在于:步骤5中,动力板的左右侧边与两条预制裂缝位置对齐,推力板的上侧边与试样的上边缘对齐,推力板的下侧边与试样的下边缘或磁悬浮平台中水平部的底边对齐。