CN101180529A - 用于在压缩试验,特别是单轴或三轴压缩实验时测量试样侧向变形的卡圈 - Google Patents

用于在压缩试验,特别是单轴或三轴压缩实验时测量试样侧向变形的卡圈 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于在单轴或三轴压缩试验时测量试样横向变形的卡圈(1)。根据本发明,所述卡圈由金属环(2)或由复合材料制成的环形成,它能夹住所述试样,它是打开的,并且它的自由端以距离Δ被隔开,所述卡圈还提供用于直接或间接测量所述环(2)的自由端(3)的间距Δ的装置(5),它由线性变化差动变压器类型的传感器(6)构成。本发明也涉及一种用于能与所述卡圈配合操作的试样的保护套。

Description

用于在压缩试验,特别是单轴或三轴压缩实验时测量试样侧向变形的卡圈
本发明涉及用于在压缩试验,特别是单轴或三轴压缩试验时测量试样侧向变形的卡圈。
本发明用于在实验室测试条件下,在采样点上,岩石、土壤、粘结材料或已加工原材料的样本地质材料的测试的多功能三轴试验台。
这样的样本,也就是所谓的试样,外形为圆柱形,可承受不同的压力、载荷、温度和排水条件,其中可使用压力、温度、内部或外部位移传感器控制所述参数。
压应力可沿轴向取向和/或指向所述样本的侧面。
文献FR-2566531公布了一种侧向位移传感器,它呈卡圈的形式,由多个铰接在一起的平行辊形成,并且能够夹住由弹簧系统保持的样本。这样的卡圈能在测量最后两个辊的间距时测得所述样本的侧向变形。
文献FR-2663121公布了一种用于地质材料的多功能三轴试验台。这种试验台包含在其内部放置所述圆柱形试样的压力室。它包括至少一个能向所述试样纵向施加单轴推力的压缩起重器。
通过使所述圆柱形试样承受液体压力,侧向压力,更准确地说是径向压力被施加到所述试样上。此外液压补偿系统能够平衡所述纵向和径向载荷。
所述样本也被浸入液体,例如油中,并且通过护套保护所述样本免于所述液体的进入,该护套呈以弹性隔膜形成的套筒的形式。为了测量所述样本的侧向变形,一种由辊形成的已知类型的卡圈通过紧抱所述护套而环绕其放置。
然而,这种卡圈证明是不太令人满意,因为这些辊有压入膜的弹性壁中的倾向,从而通过环绕套筒外周的滚动而干扰它们的位移。
此外,还发现所述膜的壁的弹性使测量有误差,所述卡圈测量样本的侧向变形,但也测量了所述膜的侧向变形。
此外,由辊形成的上述已知卡圈证明是相对笨重的并且需要这样的试验台,其压力室足够大,特别是需要宽度足够大以使其可被安装。
本发明的目的是提供一种测量试样侧向变形的卡圈,它能弥补上述缺点。
本发明的另一个目的是提供一种实施简单并且低成本的测量卡圈。
本发明的另一个目的是提供一种能与标准单轴位移测量传感器配合操作的测量卡圈。
本发明的另一个目的是提供一种能增加或减小测量灵敏度的测量卡圈。
本发明的另一个目的是提供用于特殊试样的保护套,适用于符合本发明的卡圈。
本发明的其他目的和优点将在下文的说明中示出,单独通过示例给出但并不局限于示例。
本发明首先涉及一种用于在压缩试验,特别是单轴或三轴压缩试验时测量试样横向变形的卡圈,其特征在于所述卡圈由金属环或由复合材料制成的环形成,它能夹住所述试样,它是打开的,并且它的自由端以距离△被隔开,所述卡圈还提供用于直接或间接测量所述环的自由端的间距△的装置,所述装置由线性变化差动变压器类型的传感器构成。
本发明也涉及一种用于在试验台中使用的护套,为了保护试样,特别是矿物、岩石和/或混凝土以及粘结材料的试样,所述护套由弹性套筒形成并且特别能与符合本发明的测量卡圈配合操作。
根据本发明,所述套筒在其筒壁中提供至少两个在所述套筒圆周上均匀分布的硬点,并且能为所述卡圈形成支撑点。
在阅读下述附有附图的说明时将更好地理解本发明,在所述附图中:
-图1是根据本发明的卡圈的透视图,
-图2是如图1所示的沿卡圈垂直截面的简图,
-图3是如图1所示的卡圈的局部水平截面图,
-图4是根据本发明的试样和护套的透视图,
-图5是如图4所示的沿水平截面V-V的视图,以及
-图6是如图框VI-VI所示的护套的详细视图。
本发明首先涉及一种用于在压缩试验,特别是单轴或三轴压缩试验时测量试样侧向变形的卡圈1。
侧向变形是指在垂直于圆柱形试样纵轴的平面中的试样变形。
根据本发明,卡圈1由金属环2或由复合材料制成的环形成,它能夹住所述试样。所述环是打开的。
所述金属环或由复合材料制成的环可由单件或仍然由两个邻接部分,例如通过焊接组成,所述环特别是刚性的或半刚性的。它能通过紧抱所述试样而将其夹住。
所述环2的自由端3以距离△被分隔开。
所述卡圈1还具有用于直接或间接测量所述环2的自由端3的间距△的装置8、9,由线性变化差动变压器类型的接触传感器构成的装置。
所述线性变化差动变压器类型的传感器也被称为LVDT。
根据一个实施例,所述卡圈还具有测量机械反馈装置。也就是如图1所示,所述传感器的球状圆柱体可从动于自由端之一3,垂直于所述卡圈平面从而能够减小所述装置的侧向占用空间。
根据一个实施例,传感器6从动于所述环的自由端之一3。传感器的指针8基本垂直于所述环的平面安置并且能与从动于所述环的另一个自由端3的凸轮9配合。
所述凸轮9从动于定位杆10的一端,并且特别呈锥形部分形式,它的母线能与所述传感器的指针8配合。
如图1或图2所示,所述定位杆的纵轴基本平行于所述传感器主体的纵轴安置。
根据一个实施例,所述凸轮相对于垂直于传感器指针8的纵轴的平面具有角度α的倾斜,从而能够调整测量的灵敏度。
如图2所示,所述圆锥部分的母线与平行于所述环的平面构成角度α。而且,对于所述环2的自由端3之间的相对位移X,所述传感器的指针移动过的距离为Y=tanα。
于是对角度α的选择能使卡圈适合传感器的行程,更不用说增加测量的灵敏度。因此,对于倾斜角度大于45°,所述凸轮就产生机械放大器的作用。
有利地,所述凸轮可以是可拆卸的。根据所使用的传感器、用法或所需的灵敏度,可配有一套若干个呈不同角度α的凸轮。
根据一个实施例,所述环2的至少一个自由端3具有垂直于所述环的平面的通孔11,用于紧固凸轮9或用于紧固传感器6的主体。所述通孔具有带内螺纹并且在所述通孔处贯通的正交孔12,它能与锁定螺钉配合。
如图3所示,通过材料突出分别形成所述环的自由端3,它们彼此基本平行。所述通孔11的直径足够大到以使传感器6的主体或凸轮9的定位杆10从中穿过。后者可在所述通孔中进行调整,特别是通过未示出的间隔环进行调整。
根据一个实施例,用导杆,特别是用装配有弹性装置14的导杆穿过所述环的两个自由端3。这种导杆能使所述卡圈以可控的方式变形,特别是没有任何扭曲的变形,这样使得所述自由端3基本保持彼此相对。
所述弹性装置14可以是以压缩弹簧的形式一方面固定在所述环2的自由端3上并且在另一方面固定在旋入导杆螺纹末端之一的螺母15上。
有利地,所述螺母15能调整弹性装置14的回复力。
另一方面,本发明也涉及一种用于在试验台中使用的护套20,例如文献FR-2663121所描述的例子,为了保护试样21,特别是矿物、岩石和/或土壤、混凝土、粘结材料的试样,所述护套20由弹性套筒22形成并且特别能与符合本发明的测量卡圈配合操作。
根据本发明,所述套筒22在其壁中具有至少两个在所述套筒的圆周上均匀分布的硬点24,并且能为所述卡圈形成支撑点。所述套筒可从弹性膜,特别是从弹性体中获得。有利地,构成所述硬点的元件的硬度远高于所述弹性膜的硬度,并且也高于试样的硬度。同样,在测试时,所述构成硬点的元件的变形相对于试样的变形是可以忽略的。
根据一个实施例,所述套筒具有四个在所述套筒的圆周上以90°均匀分布的点。
根据一个实施例,每个硬点24由厚度基本与所述套筒的筒壁相等的插入物形成,并且与所述壁的两侧面齐平。所述插入物还提供用于保持所述插入物到套筒22的连锁装置25、26。
如图4至图6所示,所述连锁装置可由侧向突头25形成,它能沿着套筒的壁延伸到所述壁中安置的榫眼26的内部,从而形成隔挡以确保套筒的防止液体进入的密封性。有利地,如图4的虚线所示,所述侧向突头25在插入物24的外周上是连续的。
如图6所示,在所述套筒的壁变形,同时保证密封性时,所述插入物24的突头25能在所述套筒的壁中设置的榫眼26中滑动。
根据一个实施例,所述插入物为曲率半径与所述套筒的壁基本相等的弧形。所述突头也具有同样的曲率半径。所述套筒有利地由柔性硅可塑材料制成。所述套筒有利地在预装插入物的模具中复合填充成型。有利地,所述模制操作在真空下进行以防止夹杂物的出现,特别是防止气泡的出现。
当然,在不背离本发明范围的条件下可以设计出本领域技术人员可理解的其他实施例。

Claims (12)

1.一种用于在压缩试验,特别是单轴或三轴压缩试验时测量试样侧向变形的卡圈(1),其特征在于:卡圈由金属环(2)或由复合材料制成的环(2)形成,它能夹住所述试样,它是打开的,并且它的自由端(3)以距离△被隔开,所述卡圈还具有用于直接或间接测量所述环(2)的自由端(3)的间距△的装置(5),它由线性变化差动变压器类型的传感器(6)构成。
2.根据权利要求1所述的卡圈,还具有测量机械反馈装置(7)。
3.根据权利要求2所述的卡圈,其特征在于:所述传感器(6)从动于所述环的自由端之一(3),传感器的指针(8)基本垂直于所述环的平面安置并且能与从动于所述环的另一个自由端(3)的凸轮(9)配合。
4.根据权利要求3所述的卡圈,其特征在于:所述凸轮(9)从动于定位杆(10)的一端并且特别呈锥形部分形状,它的母线能与所述传感器的指针(8)配合操作。
5.根据权利要求3或4所述的卡圈,其特征在于:所述凸轮(9)是可拆卸的。
6.根据权利要求1至5所述的卡圈,其特征在于:所述环的至少一个自由端(3)提供有垂直于所述环的平面的通孔(11),用于紧固凸轮(9)或用于紧固传感器(6)的主体,所述通孔具有带内螺纹并且在所述通孔处贯通的正交孔(12),它能与锁定螺钉配合。
7.根据权利要求1至6所述的卡圈,其特征在于:用导杆穿过所述环的两个自由端(3)。
8.根据权利要求3所述的卡圈,其特征在于:所述凸轮相对于垂直于传感器指针(8)的纵轴的平面具有角度α的倾斜,从而能够调整测量的灵敏度。
9.一种用于在试验台中使用的护套(20),以便保护试样(21),特别是由矿物、岩石和/或土壤、混凝土、粘结材料的试样,所述护套(20)由弹性套筒(22)形成并且能与测量卡圈,特别是根据权利要求1的测量卡圈配合,其特征在于:所述套筒在其壁中具有至少两个在所述套筒的圆周上均匀分布的硬点(24),并且能为所述卡圈形成支撑点。
10.根据权利要求9所述的护套,其特征在于:每个硬点(24)由厚度基本与所述套筒的壁的厚度相等的插入物形成,并且与所述壁的两侧面齐平,所述插入物还具有用于保持所述插入物到套筒的连锁装置(25、26)。
11.根据权利要求10所述的护套,其特征在于:所述连锁装置由能够沿着所述套筒的壁延伸到在所述壁中设置的榫眼(26)内部的侧向突头(25)构成,从而形成隔挡以确保套筒的防止液体的密封性。
12.根据权利要求10所述的护套,其特征在于:所述插入物为曲率半径与所述套筒的壁的曲率半径基本相等的弧形。
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