CN102175139A - 一种用于三轴流体围压作用下的应变片集成装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于三轴流体围压作用下的应变片集成装置，包括金属筒体，金属筒体内设有受三轴围压的试样，试样上设有贴于不同位置的多个电阻应变片，多个电阻应变片经导线汇集连接在一薄片导线上，薄片导线经设在金属筒体壁上的导出元件伸出筒体外，伸出筒体外的薄片导线一端经插卡连接有实时采集试样在三轴围压作用下应力应变数据的集成桥路板，薄片导线中每个电阻应变片输出信号分别同集成桥路板中的一个桥路相连，形成一个电阻应变片的电桥回路。可实现三轴流体围压作用下对试样上多个电阻应变片信号的集成输出测量，为三轴流体围压作用下测量试样变形提供一种新的途径，其结构简单，操作方便，测量精确度高，效果好。

Description

一种用于三轴流体围压作用下的应变片集成装置
技术领域
本发明涉及一种应变片测量变形装置，尤其是一种适用于三轴流体围压作用下的应变片集成装置。
背景技术
自然界中的岩石绝大多数处于三向压缩状态。此外，由于岩石的高抗压、低抗拉特性，实际工作中人们也常常设法使岩石处于三向压缩状态而极力避免在岩石中出现拉应力。因此研究三向压缩状态下岩石的强度、变形特性及应力—应变关系，对于岩土工程设计与计算，岩石破坏机理的研究都有重要的意义。三轴压力试验系指试样处于                                               
Figure 2011100351536100002DEST_PATH_IMAGE002
，和
Figure 2011100351536100002DEST_PATH_IMAGE006
坐标系的三个方向受力。它通常分为常规三轴试验和真三轴试验。常规三轴试验指试件受到应力，
Figure 154823DEST_PATH_IMAGE004
和
Figure 934560DEST_PATH_IMAGE006
作用，期中有两个相等，如
Figure 2011100351536100002DEST_PATH_IMAGE008
，或
Figure 2011100351536100002DEST_PATH_IMAGE010
。真三轴为三个应力各不相等。
常规三轴变形试验采用圆柱状试样，通常在某一测向围压应力（
Figure 765988DEST_PATH_IMAGE010
）作用下，逐渐对试件施加轴向压力，直到试件压裂为止。进行常规三轴试验除使用压机外，需要有三轴压力室和加载测压的设备。侧向加载设备通过进油口将液体压入三轴压力室制造围压，承压板加载轴向压力。加载方式首先同时施加轴向荷载和围压，使两者近似相等，达到规定围压值时，维持围压不变，轴向压力再继续连续加载，加载速度要求同单轴抗压强度试验。
常规三轴采集的物理量有：试验力(应力)、试件的围压和试件的变形(应变)。采用电阻应变式压力传感器和电阻应变传感器将测得的试验力(应力)、试件的围压和试件的变形等物理量转化为电压信号，再利用带滤波功能的放大器将电压信号经过A/D转换器输入电脑，从而得到对试件物理量的采集记录。根据上述记录材料即可绘制应力—应变曲线。
变形反映试样的状态,是常规三轴变形试验的主要控制参数。一般方法是采用位移传感器进行试样变形的测量，但是采用位移传感器测量试样变形时，很难消除试样外壁套筒对测试结果的影响，同时测试结果相对误差较大，而且测量精度不高。因此采用电阻应变片直接在常规三轴试验仪上测试试样的变形，并且避免当电阻应变片导线导出时金属筒体内部液体通过导线渗入到试样中成为常规三轴试验的一个新的研究方向。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种结构简单、操作方便、精确度高的用于三轴流体围压作用下的应变片集成装置。
技术方案：本发明的用于三轴流体围压作用下的应变片集成装置，包括金属筒体，金属筒体内设有受三轴围压的试样，所述的试样上设有贴于不同位置的多个电阻应变片，多个电阻应变片经导线汇集连接在一薄片导线上，薄片导线经设在金属筒体壁上的导出元件伸出筒体外，伸出筒体外的薄片导线一端经插卡连接有实时采集试样在三轴围压作用下应力应变数据的集成桥路板，薄片导线中每个电阻应变片输出信号分别同集成桥路板中的一个桥路相连，形成一个电阻应变片的电桥回路。
所述的多个电阻应变片为4～8个；所述汇集连接在薄片导线上的导线对称并联；所述的导出元件由呈倒置的空心圆锥套、对称设在空心圆锥套内夹住薄片导线的两个半圆柱体橡胶块构成；所述的集成桥路板包括与插卡相配合的插槽、集成在桥路板上的多组桥路、与多组桥路相连的多组正、负极电阻应变片信号输出端口，多组桥路上连接有电源输入端口和电源输出端口。
有益效果：由于采用了上述技术方案，可实现在三轴带围压条件下用电阻应变片直接测量试样的变形量，通过薄片导线将试样上所有的电阻应变片的导线集成在一个电源线路上，通过一个导出元件，将薄片电线导出连接在集成桥路板上，通过集成桥路板对电阻应变片信号进行实时输出和采集。实现了在三轴流体围压作用下对试样上多个电阻应变片和多个角度电阻应变片信号的集成输出测量，避免了金属筒体内部液体通过电阻应变片的引线渗透到试样上，为三轴流体围压作用下测量试样变形提供了一种新的方法，其结构简单，操作方便，测量精确度高，效果好，具有广泛的实用性。
附图说明
图1是本发明的电阻应变片集成装置图。
图2是本发明的薄片导线集成结构图。
图3是本发明的导出元件结构图。
图4是本发明的集成桥路板结构图。
图中：1—金属筒体，2—试样，3—电阻应变片，4—导线，5—薄片导线，6—导出元件，7—集成桥路板，8—半圆柱体橡胶块，9—插卡，10—插槽，11－电源输入端口，12—电源输出端口，13－正极电阻应变片信号输出端口，14—负极电阻应变片信号输出端口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施作进一步描述：
本发明的用于三轴流体围压作用下的应变片集成装置，包括金属筒体1，金属筒体1内设有受三轴围压的试样2，试样2上设有贴于不同位置的多个电阻应变片3，多个电阻应变片3经导线4汇集连接在一薄片导线5上，汇集连接在薄片导线5上的导线4对称并联；多个电阻应变片3的个数根据试验所需确定，一般为4～8个。薄片导线5经设在金属筒体1壁上的导出元件6伸出筒体外，导出元件6由呈倒置的空心圆锥套、对称设在空心圆锥套内夹住薄片导线5的两个半圆柱体橡胶块8构成；伸出筒体外的薄片导线5一端经插卡9连接有实时采集试样2在三轴围压作用下应力应变数据的集成桥路板7，薄片导线5中每个电阻应变片3输出信号分别同集成桥路板7中的一个桥路相连，形成一个电阻应变片3的电桥回路，在集成桥路板7的每个电阻应变片3的电桥回路中，桥路为全桥、半桥、或1/4桥路。集成桥路板7包括与插卡9相配合的插槽10、集成在桥路板上的多组桥路、与多组桥路相连的多组正、负极电阻应变片信号输出端口13、14，多组桥路上连接有电源输入端口11和电源输出端口12。
具体操作过程：沿着金属筒体1内部放置普通岩或煤的试样2外壁轴向粘贴四个电阻应变片3，用来测量试样2的轴向应变，沿着试样2外壁环向粘贴三个电阻应变片3，用来测量试样2的环向应变；将所有的电阻应变片3通过导电4集成在一个薄片导线5上，形成一个薄片集成装置，薄片导线5集成所有电阻应变片导线4于一个电源线路上，所有的电阻应变片3共用一个电源线路；薄片导线5通过在金属筒体1底部设置一个导出元件6导出金属筒体1，导出元件6呈倒置的空心圆锥套，两个半圆柱体橡胶块8夹紧薄片导线5，穿过导出元件6孔洞；在金属筒体1底部钻孔，导出元件6穿过金属钢1筒底部的钻孔，通过金属筒体1内部液体对导出元件6进行加压，既可以达到对金属筒体1的密封作用，同时也可以将薄片导线5导出金属筒体1；导出的薄片导线5通过薄片导线5末端的插卡9插入集成桥路板7底部的插槽10中实现与集成桥路板7的连接，薄片导线5中的每个电阻应变片3输出信号分别同集成板7中的一个桥路相连接，形成一个电阻应变片3的电桥回路；在集成桥路板7的每个电阻应变3电桥回路中设置四分之一电桥；通过液压伺服岩石力学试验装置对金属筒体1内部试验试样2施加轴压和围压，在集成桥路板7的电源输入端口11和电源输出端口12端口输入电源电压，在正极电阻应变片信号输出端口13和负极电阻应变片信号输出端口14对测量的每个电阻应变片3信号进行输出和采集。

Claims (5)

1.一种用于三轴流体围压作用下的应变片集成装置，包括金属筒体（1），金属筒体（1）内设有受三轴围压的试样（2），其特征在于：所述的试样（2）上设有贴于不同位置的多个电阻应变片（3），多个电阻应变片（3）经导线（4）汇集连接在一薄片导线（5）上，薄片导线（5）经设在金属筒体（1）壁上的导出元件（6）伸出筒体外，伸出筒体外的薄片导线（5）一端经插卡（9）连接有实时采集试样（2）在三轴围压作用下应力应变数据的集成桥路板（7），薄片导线（5）中每个电阻应变片（3）输出信号分别同集成桥路板（7）中的一个桥路相连，形成一个电阻应变片（3）的电桥回路。
2.根据权利要求1所述的用于三轴流体围压作用下的应变片集成装置，其特征在于：所述的多个电阻应变片（3）为4～8个。
3.根据权利要求1所述的用于三轴流体围压作用下的应变片集成装置，其特征在于：所述汇集连接在薄片导线（5）上的导线（4）对称并联。
4.根据权利要求1所述的用于三轴流体围压作用下的应变片集成装置，其特征在于：所述的导出元件（6）由呈倒置的空心圆锥套、对称设在空心圆锥套内夹住薄片导线（5）的两个半圆柱体橡胶块（8）构成。
5.根据权利要求1所述的用于三轴流体围压作用下的应变片集成装置，其特征在于：所述的集成桥路板（7）包括与插卡（9）相配合的插槽（10）、集成在桥路板上的多组桥路、与多组桥路相连的多组正、负极电阻应变片信号输出端口（13、14），多组桥路上连接有电源输入端口（11）和电源输出端口（12）。
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