CN102288479A - 脆性材料力试验连接装置 - Google Patents

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赵宝云
刘东燕
李东升
罗云菊
郑志明
朱正伟
侯龙
董倩
薛凯喜
王平
顾文杰
张训祥
伍川生
蒋海飞
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Abstract

本发明公开了一种脆性材料力试验连接装置，包括结构相同的上连接结构和下连接结构，上连接结构和下连接结构均包括连接座、自适应球体和压盖，连接座设有用于包容自适应球体表面的球面槽，压盖设有压盖孔，压盖孔边缘压在自适应球体使自适应球体压于球面槽，自适应球体的部分球体外露于压盖孔；上连接结构和下连接结构之间的连接座上下相背设置，试件位于上连接结构的连接座和下连接结构的连接座之间，本发明具有较好的自适应性，不会发生竖直平面内的转动约束，能够适用于脆性材料(岩石)的压力试验和拉力试验，具有较强的通用性，利于标准化生产；同时，在进行拉力试验和压力试验时对偏心拉力和偏心压力均具有自适应校正的能力。

Description

脆性材料力试验连接装置
技术领域
本发明涉及一种拉压力试验装置附件，特别涉及一种用于脆性材料拉压力试验装置的附件。
背景技术
岩石等脆性材料与其它材料一样，在进行应用或者施工前需要进行拉压力试验。而对于岩石等脆性材料来说，最显著的特性就是抗拉强度远小于抗压强度。而工程实践中，常会出现例如大型洞室的顶底板受力、采矿工程中的巷道、采场顶板的稳定性、放矿时矿体的冒落等受拉应力支配的现象。然而，在岩石力学领域，岩石的力学特性主要集中在压应力条件下的力学响应，包括单轴、双轴和三轴试验等，对拉应力作用下岩石的力学特性研究相对较少。而上述受拉应力支配的现象中，如果没有拉应力实验数据支持，则会对岩石承受压应力性能估计不足而导致事故发生。
为解决上述问题，出现了一系列的拉伸试验装置，但用于检测压力的试样承载结构和用于检测拉力的承载结构不同，不具有通用性，因而实验过程需独立进行，独立制样，降低工作效率。特别是现有技术的试样承载结构不具有适应性；压力和拉力试验中导致力的方向与承载点偏离，导致测得的承受力指标不准，为后续施工提供不准确的参照标准，从而留下安全隐患。为了解决上述问题，中国专利ZL89214847.0公开了一种用于拉伸试验的辅助设备，通过半球体与上钢块之间形成球面配合，上钢块固定连接于下钢块，半球体的平面与下钢块的上表面相对，在拉伸过程中，由于半球体的作用，能够适应并一定的偏心力。
由以上叙述可以看出，现有技术的试样连接装置均为相对独立的结构，也就是说拉力试验试样连接装置不能用于压力试验，或者说不适用于压力试验，而压力试验试样连接装置更无法应用于拉力试验，导致试验过程复杂，效率较低。前述用于拉伸试验的辅助设备在进行拉力试验时，由于半球体的平面与下钢块的上表面相对，因而会在适应偏心力时发生运动干扰，导致该构件只能适应于较小偏心距的偏心力，通用性较强；同时，半球体上部的压盖孔对与半球体连接的连接杆形成约束，对适应偏心力的偏心距范围造成不良影响；该构件各个零件之间的间隙较大，否则不能转动以适应偏心力，导致空位移较大，不能精确检测。而且，该构件不具有通用性，也就是其进行压力试验时，不具有偏心力的自适应能力。
因此，需要一种用于脆性材料进行拉力和压力试验的连接装置，能够适用于脆性材料(岩石)的压力试验和拉力试验，具有较强的通用性，利于标准化生产；同时，在进行拉力试验和压力试验时对偏心拉力和偏心压力均具有自适应校正的能力，避免检测结果出现较大的误差，为后续施工提供准确的参照标准，从而保证安全施工。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的提供一种脆性材料力试验连接装置，能够适用于脆性材料(岩石)的压力试验和拉力试验，具有较强的通用性，利于标准化生产；同时，在进行拉力试验和压力试验时对偏心拉力和偏心压力均具有自适应校正的能力，避免检测结果出现较大的误差，为后续施工提供准确的参照标准，从而保证安全施工。
本发明的脆性材料力试验连接装置，包括结构相同的上连接结构和下连接结构，上连接结构和下连接结构均包括连接座、自适应球体和压盖，所述连接座设有用于包容自适应球体表面的球面槽，压盖设有压盖孔，所述压盖固定连接于连接座，压盖孔边缘压在自适应球体使自适应球体压于球面槽，所述自适应球体的部分球体外露于压盖孔，与自适应球体外露于压盖孔的部分球体固定连接设有承力件；
所述上连接结构和下连接结构之间的连接座上下相背设置，试件位于上连接结构的连接座和下连接结构的连接座之间。
进一步，所述自适应球体外露于压盖孔的部分球体的竖直高度为自适应球体总高度的1/3；
进一步，所述自适应球体为长轴位于水平方向的椭球体；
进一步，所述球面槽深度小于椭球体短轴的1/2；
进一步，所述承力件为与自适应球体一体成型的短粗螺杆；
进一步，压盖孔的边缘为与自适应球体之间形成包容的内球面结构；
进一步，所述压盖通过螺纹连接固定连接于连接座。
本发明的有益效果：本发明的脆性材料力试验连接装置，采用连接座、自适应球体和压盖组成配合结构，由于球体的转动不会发生干扰，至少在足够大的转交范围内不会与相互配合的零件发生干扰，具有较好的自适应性；并且球体的部分球体外露于压盖孔，不会发生竖直平面内的转动约束，能够适用于脆性材料(岩石)的压力试验和拉力试验，具有较强的通用性，利于标准化生产；同时，在进行拉力试验和压力试验时对偏心拉力和偏心压力均具有自适应校正的能力，避免检测结果出现较大的误差，为后续施工提供准确的参照标准，从而保证安全施工。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明进行拉应力试验结构示意图；
图2为本发明进行压应力试验结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明进行拉应力试验结构示意图，图2为本发明进行压应力试验结构示意图，图中均体现了连接装置的结构，如图所示：本实施例的脆性材料力试验连接装置，包括结构相同的上连接结构a和下连接结构b，上连接结构和下连接结构均包括连接座3、自适应球体1和压盖2，所述连接座3设有用于包容自适应球体表面的球面槽31，压盖2设有压盖孔21，所述压盖2固定连接于连接座3，压盖孔21边缘压在自适应球体1使自适应球体1压于球面槽31，所述自适应球体1的部分球体11外露于压盖孔21，与自适应球体1外露于压盖孔21的部分球体11固定连接设有承力件7；
所述上连接结构和下连接结构之间的连接座上下相背设置，试件4位于上连接结构的连接座和下连接结构的连接座之间。
本实施例中，所述自适应球体1外露于压盖孔21的部分球体11的竖直高度为自适应球体1总高度的1/3；能够较好的避免压盖孔21与承力件7在竖直平面内(连接件轴向)的转动干扰，具有较大的转动自由度，因而，对偏心力的偏心距具有较大范围的适应性，使检测结果准确；该数值的外露高度，不但能够避免转动干扰，还保证压盖2与自适应球体1之间的配合，避免在压力或拉力作用下发生变形，保证使用寿命及其试验时的稳定性。
本实施例中，所述自适应球体1为长轴位于水平方向的椭球体；增大横向尺寸，减小竖直尺寸，利于保证构件的整体稳定性。
本实施例中，所述球面槽31深度小于椭球体短轴的1/2；保证椭球结构的自适应球体在竖直平面内的转动自由度，在保证稳定性的同时，具有对较大偏心距的偏心力的适应性。
本实施例中，所述承力件7为与自适应球体1一体成型的短粗螺杆；可以连接拉应力部件，也可以连接适用于压应力的部件，结构简单，拆卸方便。
本实施例中，压盖孔21的边缘为与自适应球体1之间形成包容的内球面结构，适当增大接触面积，不但对球体进行较好的约束，还能增大承载能力，避免出现过度磨损。
本实施例中，所述压盖2通过螺纹连接固定连接于连接座3，可根据自适应球体1与压盖孔21边缘或者与球面槽31的配合情况调整连接松紧，并在磨损后可以通过调整补偿。
本发明在使用时，上连接结构a和下连接结构b之间的连接座上下相背设置，试件4位于上连接结构的连接座和下连接结构的连接座之间；当进行拉应力试验时，岩石(或其它脆性材料)试样4两端通过粘胶10与对应的连接座粘接，下连接结构短粗螺杆固定于试验台5上，上连接结构a的短粗螺杆通过柔性索8由千斤顶等施力构件施加拉应力，如图，柔性索8通过拉应力冒9螺纹连接于短粗螺杆，采用柔性索8能更好的校正偏心力，试验过程中可采用传感器6等结构采集数据，并进行后续计算和试验；
在进行压应力实验室，上连接结构a和下连接结构b中其中一个短粗螺杆连接于试验台，另一短粗螺杆螺纹配合设置一承力块9a，试样4位于上连接结构a的连接座和下连接结构b的连接座之间，不需要粘接；直接通过千斤顶等对承力块施加压力，由于自适应球体的作用，避免偏心力的不利影响。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种脆性材料力试验连接装置，其特征在于：包括结构相同的上连接结构和下连接结构，上连接结构和下连接结构均包括连接座、自适应球体和压盖，所述连接座设有用于包容自适应球体表面的球面槽，压盖设有压盖孔，所述压盖固定连接于连接座，压盖孔边缘压在自适应球体使自适应球体压于球面槽，所述自适应球体的部分球体外露于压盖孔，与自适应球体外露于压盖孔的部分球体固定连接设有承力件；
所述上连接结构和下连接结构之间的连接座上下相背设置，试件位于上连接结构的连接座和下连接结构的连接座之间。
2.根据权利要求1所述的脆性材料力试验连接装置，其特征在于：所述自适应球体外露于压盖孔的部分球体的竖直高度为自适应球体总高度的1/3。
3.根据权利要求2所述的脆性材料力试验连接装置，其特征在于：所述自适应球体为长轴位于水平方向的椭球体。
4.根据权利要求3所述的脆性材料力试验连接装置，其特征在于：所述球面槽深度小于椭球体短轴的1/2。
5.根据权利要求4所述的脆性材料力试验连接装置，其特征在于：所述承力件为与自适应球体一体成型的短粗螺杆。
6.根据权利要求5所述的脆性材料力试验连接装置，其特征在于：压盖孔的边缘为与自适应球体之间形成包容的内球面结构。
7.根据权利要求6所述的脆性材料力试验连接装置，其特征在于：所述压盖通过螺纹连接固定连接于连接座。
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