CN103335887B - 一种类岩质材料劈裂试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于材料力学试验技术领域，涉及一种类岩质材料劈裂试验装置，主体结构由主体一和主体二两个功能结构部分配合组装成一体式劈裂实验装置，上压板与下压板为对称结构，配合组装成类岩质材料破坏面的劈裂试验设备，使上下压板适用于不同尺寸、不同形状被测试样，使被测试样在集中力作用下更趋近于对心径向破坏，同时弧形夹板与松紧弹簧结构结合，端部刻度尺与下压板刻度尺的组合应用，提高试验装置的适用性和实验结果的准确性；其装置的整体结构简单，原理可靠，使用操作灵活，试验数据准备，测试精度好，效果好，试验环境友好。

Description

一种类岩质材料劈裂试验装置

技术领域：

本发明属于材料力学试验技术领域，涉及一种类岩质材料和混凝土抗拉强度的劈裂试验装置，用于对类岩质材料的抗拉强度试验，以替代现有的劈裂试验装置。

背景技术：

目前类岩质材料如岩石、混凝土等均是非均质材料，在材料承受拉应力时，内部不会同时达到其强度极限，为保证材料在工程中的合理应用，要求确定材料的抗拉强度，抗拉强度直接关系到材料和建筑结构的设计与施工，直接影响到对结构稳定性的安全评估。现有技术中，由于客观试验技术条件的限制，多采用巴西劈裂试验间接确定材料的抗拉强度。现有劈裂试验装置有着非常明显的缺点：不同类岩质材料的自身性质决定试样需要采用不同的尺寸，不同的形状如圆柱型、长方体型、正方体型等，而现有试验装置只是针对特定形状、特定尺寸；现有劈裂试验装置采用钢丝劈裂，由上下钢丝确定试样破坏面，在试样强度较低时，钢丝会嵌入试样内部，无法完成试验；采用现有劈裂试验装置时，试样的轻微转动，破坏面便会出现偏转，使试验成为无效试验；劈裂过程中，试样破坏面法向刚性固定，提高破坏面的抗拉强度，降低结果的准确性、可靠性；不合理的试验方法，会对类岩质材料的应用提供错误的指导，对结构稳定性作出错误的评估，增加了安全隐患。目前，安全逐渐成为工程发展的重要议题，这就对类岩质材料抗拉强度确定提出了更高的要求，但从现有资料尚未见到有关本申请涉及的改进的试验装置的研究报道，也未见相关专利技术公开。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计制备一种适应性强、准确程度高的类岩质材料劈裂试验装置，既能满足不同材料试样多样化的需求，又能降低装置缺陷对试验结果准确性的影响。

为了实现上述目的，本发明的主体结构由主体一和主体二两个功能结构部分配合组装成一体式劈裂实验装置；其中，主体一包括上压板、上调节螺栓、刃型压头、固定柱、上压板隔垫，上压板上侧与外部连接的液压压力装置接触，上压板的下侧与被测试样接触并对被测试样施加压力；上压板分为中间固定部分和两侧的活动部分；上调节螺栓与上压板中间固定部分固定连接，上调节螺栓与上压板的两侧活动部分串联，通过上调节螺栓端部的螺母调节上压板的两侧活动部分与中间固定部分的距离，使上压板满足不同尺寸被测试样的受力面；刃型压头固定位于上压板中间固定部分中线下向位置，刃型压头与被测试样直接接触并对被测试样施加集中力；固定柱固接于上压板的四个角上，固定柱与主体二中的固定柱孔相对应，固定柱插入主体二中的固定柱孔中，防止试验过程中上压板出现平动，主体一与主体二通过固定柱组装成一体结构的试验装置；上压板隔垫固定于固定柱的端部并与上压板固接，以防试验装置因主体一与主体二的直接接触而产生损坏；主体二包括下压板、下调节螺栓、凹型压头、固定柱孔、夹板、松紧弹簧、端部刻度尺、端部调节螺栓、下压板刻度尺和铝制指针，下压板上侧与被测试样接触并固定被测试样，下压板分为中间固定部分和两侧的活动部分，下压板上的各部件分别与主体一中的上压板上的各部件对应；下调节螺栓与下压板中间固定部分固定连接，下调节螺栓与下压板的两侧活动部分串联，通过下调节螺栓端部的螺母调节下压板的两侧活动部分与中间固定部分的距离，从而使下压板满足不同尺寸被测试样；凹型压头固定于下压板的中间固定部分处，凹形压头与主体一的刃型压头对应，以防止圆柱型被测试样在试验过程中出现滚动；固定柱孔固定于下压板的四个角上，固定柱孔与主体一中的固定柱配合对应；夹板、松紧弹簧、端部刻度尺和端部调节螺栓分别固定于下压板的两侧的活动部分上，夹板为半弧形结构，以防止试验过程中被测试样侧向平动，松紧弹簧吸收试验过程中被测试样膨胀产生的功，降低刚性构件约束对被测试样结果的影响，端部刻度尺固接于下压板的两侧活动部分的外侧，端部刻度尺的刻度尺面向上并以毫米为单位，紧靠端部调节螺栓，用于记录端部调节螺栓的移动位移；下压板刻度尺固定于下压板的两侧的活动部分上；铝制指针与夹板前端相接，夹板的移动带动铝制指针移动，铝制指针与下压板刻度尺配合，记录夹板的位移变化。

本发明进行劈裂强度试验的原理过程为：将圆柱形(或方形)试样粗略置于下压板中间，首先通过下压板两侧的下调节螺栓端部的螺母调节下压板的两侧活动部分，大体确定试样位置，其次调节下压板两侧的松紧弹簧，利用两侧的端部刻度尺记录端部调节螺栓的移动位移，保证试样位于下压板正中；调节上压板两侧上调节螺栓，保证两侧调节位移相同，将主体一的固定柱放入主体二的固定柱孔，由此主体一的刃型压头与主体二的凹形压头形成一条直线，确保试样破坏面的稳定。

本发明与现有技术相比具有以下优点：一是劈裂试验装置的上下压板装有调节螺栓，调整上下压板的两侧活动部分，可以使上下压板适用于不同尺寸、不同形状试样，从而提高试验装置的适用性；二是刃型压头与凹型压头相结合，使试样在集中力作用下更趋近于对心径向破坏，提高试样劈裂试验的准确性，尤其是圆柱型；三是弧形夹板与松紧弹簧结构结合，防止试验过程中试样可能出现的平动、转动，降低侧向围压效应对试验结果的影响；四是端部刻度尺与下压板刻度尺的组合应用，既能保证试样试验前的准确位置，又能记录试样过程中变形数据变化，提高试验结果的准确性；其装置的整体结构简单，原理可靠，使用操作灵活，试验数据准备，测试精度好，效果好，试验环境友好。

附图说明：

图1为本发明涉及的整体结构原理示意图。

图2为本发明涉及的主体一结构原理示意图。

图3为本发明涉及的主体二结构原理示意图。

图4为本发明涉及的劈裂试验装置应用原理示意图。

具体实施方式：

下面结合附图并通过实施例对本发明做进一步说明。

实施例：

本实施例的主体结构由主体一和主体二两个功能结构部分配合组装成一体式劈裂实验装置；其中，主体一包括上压板1、上调节螺栓2、刃型压头3、固定柱4、上压板隔垫5，上压板1上侧与外部连接的液压压力装置接触，上压板1的下侧与被测试样接触并对被测试样施加压力；上压板1分为中间固定部分6和两侧的活动部分7；上调节螺栓2与上压板1中间固定部分6固定连接，上调节螺栓2与上压板1的两侧活动部分7串联，通过上调节螺栓2端部的螺母调节上压板1的两侧活动部分7与中间固定部分6的距离，使上压板1满足不同尺寸被测试样的受力面；刃型压头3固定位于上压板1中间固定部分6中线下向位置，刃型压头3与被测试样直接接触并对被测试样施加集中力；固定柱4固接于上压板1的四个角上，固定柱4与主体二中的固定柱孔11相对应，固定柱4插入主体二中的固定柱孔11中，防止试验过程中上压板1出现平动，主体一与主体二通过固定柱4组装成一体结构的试验装置；上压板隔垫5固定于固定柱4的端部并与上压板1固接，以防试验装置因主体一与主体二的直接接触而产生损坏；主体二包括下压板8、下调节螺栓9、凹型压头10、固定柱孔11、夹板12、松紧弹簧13、端部刻度尺14、端部调节螺栓15、下压板刻度尺16和铝制指针17，下压板8上侧与被测试样接触并固定被测试样，下压板8分为中间固定部分18和两侧的活动部分19，下压板8上的各部件分别与主体一中的上压板1上的各部件对应；下调节螺栓9与下压板中间固定部分18固定连接，下调节螺栓9与下压板8的两侧活动部分19串联，通过下调节螺栓9端部的螺母调节下压板8的两侧活动部分19与中间固定部分18的距离，从而使下压板8满足不同尺寸被测试样；凹型压头10固定于下压板8的中间固定部分18处，凹形压头10与主体一的刃型压头3对应，以防止圆柱型被测试样在试验过程中出现滚动；固定柱孔11固定于下压板8的四个角上，固定柱孔11与主体一中的固定柱4配合对应；夹板12、松紧弹簧13、端部刻度尺14和端部调节螺栓15分别固定于下压板8的两侧的活动部分19上，夹板12为半弧形结构，以防止试验过程中被测试样侧向平动，松紧弹簧13吸收试验过程中被测试样膨胀产生的功，降低刚性构件约束对被测试样结果的影响，端部刻度尺14固接于下压板8的两侧活动部分19的外侧，端部刻度尺14的刻度尺面向上并以毫米为单位，紧靠端部调节螺栓15，用于记录端部调节螺栓15的移动位移；下压板刻度尺16固定于下压板8的两侧的活动部分19上；铝制指针17与夹板12前端相接，夹板12的移动带动铝制指针17移动，铝制指针17与下压板刻度尺16配合，记录夹板12的位移变化。

本实施例进行劈裂强度试验的原理过程为：将圆柱形(或方形)被测试样粗略置于下压板中间部分18，首先通过下压板两侧的下调节螺栓9端部的螺母调节下压板的两侧活动部分19，大体确定试样位置，其次调节下压板两侧的松紧弹簧14，利用两侧的端部刻度尺16记录端部调节螺栓9的移动位移，保证试样位于下压板18正中；调节上压板两侧上调节螺栓2，保证两侧调节位移相同，将主体一的固定柱4放入主体二的固定柱孔11，由此主体一的刃型压头3可以与主体二的凹形压头10形成一条直线，从而确保试样破坏面的稳定。

Claims (2)

1.一种类岩质材料劈裂试验装置，其特征在于主体结构由主体一和主体二两个功能结构部分配合组装成一体式劈裂实验装置；其中，主体一包括上压板、上调节螺栓、刃型压头、固定柱和上压板隔垫，上压板上侧与外部连接的液压压力装置接触，上压板的下侧与被测试样接触并对被测试样施加压力；上压板分为中间固定部分和两侧的活动部分；上调节螺栓与上压板中间固定部分固定连接，上调节螺栓与上压板的两侧活动部分串联，通过上调节螺栓端部的螺母调节上压板的两侧活动部分与中间固定部分的距离，使上压板满足不同尺寸被测试样的受力面；刃型压头固定于上压板中间固定部分中线下向位置，刃型压头与被测试样直接接触并对被测试样施加集中力；固定柱固接于上压板的四个角上，固定柱与主体二中的固定柱孔相对应，固定柱插入主体二中的固定柱孔中，防止试验过程中上压板出现平动，主体一与主体二通过固定柱组装成一体结构的试验装置；上压板隔垫固定于固定柱的端部并与上压板固接，以防试验装置因主体一与主体二的直接接触而产生损坏；主体二包括下压板、下调节螺栓、凹型压头、固定柱孔、夹板、松紧弹簧、端部刻度尺、端部调节螺栓、下压板刻度尺和铝制指针，下压板上侧与被测试样接触并固定被测试样，下压板分为中间固定部分和两侧的活动部分，下压板上的各部件分别与主体一中的上压板上的各部件对应；下调节螺栓与下压板中间固定部分固定连接，下调节螺栓与下压板的两侧活动部分串联，通过下调节螺栓端部的螺母调节下压板的两侧活动部分与中间固定部分的距离，从而使下压板满足不同尺寸被测试样；凹型压头固定于下压板的中间固定部分处，凹形压头与主体一的刃型压头对应，以防止圆柱型被测试样在试验过程中出现滚动；固定柱孔固定于下压板的四个角上，固定柱孔与主体一中的固定柱配合对应；夹板、松紧弹簧、端部刻度尺和端部调节螺栓分别固定于下压板的两侧的活动部分上，夹板为半弧形结构，以防止试验过程中被测试样侧向平动，松紧弹簧吸收试验过程中被测试样膨胀产生的功，降低刚性构件约束对被测试样结果的影响，端部刻度尺固接于下压板的两侧活动部分的外侧，端部刻度尺的刻度尺面向上并以毫米为单位，紧靠端部调节螺栓，记录端部调节螺栓的移动位移；下压板刻度尺固定于下压板的两侧的活动部分上；铝制指针与夹板前端相接，夹板的移动带动铝制指针移动，铝制指针与下压板刻度尺配合，记录夹板的位移变化。

2.根据权利要求1所述的类岩质材料劈裂试验装置，其特征在于进行劈裂强度试验时先将圆柱形或方形的被测试样置于下压板中间，通过下压板两侧的下调节螺栓端部的螺母调节下压板的两侧活动部分，确定被测试样位置，然后调节下压板两侧的松紧弹簧，利用两侧的端部刻度尺记录端部调节螺栓的移动位移，使被测试样位于下压板正中，再调节上压板两侧的上调节螺栓，使两侧调节位移相同，将主体一的固定柱放入主体二的固定柱孔，主体一的刃型压头与主体二的凹形压头形成一条直线，使被测试样的破坏面稳定。