CN104614292A - 平面库爱特剪切实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平面库爱特剪切实验装置，包括：侧板、底板、剪切板、压力加载机、多根不锈钢滑条、钢板连接件、步进电机、升降台，所述侧板与底板相互垂直连接；所述多根不锈钢滑条依次对齐堆叠在底板上，不锈钢滑条之间滑动连接；最上方不锈钢滑条顶部设置有剪切板，所述剪切板顶部中间位置设置有压力加载机，用于向剪切板施加垂直向下的压力；所述钢板连接件一端与剪切板相连接，钢板连接件另一端与步进电机相连接；所述步进电机带动钢板连接件水平移动；所述步进电机底部设置在升降台顶部，用于根据不同剪切板高度调整步进电机的高度，使剪切板与步进电机处于同一高度。本发明提供的平面库爱特剪切实验装置，结构简单、操作方便、易于实现。

Description

平面库爱特剪切实验装置

技术领域

本发明涉及一种平面库爱特剪切实验装置，属于工程试验装置技术领域。

背景技术

颗粒平面剪切试验的目的在于利用该方法模拟颗粒材料的剪切带成形和发展情况，试图深入了解颗粒材料剪切带成形和发展期间的失效机制、微观特性、界面摩擦与颗粒流动等问题，使其能够在一定程度上解释或预测颗粒材料剪切带变形破坏这一力学难题。

平面库爱特剪切的原理是利用颗粒材料具有类流体的性质，仿照流体动力学中的库爱特流现象来模拟颗粒材料的剪切带成形。平面库爱特剪切相比于其他剪切方式的优点在于：利用其对称性可以放松段部约束条件，进而减小边界条件对剪切带的影响，从而能够更准确的模拟剪切带形成过程。但现有试验装置结构复杂，且对剪切带成形不易观测的不足。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种平面库爱特剪切实验装置。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种平面库爱特剪切实验装置，包括：侧板、底板、剪切板、压力加载机、多根不锈钢滑条、钢板连接件、步进电机、升降台，所述侧板与底板相互垂直连接；所述不锈钢滑条设置为一边开口的矩形框结构，多根不锈钢滑条依次对齐堆叠在底板上，不锈钢滑条之间滑动连接；最上方不锈钢滑条顶部设置有剪切板，所述剪切板顶部中间位置设置有压力加载机，用于向剪切板施加垂直向下的压力；所述钢板连接件一端与剪切板相连接，钢板连接件另一端与步进电机相连接；所述步进电机带动钢板连接件水平移动；所述步进电机底部设置在升降台顶部，用于根据不同剪切板高度调整步进电机的高度，使剪切板与步进电机处于同一高度。

作为优选方案，还包括：大质量块，所述大质量块设置在升降台底部，用于保证升降台稳定与水平。

作为优选方案，还包括：多根肋板，所述多根肋板均匀垂直设置在剪切板底部，用于加大剪切板与颗粒材料的摩擦咬合力，使颗粒材料更易产生剪切变形。

有益效果：本发明提供的平面库爱特剪切实验装置，解决了圆柱形颗粒材料在水平剪切过程中的局部化变形问题，得到了颗粒材料的剪切带厚度、形状等参数，结合观测手段可以得到它的应变、位移等信息，提供了一种能够更大程度上观测和模拟颗粒材料剪切带形成发展和失效破坏过程的平面剪切实验装置。本装置结构简单、操作方便、易于实现。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为不锈钢滑条的结构示意图；

图3为剪切板底面的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，一种平面库爱特剪切实验装置，包括：侧板1、底板2、剪切板3、压力加载机4、多根不锈钢滑条5、钢板连接件6、步进电机7、升降台8，所述侧板1与底板2相互垂直连接；如图2所示，所述不锈钢滑条5设置为一边开口的矩形框结构，多根不锈钢滑条5依次对齐堆叠在底板2上，不锈钢滑条5之间滑动连接；最上方不锈钢滑条5顶部设置有剪切板3，所述剪切板3顶部中间位置设置有压力加载机4，用于向剪切板4施加垂直向下的压力；所述钢板连接件6一端与剪切板3相连接，钢板连接件6另一端与步进电机7相连接；所述步进电机7带动钢板连接件6水平移动；所述步进电机7底部设置在升降台8顶部，用于根据不同剪切板3高度调整步进电机7的高度，使剪切板3与步进电机7处于同一高度。

作为优选方案，还包括：大质量块9，所述大质量块9设置在升降台8底部，用于保证升降台稳定与水平。

如图3所示，作为优选方案，还包括：多根肋板11，所述多根肋板11均匀垂直设置在剪切板3底部，用于加大剪切板3与颗粒材料10的摩擦咬合力，使颗粒材料10更易产生剪切变形。

具体实施例如下：实验时，在侧板、底板之间叠加放置多根不锈钢滑条，叠加的不锈钢滑条均开口向外，在多根不锈钢滑条与底板之间空间内，放置有大量圆柱形结构的有机玻璃颗粒材料；大量有机玻璃颗粒材料纵向排列，将不锈钢滑条与底板之间空间填满，并在上方放置剪切板，剪切板两端与顶部不锈钢滑条接触，剪切板底部上的肋板插入有机玻璃颗粒材料堆的顶部，用于增大颗粒材料间的接触力和摩擦力；使用压力加载机在剪切板上施加一定竖直方向的压力。钢板连接件固定在步进电机上，并通过螺钉与剪切板右端连接；步进电机通过升降台调整到与剪切板同样高度后，步进电机启动，通过钢板连接件带动剪切板向右匀速移动，使得剪切板产生同步水平位移。

不锈钢滑条的一边开口的矩形框结构为了保证运动一致性与无限宽度试件模拟中的边界无限对称性，实验中多个不锈钢滑条叠加在一起约束在颗粒材料两端，通过压力加载机给剪切板施加相应的竖向载荷，步进电机通过钢板连接件带动剪切板移动，设置在剪切板上的肋板则带动颗粒材料运动，从而带动不锈钢滑条水平移动，最终形成平面剪切效果，其中刚性不锈钢滑条的设计可以约束颗粒材料的左右位移，不锈钢滑条之间可以相互滑动，使试样变形后保持水平方向的无限对称性，可以通过加润滑剂减小相互间的摩擦。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种平面库爱特剪切实验装置，包括：侧板、底板、剪切板、压力加载机，其特征在于：还包括：多根不锈钢滑条、钢板连接件、步进电机、升降台，所述侧板与底板相互垂直连接；所述不锈钢滑条设置为一边开口的矩形框结构，多根不锈钢滑条依次对齐堆叠在底板上，不锈钢滑条之间滑动连接；最上方不锈钢滑条顶部设置有剪切板，所述剪切板顶部中间位置设置有压力加载机，用于向剪切板施加垂直向下的压力；所述钢板连接件一端与剪切板相连接，钢板连接件另一端与步进电机相连接；所述步进电机带动钢板连接件水平移动；所述步进电机底部设置在升降台顶部，用于根据不同剪切板高度调整步进电机的高度，使剪切板与步进电机处于同一高度。

2.根据权利要求1所述的平面库爱特剪切实验装置，其特征在于：还包括：大质量块，所述大质量块设置在升降台底部，用于保证升降台稳定与水平。

3.根据权利要求1或2所述的平面库爱特剪切实验装置，其特征在于：还包括多根肋板，所述多根肋板均匀垂直设置在剪切板底部，用于加大剪切板与颗粒材料的摩擦咬合力，使颗粒材料更易产生剪切变形。