CN105352796B - 可变参数组合巴西劈裂应力-应变试验装置及试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可变参数组合巴西劈裂应力‑应变试验装置，包括数据采集系统，该试验装置还包括对称布置在巴西劈裂试样上下方的两个加载结构，所述加载结构包括钢结构外弧圈和至少一个加载弧块，所述加载弧块穿装固定在所述钢结构外弧圈上。本发明还公开了一种采用上述可变参数组合巴西劈裂应力‑应变试验装置进行试验的方法。本发明能够测试不同摩擦系数、不同加载角度的岩石类脆性材料的抗拉强度，所得数据准确可靠，可进行不同影响因子下的组合，操作简便。
Description
技术领域
本发明涉及一种巴西劈裂应力-应变试验装置及试验方法，尤其是一种可变参数组合巴西劈裂应力-应变试验装置及试验方法。
背景技术
巴西劈裂是测量岩石等脆性材料最常用的一种抗拉强度试验方法。岩石材料比较显著的一个特点就是其抗拉强度要比其抗压强度值小得多，因而处于复杂应力状态中的岩石在发生破坏时，往往在其受到较大拉应力的地方发生断裂，故在岩石的力学性能当中，抗拉破坏是值得研究的一种重要现象。然而，当前在进行巴西劈裂试验的过程中，经常在加载处出现应力集中现象，且由于加载输出端的结构是固定不变的，因此不能测得加载输出端对试验结果的影响。此外，加载的角度也无法确定，更不能测得加载角度对试验结果的影响。为了避免以上问题的出现并且深入探讨不同参数、不同加载角度作用下岩石类等脆性材料的力学特性，需要制作可变参数组合巴西劈裂应力-应变试验装置，并提供该装置的使用方法。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种可变参数组合巴西劈裂应力-应变试验装置及试验方法，采用该装置和方法能够避免在加载处出现应力集中现象。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的一个技术方案是：一种可变参数组合巴西劈裂应力-应变试验装置，包括数据采集系统，该试验装置还包括对称布置在巴西劈裂试样上下方的两个加载结构，所述加载结构包括钢结构外弧圈和至少一个加载弧块，所述加载弧块穿装固定在所述钢结构外弧圈上。
该试验装置还包括与两个所述加载结构一一对应的两个组合结构，所述组合结构包括与巴西劈裂试样的外圆面相接触的接触弧块和钢结构内弧圈，所述接触弧块穿装固定在所述钢结构内弧圈上；所述加载弧块的内弧面配合在所述接触弧块的外弧面上，且同侧设置的所述接触弧块的外端面与所述加载弧块的外端面平齐。
该试验装置还包括定位测量结构，所述定位测量结构包括测量圆圈和两个红外激发器，两个所述红外激发器滑动连接在所述测量圆圈上，在所述测量圆圈上设有角度刻度，在每个所述红外激发器与所述测量圆圈之间设有限位结构；所述测量圆圈与所述加载弧块的外端面固接。
所述数据采集系统包括应力传感器、应变片、动静态应变采集仪和计算机，所述应力传感器设置在所述加载弧块的外端面上；所述应变片呈“十”字状设置在巴西劈裂试样的端面上，且所述应变片的“十”字形中心与巴西劈裂试样的轴心重合；所述应力传感器和所述应变片与所述动静态应变采集仪连接，所述动静态应变采集仪与所述计算机连接。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的另一个技术方案是：采用上述可变参数组合巴西劈裂应力-应变试验装置进行试验的方法，通过两个所述加载结构对巴西劈裂试样均匀施加压力，通过改变所述加载弧块的弧长来改变加载角度。
两个所述加载结构各自通过一个组合结构对巴西劈裂试样均匀施加压力，所述组合结构包括与巴西劈裂试样的外圆面相接触的接触弧块和钢结构内弧圈，所述接触弧块穿装固定在所述钢结构内弧圈上；所述加载弧块的内弧面配合在所述接触弧块的外弧面上，且同侧设置的所述接触弧块的外端面与所述加载弧块的外端面平齐；通过改变所述接触弧块的材质来改变加载输出端与巴西劈裂试样之间的摩擦系数。
采用定位测量结构确定所述接触弧块和所述加载弧块的位置，使同侧设置的所述接触弧块的外端面与所述加载弧块的外端面平齐；采用所述定位测量结构测量巴西劈裂试样裂纹或破坏面的偏转角度；所述定位测量结构包括测量圆圈和两个红外激发器，两个所述红外激发器滑动连接在所述测量圆圈上，在所述测量圆圈上设有角度刻度，在每个所述红外激发器与所述测量圆圈之间设有限位结构；所述测量圆圈与所述加载弧块的外端面固接。
本发明具有的优点和积极效果是：采用两个加载结构对巴西劈裂试样均匀施加压力能够有效解决载荷与接触位置处的应力集中，避免在加载输出端产生较大的横向应力，能够有效保证试验结果的准确性。采用组合结构将加载压力传递给巴西劈裂试样，能够进行不同接触材质组合下的巴西劈裂试验，其实验结果可更好地对材质的影响进行定性分析。并且本发明能够更加方便有效地对加载角和裂纹扩展角度进行测量，测量简单、方便、高效。综上所述，本发明能够测试不同摩擦系数、不同加载角度的岩石类脆性材料的抗拉强度，所得数据准确可靠，可进行不同影响因子下的组合，操作简便。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的侧视图；
图3为本发明的定位测量结构局部结构示意图。
图中：1、巴西劈裂试样，2、钢结构外弧圈，3、加载弧块，4、接触弧块，5、钢结构内弧圈，6、测量圆圈，7、红外激发器，8、应力传感器，9、应变片，10、动静态应变采集仪，11、加载角度，12、计算机。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1～图3，一种可变参数组合巴西劈裂应力-应变试验装置，包括数据采集系统，该试验装置还包括对称布置在巴西劈裂试样1上下方的两个加载结构，所述加载结构包括钢结构外弧圈2和至少一个加载弧块3，所述加载弧块3穿装固定在所述钢结构外弧圈2上。
在本实施例中，该试验装置还包括与两个所述加载结构一一对应的两个组合结构，所述组合结构包括与巴西劈裂试样1的外圆面相接触的接触弧块4和钢结构内弧圈5，所述接触弧块4穿装固定在所述钢结构内弧圈5上；所述加载弧块3的内弧面配合在所述接触弧块4的外弧面上，且同侧设置的所述接触弧块4的外端面与所述加载弧块3的外端面平齐。
在本实施例中，该试验装置还包括定位测量结构，所述定位测量结构包括测量圆圈6和两个红外激发器7，两个所述红外激发器7滑动连接在所述测量圆圈6上，在所述测量圆圈6上设有角度刻度，在每个所述红外激发器7与所述测量圆圈6之间设有限位结构，用于所述红外激发器7的定位。例如：采用在所述测量圆圈6上设置可滑动的锁紧螺栓，锁紧螺栓松开后，可在所述测量圆圈6上滑动，待所述红外激发器7滑动到位后，锁紧锁紧螺栓，使其对所述红外激发器7的位置进行限定。所述测量圆圈6与所述加载弧块3的外端面固接。
在本实施例中，所述数据采集系统包括应力传感器8、应变片9、动静态应变采集仪10和计算机，所述应力传感器8设置在所述加载弧块3的外端面上；所述应变片9呈“十”字状设置在巴西劈裂试样1的端面上，且所述应变片9的“十”字形中心与巴西劈裂试样1的轴心重合；所述应力传感器8和所述应变片9与所述动静态应变采集仪10连接，所述动静态应变采集仪10与所述计算机12连接。
采用上述可变参数组合巴西劈裂应力-应变试验装置进行试验的方法，通过两个所述加载结构对巴西劈裂试样1均匀施加压力，通过改变所述加载弧块3的弧长来改变加载角度11。改变所述加载弧块3的弧长可通过改变加载弧块单体的长度实现，也可以通过组合多个加载弧块单体来实现。
两个所述加载结构各自通过一个上述组合结构对巴西劈裂试样1均匀施加压力，通过改变所述接触弧块4的材质来改变加载输出端与巴西劈裂试样1之间的摩擦系数。
采用定位测量结构确定所述接触弧块4和所述加载弧块3的位置，使同侧设置的所述接触弧块4的外端面与所述加载弧块3的外端面平齐；采用上述定位测量结构测量巴西劈裂试样1裂纹或破坏面的偏转角度。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种可变参数组合巴西劈裂应力-应变试验装置，包括数据采集系统，其特征在于，该试验装置还包括对称布置在巴西劈裂试样上下方的两个加载结构，所述加载结构包括钢结构外弧圈和至少一个加载弧块，所述加载弧块穿装固定在所述钢结构外弧圈上；
该试验装置还包括与两个所述加载结构一一对应的两个组合结构，所述组合结构包括与巴西劈裂试样的外圆面相接触的接触弧块和钢结构内弧圈，所述接触弧块穿装固定在所述钢结构内弧圈上；所述加载弧块的内弧面配合在所述接触弧块的外弧面上，且同侧设置的所述接触弧块的外端面与所述加载弧块的外端面平齐；
该试验装置还包括定位测量结构，所述定位测量结构包括测量圆圈和两个红外激发器，两个所述红外激发器滑动连接在所述测量圆圈上，在所述测量圆圈上设有角度刻度，在每个所述红外激发器与所述测量圆圈之间设有限位结构；所述测量圆圈与所述加载弧块的外端面固接。
2.根据权利要求1所述的可变参数组合巴西劈裂应力-应变试验装置，其特征在于，所述数据采集系统包括应力传感器、应变片、动静态应变采集仪和计算机，所述应力传感器设置在所述加载弧块的外端面上；所述应变片呈“十”字状设置在巴西劈裂试样的端面上，且所述应变片的“十”字形中心与巴西劈裂试样的轴心重合；所述应力传感器和所述应变片与所述动静态应变采集仪连接，所述动静态应变采集仪与所述计算机连接。
3.一种采用如权利要求1所述的可变参数组合巴西劈裂应力-应变试验装置进行试验的方法，其特征在于，通过两个所述加载结构对巴西劈裂试样均匀施加压力，通过改变所述加载弧块的弧长来改变加载角度。
4.根据权利要求3所述的可变参数组合巴西劈裂应力-应变试验方法，其特征在于，两个所述加载结构各自通过一个组合结构对巴西劈裂试样均匀施加压力，所述组合结构包括与巴西劈裂试样的外圆面相接触的接触弧块和钢结构内弧圈，所述接触弧块穿装固定在所述钢结构内弧圈上；所述加载弧块的内弧面配合在所述接触弧块的外弧面上，且同侧设置的所述接触弧块的外端面与所述加载弧块的外端面平齐；
通过改变所述接触弧块的材质来改变加载输出端与巴西劈裂试样之间的摩擦系数。
5.根据权利要求4所述的可变参数组合巴西劈裂应力-应变试验方法，其特征在于，采用定位测量结构确定所述接触弧块和所述加载弧块的位置，使同侧设置的所述接触弧块的外端面与所述加载弧块的外端面平齐；采用所述定位测量结构测量巴西劈裂试样裂纹或破坏面的偏转角度；
所述定位测量结构包括测量圆圈和两个红外激发器，两个所述红外激发器滑动连接在所述测量圆圈上，在所述测量圆圈上设有角度刻度，在每个所述红外激发器与所述测量圆圈之间设有限位结构；所述测量圆圈与所述加载弧块的外端面固接。
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