CN105424467B - 基于双轴试验机的多轴静水压试验加载装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于双轴试验机的多轴静水压试验加载装置及方法，该装置主要由两个液压腔室、一个液压筒和试验缸组成，两个液压腔室与液压筒和试验缸通过油管连接，将容器内的空气排尽，填满液压介质；试验机的水平方向的两个夹头与装置中的两个活塞杆连接通过控制材料试验机向活塞杆施加力，推动活塞杆运动，通过压缩试验缸与液压筒中的液压介质，为试件提供静水压力和轴向载荷实现多轴静水压与轴向载荷比例或非比例加载，且两者可独立或同步控制。

Description

基于双轴试验机的多轴静水压试验加载装置及方法
技术领域
本发明涉及一种多孔材料静水压多轴试验加载装置，具体涉及一种基于双轴试验机的多轴静水压试验加载装置及方法。
背景技术
多孔材料是一类广为使用而又具有巨大应用潜力的功能结构材料，其力学性能的研究对材料的设计、制备和应用有重要的指导意义，而静水压多轴试验是测量多孔材料力学性能与获得本构关系的重要途径。由于多轴加载试验的复杂性，比如试验中如何为试件提供高液压环境，如何实现静水压缩与轴向压缩的独立控制以及调节静水压与轴向压力使试件沿不同应力组合加载路径，目前国内外尚无一种成熟通用的多孔材料静水压多轴加载试验装置。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在提供一种基于双轴试验机的多轴静水压试验加载装置及方法，实现了静水压与轴向载荷的独立控制以及不同应力组合的同时加载。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种基于双轴试验机的多轴静水压试验加载装置，包括固定在试验机机体上的固定框架1，所述固定框架1上水平固定有位置相对的左液压腔室3和右液压腔室4，所述左液压腔室3和右液压腔室4中分别设置有与试验机轴向加载夹头连接的左活塞杆7和右活塞杆8，所述左液压腔室3和右液压腔室4底端分别开有左油孔5和右油孔6；还包括用于放置测量器件的试验缸9，所述试验缸9中底部放置载荷传感器承载台10，载荷传感器承载台10上放置多孔材料试件11，试验缸9顶部固连有试验缸盖12，试验缸盖12上放置有液压筒14，液压筒14内设置有轴向载荷加载杆15，轴向载荷加载杆15的上端活塞在液压筒14中滑行，下端活塞与多孔材料试件11接触，所述试验缸盖12上开有试验缸油孔16，液压筒14上端开有一个液压筒油孔17，所述试验缸油孔16与左液压腔室3的左油孔5通过第一油管18连接，液压筒油孔17与右液压腔室4的右油孔6通过第二油管19连接；所述左液压腔室3、右液压腔室4和试验缸9内以及液压筒14与轴向载荷加载杆15之间均灌满了液压介质。
进一步地，所述固定框架1由两块横向板和一块竖直板组成，通过螺栓连接固定在试验机机体上，左液压腔室3和右液压腔室4通过螺栓水平固定在竖直板。
上述所述装置的加载方法，加载之前将多孔材料试件11密封好放置在载荷传感器承载台10与轴向载荷加载杆15之间，然后将液压介质通过油孔灌入左液压腔室3、右液压腔室4、液压筒14以及试验缸9中，排尽其中空气，使液压介质充满腔室与缸体内，并密封好各连接部位；左活塞杆7和右活塞杆8分别与试验机轴向加载夹头连接；通过控制材料试验机施加力，推动左活塞杆7向里运动，左液压腔室3与试验缸9中的液压介质受压缩，体积变小，试验缸9中的压强升高，为多孔材料试件11提供静水压压力；同样地，右液压腔室4中的右活塞杆8受试验机载荷向里运动，液压筒14中液压介质被压缩，体积减小，压强升高，会对轴向载荷加载杆15施加轴向压力，而轴向载荷加载杆15与多孔材料试件11紧密接触，为多孔材料试件11提供轴向载荷；通过控制材料试验机的加载力，推动活塞杆运动，即实现多轴静水压与轴向载荷比例或非比例加载，且两者能够独立或同步控制。
本发明与现有装置相比，具有如下优点：
1)本发明装置是基于试验机构建的多孔材料静水压多轴试验加载装置，它通过试验机推动液压腔室中的活塞杆为多孔材料提供静水压环境和轴向载荷，实现了静水压力和轴向载荷同步控制，以及不同比例的加载方式。
2)该装置采用标准试验机驱动简单的机械活塞机构产生压力，控制试验机输出位移即可调节压力，不需要复杂的液压系统及控制系统，结构简单。
3)与独立的液压泵加载设备相比，该装置利用通用的材料试验机推动活塞杆产生压力，具有很高的压力调节响应速度。
4)通过试验机的加载控制，在不改变加载载荷量程的条件下，具有更高的加载精度。
5)对液压介质无特殊要求：常用的液压系统一般采用液压油作为压力介质，相比之下本装置不需要复杂的加压泵，因此对加压介质没有特殊要求，可用水替代液压油，更为清洁。
附图说明
附图为本发明结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步的详细叙述。
如附图所示，本发明一种基于双轴试验机的多轴静水压试验加载装置，包括一固定框架1，它由两块横向板和一块竖直板组成，通过螺栓连接固定在试验机机体上。在竖直板上通过四个螺栓口2将左液压腔室3与右液压腔室4固定安置好，左液压腔室3与右液压腔室4底端各开了一个左油孔5和右油孔6。左液压腔室3中有一个左活塞杆7，右液压腔室4中有一个右活塞杆8；一用于放置测量器件的试验缸9，试验缸9中底端放置载荷传感器承载台10，在载荷传感器承载台10上放置多孔材料试件11，试验缸盖12和试验缸通过六个螺栓口13固定安置，试验缸盖12上放置了一个液压筒14，液压筒14中含一个轴向载荷加载杆15，轴向加载杆15上端活塞在液压筒14中滑行，下端活塞与多孔材料试件11接触。试验缸盖12上开有一个油孔16，液压筒11上端开有一个油孔17，试验缸盖12与左液压腔室3通过油管18连接，液压筒14与右液压腔室4通过油管19连接。
如附图所示，本发明装置的加载方法为：加载之前将多孔材料试件11密封好放置在载荷传感器承载台10与轴向载荷加载杆15之间，然后将液压介质通过油孔灌入左液压腔室3、右液压腔室4、液压筒14以及试验缸9，排尽其中空气，使液压介质充满腔室与缸体内，并密封好各连接部位。左右液压腔室中的左活塞杆7和右活塞杆8分别与试验机轴向加载夹头连接。通过控制材料试验机施加力，推动左活塞杆7向里运动，左液压腔室3与试验缸9中的液压介质受压缩，体积变小，试验缸9中的压强升高，为多孔材料试件11提供静水压压力；同样地，右液压腔室4中的右活塞杆8受试验机载荷向里运动，液压筒14中液压介质被压缩，体积减小，压强升高，会对轴向载荷加载杆15施加轴向压力，而轴向载荷加载杆15与多孔材料试件11紧密接触，为多孔材料试件11提供轴向载荷。通过控制材料试验机的加载力，推动活塞杆运动，即可实现多轴静水压与轴向载荷比例或非比例加载，且两者可独立或同步控制。

Claims (2)

1.基于双轴试验机的多轴静水压试验加载装置的加载方法，所述加载装置包括固定在试验机机体上的固定框架(1)，所述固定框架(1)上水平固定有位置相对的左液压腔室(3)和右液压腔室(4)，所述左液压腔室(3)和右液压腔室(4)中分别设置有与试验机轴向加载夹头连接的左活塞杆(7)和右活塞杆(8)，所述左液压腔室(3)和右液压腔室(4)底端分别开有左油孔(5)和右油孔(6)；还包括用于放置测量器件的试验缸(9)，所述试验缸(9)中底部放置载荷传感器承载台(10)，载荷传感器承载台(10)上放置多孔材料试件(11)，试验缸(9)顶部固连有试验缸盖(12)，试验缸盖(12)上放置有液压筒(14)，液压筒(14)内设置有轴向载荷加载杆(15)，轴向载荷加载杆(15)的上端活塞在液压筒(14)中滑行，下端活塞与多孔材料试件(11)接触，所述试验缸盖(12)上开有试验缸油孔(16)，液压筒(14)上端开有一个液压筒油孔(17)，所述试验缸油孔(16)与左液压腔室(3)的左油孔(5)通过第一油管(18)连接，液压筒油孔(17)与右液压腔室(4)的右油孔(6)通过第二油管(19)连接；所述左液压腔室(3)、右液压腔室(4)和试验缸(9)内以及液压筒(14)与轴向载荷加载杆(15)之间均灌满了液压介质；
其特征在于：所述加载方法为：加载之前将多孔材料试件(11)密封好放置在载荷传感器承载台(10)与轴向载荷加载杆(15)之间，然后将液压介质通过油孔灌入左液压腔室(3)、右液压腔室(4)、液压筒(14)以及试验缸(9)中，排尽其中空气，使液压介质充满腔室与缸体内，并密封好各连接部位；左活塞杆(7)和右活塞杆(8)分别与试验机轴向加载夹头连接；通过控制材料试验机施加力，推动左活塞杆(7)向里运动，左液压腔室(3)与试验缸(9)中的液压介质受压缩，体积变小，试验缸(9)中的压强升高，为多孔材料试件(11)提供静水压压力；同样地，右液压腔室(4)中的右活塞杆(8)受试验机载荷向里运动，液压筒(14)中液压介质被压缩，体积减小，压强升高，会对轴向载荷加载杆(15)施加轴向压力，而轴向载荷加载杆(15)与多孔材料试件(11)紧密接触，为多孔材料试件(11)提供轴向载荷；通过控制材料试验机的加载力，推动活塞杆运动，即实现多轴静水压与轴向载荷比例或非比例加载，且两者能够独立或同步控制。
2.根据权利要求1所述的加载方法，其特征在于：所述固定框架(1)由两块横向板和一块竖直板组成，通过螺栓连接固定在试验机机体上，左液压腔室(3)和右液压腔室(4)通过螺栓水平固定在竖直板。
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