CN110441170B - 单轴双向同步控制电磁加载动态剪切试验装置和测试方法 - Google Patents

单轴双向同步控制电磁加载动态剪切试验装置和测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种单轴双向同步控制电磁加载动态剪切试验装置和测试方法，单轴双向同步控制电磁加载动态剪切试验装置包括支撑平台、加载杆件系统、电磁脉冲发射系统、法向压力伺服控制加载系统、数据监测与采集系统。基于本发明所述试验装置，可以开展接近实际工况条件下的恒定法向压力的岩石类材料动态剪切试验研究，并且可根据试验需要，选用不同试验尺寸大小的完整岩石类试样或含单一结构面的节理岩石类试样开展应变率为101~103s‑1条件下的动态剪切力学特性和剪切破坏规律研究，从而可为岩体工程和结构工程等的设计、施工、防护以及安全性和稳定性评估提供重要的理论基础和技术支持。

Description

单轴双向同步控制电磁加载动态剪切试验装置和测试方法
技术领域
本发明属于固体材料或结构面动态剪切力学特性和破裂规律研究领域。更具体地说，涉及一种用于岩石、混凝土、聚合物等固体材料或结构面动态剪切强度和动态剪切破坏规律研究的单轴双向同步控制电磁加载动态剪切试验装置和测试方法。
背景技术
了解并掌握固体材料，尤其是岩石和混凝土材料的剪切力学特性及其剪切破坏规律，对于建筑工程、结构工程以及岩石工程等现代大型土木工程设计、施工、运营以及安全性和稳定性评估起着十分重要的作用。目前用于测试岩石类材料剪切力学特性和破坏规律的方法主要为基于静态或准静态加载方式的恒定法向压力或刚度的直接剪切试验。事实上，在土木工程领域，工程结构不仅承受静态剪切荷载的作用，而且常常遭受动态剪切荷载(例如爆炸波和地震波)的作用而发生动态剪切失稳破坏。例如常见的岩土边坡因地震作用发生动态剪切失稳破坏而导致滑坡、泥石流等灾害产生。因此，了解并掌握岩石类材料在101～103s-1应变率作用下的动态剪切力学特性及其破坏规律则显得十分必要。目前，关于固体材料动态剪切力学特性和剪切破坏规律测试装置和方法的报道非常有限。近年来报道的基于一维霍普金森压杆系统利用同心圆柱型试样和双面切缝试样测试岩石材料动态剪切强度的方法，虽然一定程度上填补了以往岩石类材料高应变率作用下的动态剪切力学特性测试的空白，但是利用上述报道方法开展岩石类材料动态剪切力学特性测试时，存在诸多无法避免的缺陷和不足。例如，采用钻孔方式加工同心圆柱型试样的两端同心圆切缝时难以保证切缝的同心度，容易导致因加工精度不高而影响测试结果；另外，采用同心圆柱型试样开展岩石材料动态剪切强度测试时，因剪切面位于试样里面而无法利用高速摄影仪器实时观测岩石动态剪切破坏过程。而采用双面切缝试样测试岩石材料动态剪切强度虽然解决了岩石材料动态剪切破坏过程无法实时观测分析的缺陷，但是利用该方法测试时，无法实现恒定法向压力剪切，使得测试过程与真实工况相差较大，容易导致测试结果偏大。此外，采用上述两种方式进行测试时，所用岩石材料的尺寸都较小，通常试样等效直径均小于或等于50mm，难以采用尺寸较大岩石试样或者含有节理面的岩石试样开展动态剪切力学特性与剪切破坏规律研究。因此，现有技术还有待改进。
发明内容
发明目的：为解决现有实验装置及测试方法无法开展接近于实际情况下的较大尺度(例如试样长×宽＝150mm*100mm)岩石类材料在高应变率(101～103s-1)加载条件下的动态剪切力学特性和剪切破坏规律研究的技术难题，本发明提出一种单轴双向同步控制电磁加载动态剪切试验装置和测试方法，可以有效弥补基于现有霍普金森压杆开展的岩石动态剪切实验研究的缺陷。基于本发明所述试验装置，可以开展接近实际工况条件下的恒定法向压力的岩石类材料动态剪切试验研究，并且可根据试验需要，选用不同试验尺寸大小的完整岩石类试样或含单一结构面的节理岩石类试样开展应变率为101～103s-1条件下的动态剪切力学特性和剪切破坏规律研究，从而可为岩体工程和结构工程等的设计、施工、防护以及安全性和稳定性评估提供重要的理论基础和技术支持。
发明技术方案：单轴双向同步控制电磁加载动态剪切试验装置包括支撑平台、加载杆件系统、电磁脉冲发射系统、法向压力伺服控制加载系统、数据监测与采集系统。
支撑平台为整个试验装置提供基础支撑平台的作用，承接整个装置的自重以及测试时的动静荷载冲击作用。加载杆件系统包括满足不同试验需求的同等材质和尺寸以及加工精度的左侧和右侧应力波加载杆，起到传递并为测试试样施加动态剪切荷载的作用。电磁脉冲发射系统包括同等材质、型号和加工精度的左侧和右侧电磁脉冲激发腔以及电磁脉冲发射控制系统，起到为测试试样提供动态剪切脉冲荷载的作用。法向压力伺服控制加载系统包括液压加载油缸、作动器、基座以及法向压力伺服控制系统，起到为测试试样提供恒定法向压力的作用。法向压力伺服控制加载系统的功能为程序化控制油源系统的加载、保持和卸载，可确保法向静态压力在动态剪切过程保持恒定。数据监测与采集系统包括应变片、惠斯通电桥、应变信号放大器、多通道高速同步记录仪以及计算机，起到测试过程实时监测、记录和存储剪切动态响应数据的作用。
为了解决现有技术中问题，本发明提供了一种单轴双向同步控制电磁加载动态剪切试验装置，包括支撑平台、左侧电磁脉冲激发腔、左侧电磁脉冲激发腔支座、左侧应力波加载杆、应力波加载杆支座、右侧电磁脉冲激发腔、右侧电磁脉冲激发腔支座、右侧应力波加载杆、底板、顶板、支撑柱、液压加载装置、作动器、基座、测试试样及应变片；
试验装置以测试试样为中心，布置于其左右两侧，左侧动态剪切加载装置包括左侧电磁脉冲激发腔、左侧电磁脉冲激发腔支座、左侧应力波加载杆和应力波加载杆支座，其中左侧电磁脉冲激发腔安置于左侧电磁脉冲激发腔支座上，左侧电磁脉冲激发腔和左侧电磁脉冲激发腔支座能够在支撑平台上沿加载杆轴向移动并固定在满足试验需求的位置处；左侧应力波加载杆平放在应力波加载杆支座的卡槽内，并能够在支座卡槽内自由的左右滑动；左侧应力波加载杆的入射端与左侧电磁脉冲激发腔的右侧应力波输出端面自由接触，将应力波传入至左侧应力波加载杆，随后应力波沿着杆轴线方向向测试试样传播并对其进行从左往右施加动态剪切荷载；
右侧动态剪切加载装置包括右侧电磁脉冲激发腔、右侧电磁脉冲激发腔支座、右侧应力波加载杆以及应力波加载杆支座，其中右侧电磁脉冲激发腔安置于右侧电磁脉冲激发腔支座上，右侧电磁脉冲激发腔和右侧电磁脉冲激发腔支座能够在支撑平台上沿加载杆轴向移动并固定在满足试验需求的位置处；右侧应力波加载杆平放在应力波加载杆支座的卡槽内，并能够在支座卡槽内自由的左右滑动；右侧应力波加载杆的入射端与右侧电磁脉冲激发腔的左侧应力波输出端面自由接触，将应力波传入至右侧应力波加载杆，随后应力波沿着杆轴线方向向测试试样传播并对其进行从右往左施加动态剪切荷载；
法向压力伺服控制加载系统包括底板、顶板、支撑柱、液压加载装置、作动器和基座，其中底板和顶板通过支撑柱连接起来构成法向压力伺服控制加载装置的加载框架系统，液压加载装置固定在顶板上，作动器与液压加载装置连接，用于将液压加载装置提供的油压传递至测试试样的上表面，基座位于底板上，用于安放测试试样，并且基座与作动器一起构成一组作用力和反作用力结构，分别对测试试样从下表面和上表面施加静态法向压力；
所述应变片分别粘贴于左侧应力波加载杆和右侧应力波加载杆的上下表面。
作为本发明的进一步改进，还包括信号放大器、数据记录仪和计算机，动态剪切测试时，应变片将左侧应力波加载杆和右侧应力波加载杆上分别监测到的应变信号通过屏蔽导线经由惠斯通电桥传输至信号放大器，应变信号经由信号放大器放大后通过屏蔽导线输出至数据记录仪进行记录和存储，最终通过数据线将应变信号数据由数据记录仪输出至计算机上进行分析处理。
作为本发明的进一步改进，其中底板和顶板通过四根圆柱状支撑柱连接起来构成法向压力伺服控制加载装置的加载框架系统。
作为本发明的进一步改进，液压加载装置固定在顶板的中心位置，基座位于底板的正中央。
作为本发明的进一步改进，所述应变片分别粘贴于左侧应力波加载杆和右侧应力波加载杆的上下表面中心位置处。
单轴双向同步控制电磁加载动态剪切试验测试方法，其利用上述任意一项所述的试验装置，进行以下操作：
将加工并打磨好的测试试样安置于基座上，将左侧应力波加载杆平放在加载杆支座的卡槽内，并确保左侧应力波加载杆可在卡槽内自由的左右滑动，随后将左侧应力波加载杆的右侧加载端面与测试试样左侧动态剪切加载面的下半截面对齐并充分贴合在一起，同时将左侧电磁脉冲激发腔安置于左侧电磁脉冲激发腔支座上，并将二者调节至左侧应力波加载杆的末端，以使左侧电磁脉冲激发腔的右侧应力波输出端面与左侧应力波加载杆的入射应力波加载端面对齐并充分贴合在一起；
将右侧应力波加载杆平放在加载杆支座的卡槽内，并确保右侧应力波加载杆可在卡槽内自由的左右滑动，随后将右侧应力波加载杆的左侧加载端面与测试试样右侧动态剪切加载面的上半截面对齐并充分贴合在一起，同时将右侧电磁脉冲激发腔安置于右侧电磁脉冲激发腔支座上，并将二者调节至右侧应力波加载杆的末端，以使右侧电磁脉冲激发腔的左侧应力波输出端面与右侧应力波加载杆的入射应力波加载端面对齐并充分贴合在一起；
根据试验设定法向压力值，通过法向液压加载伺服控制系统调节液压加载装置驱动作动器在测试试样上表面根据设定加载速率施加静态法向压力，待法向压力达到设定值并保持稳定后，操作电磁脉冲激发控制系统驱动左侧电磁脉冲激发腔和右侧电磁脉冲激发腔同步激发并输出试验设定幅值和持续时长的入射应力波，入射应力波随后沿左右两侧加载杆向测试试样传播并对其进行动态剪切加载；
加载过程通过粘贴在左右两侧加载杆的应变片，实时监测杆中入射应变信号和反射应变信号，当利用应变片所监测到的应变信号数据显示动态剪切过程带单一节理面的测试试样左右两端面所施加的动态剪切荷载基本一致时，认为带单一节理面的花岗岩动态剪切过程达到了应力平衡状态，根据一维应力波传播理论，利用应变片所监测的应变数据，按照下述公式进行计算，获取测试试样在试验设定法向压力下的动态剪切强度τ(t)：
其中，E和A分别为应力波加载杆的弹性模量与杆的横截面面积；As为测试试样的剪切面面积，ε左入射和ε左反射分别为应变片从左侧应力波加载杆上监测的入射应变信号和反射应变信号，ε右入射和ε右反射分别为应变片从右侧应力波加载杆上监测的入射应变信号和反射应变信号。
作为本发明的进一步改进，所述动态剪切加载过程，法向静态压力在法向液压加载伺服控制系统的调控下保持恒定不变，从而实现恒定法向压力的动态剪切加载试验。
作为本发明的进一步改进，测试试样安置于基座的表面正中心。
作为本发明的进一步改进，动态剪切加载过程，利用超高速摄像仪以每秒拍摄10至100万帧相片的速率对测试试样剪切面侧面进行实时拍摄节理面动态剪切破坏过程，将其用于分析测试试样的动态剪切破裂规律。
作为本发明的进一步改进，加载过程通过粘贴在左右两侧加载杆中心位置处的应变片实时监测杆中入射应变信号和反射应变信号，并将其通过屏蔽导线经由惠斯通电桥传输至信号放大器，应变信号经由信号放大器放大后通过屏蔽导线输出至数据记录仪进行记录和存储，最终再通过数据线将应变信号数据由数据记录仪输出至计算机上进行分析处理。
本发明的有益效果是：
单轴双向同步控制电磁加载动态剪切试验装置的应力波加载杆为矩形截面杆，配备有不同尺寸大小的应力波加载杆件，可用于开展不同尺寸大小的岩石类完整试样或含有单一节理的岩石类节理试样的动态剪切试验，弥补了现有装置无法开展较大尺寸岩体类试样动态剪切力学特性和破坏规律研究的缺陷。
单轴双向同步控制电磁加载动态剪切试验装置的电磁脉冲应力波激发系统可精确控制并重复产生不同幅值大小和持续时长的入射应力波，解决了现有基于传统霍普金森杆装置的动态剪切试验难以精确控制并重复产生入射应力波的难题，并且双向电磁脉冲激发腔同步激发和加载入射应力波，不仅能确保动态剪切过程试样两端所受荷载相等，还能够大幅缩短试样测试过程达到动态剪切应力平衡时间，使得测试结果更加可靠。
单轴双向同步控制电磁加载动态剪切试验装置和测试方法所用测试试样为长方体或者立方体形状，并且测试试样可为完整岩石类试样或者含有单一节理面的节理岩石类试样，动态剪切过程试样前后端面(即剪切侧面)为临空自由面，可利用高速摄影仪器实时拍摄剪切侧面动态剪切裂纹起裂、扩展和贯通过程，解决了采用传统同心圆柱体试样无法监测剪切裂纹扩展规律的缺陷。
单轴双向同步控制电磁加载动态剪切试验装置和测试方法的法向压力伺服控制加载系统可实现法向静态压力伺服控制加载并且能够实现不同法向应力条件下恒定法向应力的动态剪切试验，弥补了现有动态剪切装置无法开展恒定法向应力的动态剪切试验，使得岩石类试样动态剪切试验研究更加接近真实工况。
附图说明
图1单轴双向同步控制电磁加载动态剪切试验装置三维图；
图2单轴双向同步控制电磁加载动态剪切试验装置正视图；
图3单轴双向电磁控制同步加载应力波传播示意图；
图4应力波加载杆支座三维图；
图5应力波加载杆与完整剪切试样加载端面接触三维图；
图6应力波加载杆与带单一节理面剪切试样加载端面接触三维图。
图中标号对应部件名称如下：
1-支撑平台，2-左侧电磁脉冲激发腔，3-左侧电磁脉冲激发腔支座，4-左侧应力波加载杆，5-应力波加载杆支座，6-右侧电磁脉冲激发腔，7-右侧电磁脉冲激发腔支座，8-右侧应力波加载杆，9-底板，10-顶板，11-支撑柱，12-液压加载装置，13-作动器，14-基座，15-测试试样，16-应变片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
最佳实施方式1
图1为单轴双向同步控制电磁加载动态剪切试验装置三维图，包括支撑平台、加载杆件系统、电磁脉冲发射系统、法向压力伺服控制加载系统、数据监测与采集系统。测试装置以测试试样15为中心，布置于其左右两侧，左侧动态剪切加载装置包括左侧电磁脉冲激发腔2、左侧电磁脉冲激发腔支座3、左侧应力波加载杆4和应力波加载杆支座5，其中左侧电磁脉冲激发腔2安置于左侧电磁脉冲激发腔支座3上，左侧电磁脉冲激发腔2和左侧电磁脉冲激发腔支座3可在支撑平台1上沿加载杆轴向移动并固定在满足试验需求的位置处；左侧应力波加载杆4平放在应力波加载杆支座5的卡槽内，并可在支座卡槽内自由的左右滑动；左侧应力波加载杆4的入射端(即杆左侧端面)与左侧电磁脉冲激发腔2的右侧应力波输出端面自由接触，将应力波传入至左侧应力波加载杆，随后应力波沿着杆轴线方向向测试试样传播并对其进行从左往右施加动态剪切荷载。
右侧动态剪切加载装置包括右侧电磁脉冲激发腔6、右侧电磁脉冲激发腔支座7、右侧应力波加载杆8以及应力波加载杆支座5，其中右侧电磁脉冲激发腔6安置于右侧电磁脉冲激发腔支座7上，右侧电磁脉冲激发腔6和右侧电磁脉冲激发腔支座7可在支撑平台1上沿加载杆轴向移动并固定在满足试验需求的位置处；右侧应力波加载杆8平放在应力波加载杆支座5的卡槽内，并可在支座卡槽内自由的左右滑动；右侧应力波加载杆8的入射端(即杆右侧端面)与右侧电磁脉冲激发腔6的左侧应力波输出端面自由接触，将应力波传入至右侧应力波加载杆，随后应力波沿着杆轴线方向向测试试样传播并对其进行从右往左施加动态剪切荷载。
法向压力伺服控制加载系统包括底板9、顶板10、支撑柱11、液压加载装置12、作动器13和基座14，其中底板9和顶板10通过四根圆柱状支撑柱11连接起来构成法向压力伺服控制加载装置的加载框架系统，液压加载装置12固定在顶板10的中心位置，二者焊接为一整体结构，作动器13与液压加载装置12连接，用于将液压加载装置提供的油压传递至测试试样15的上表面，基座14位于底板9的正中央，用于安放测试试样15，并且与作动器13一起构成一组作用力和反作用力结构，分别对测试试样15从下表面和上表面施加静态法向压力。
数据监测与采集系统包括应变片16(例如电阻应变片)、信号放大器、数据记录仪和计算机，其中应变片16分别粘贴于左侧应力波加载杆4和右侧应力波加载杆8的上下表面中心位置处，动态剪切测试时，应变片16将左侧和右侧应力波加载杆4和8上分别监测到的应变信号通过屏蔽导线经由惠斯通电桥传输至信号放大器，应变信号经由信号放大器放大后通过屏蔽导线输出至数据记录仪进行记录和存储，最终通过数据线将应变信号数据由数据记录仪输出至计算机上进行分析处理。
根据一维应力波传播理论，当利用应变片16所监测到的数据表面动态剪切过程测试试样左右两端面所施加的动态剪切荷载基本一致时，可认为试样动态剪切过程达到了应力平衡状态，从而利用应变片16所监测的应变数据，可按照下述公式进行计算，获取岩石类材料在试验设定法向压力下的动态剪切强度τ(t)。
其中，E和A分别为应力波加载杆的弹性模量与杆的横截面面积；As为测试试样的剪切面面积；ε左入射和ε左反射分别为应变片从左侧应力波加载杆上监测的入射应变信号和反射应变信号，ε右入射和ε右反射分别为应变片从右侧应力波加载杆上监测的入射应变信号和反射应变信号，其中单轴双向电磁控制同步加载应力波传播示意图如图3所示。
最佳实施方式2
将加工并打磨好的长宽高均为100mm的立方体红砂岩(即测试试样15)安置于基座14的表面正中心，将长度为2m、宽度和高度分别为100mm和50mm的TC21钛合金左侧应力波加载杆4平放在应力波加载杆支座5的卡槽内，并确保左侧应力波加载杆4可在卡槽内自由的左右滑动，随后将左侧应力波加载杆4的右侧加载端面与立方体红砂岩(即测试试样15)左侧动态剪切加载面的下半截面对齐并充分贴合在一起，同时将左侧电磁脉冲激发腔2安置于左侧电磁脉冲激发腔支座3上，并将二者调节至左侧应力波加载杆4的末端，以使左侧电磁脉冲激发腔2的右侧应力波输出端面与左侧应力波加载杆4的入射应力波加载端面对齐并充分贴合在一起；同理，将长度为2m，宽度和高度分别为100mm和50mm的TC21钛合金右侧应力波加载杆8平放在应力波加载杆支座5的卡槽内，并确保右侧应力波加载杆8可在卡槽内自由的左右滑动，随后将右侧应力波加载杆8的左侧加载端面与立方体红砂岩(即测试试样15)右侧动态剪切加载面的上半截面对齐并充分贴合在一起，同时将右侧电磁脉冲激发腔6安置于右侧电磁脉冲激发腔支座7上，并将二者调节至右侧应力波加载杆8的末端，以使右侧电磁脉冲激发腔6的左侧应力波输出端面与右侧应力波加载杆8的入射应力波加载端面对齐并充分贴合在一起；随后根据试验设定法向压力值(例如5MPa)，通过法向液压加载伺服控制系统调节液压加载装置12驱动作动器13在测试试样15上表面根据设定加载速率施加静态法向压力，待法向压力达到设定值并保持稳定后，操作电磁脉冲激发控制系统驱动左侧电磁脉冲激发腔2和右侧电磁脉冲激发腔6同步激发并输出试验设定幅值(例如200MPa)和持续时长(例如400μs)的入射应力波，入射应力波随后沿左右两侧加载杆向立方体红砂岩(即测试试样15)传播并对其进行动态剪切加载；需要说明的是，动态剪切加载过程，法向静态压力在法向液压加载伺服控制系统的调控下保持恒定不变，从而实现恒定法向压力的动态剪切加载试验；加载过程通过粘贴在左右两侧加载杆中心位置处的应变片16，可实时监测杆中入射应变信号和反射应变信号，并将其通过屏蔽导线经由惠斯通电桥传输至信号放大器，应变信号经由信号放大器放大后通过屏蔽导线输出至数据记录仪进行记录和存储，最终再通过数据线将应变信号数据由数据记录仪输出至计算机上进行分析处理；此外，动态剪切加载过程，亦可利用超高速摄像仪(例如Kirana05M型超高速摄像仪)以每秒拍摄10至100万帧相片的速率对立方体红砂岩(即测试试样15)剪切面侧面进行实时拍摄动态剪切裂纹起裂、扩展和贯通过程，将其用于分析红砂岩动态剪切破裂规律。当利用应变片16所监测到的应变信号数据显示动态剪切过程立方体红砂岩(即测试试样15)左右两端面所施加的动态剪切荷载基本一致时，可认为立方体红砂岩动态剪切过程达到了应力平衡状态，根据一维应力波传播理论，利用应变片16所监测的应变数据，可按照下述公式进行计算，获取红砂岩材料在试验设定法向压力(例如5MPa)下的动态剪切强度τ(t)。
其中，E和A分别为应力波加载杆的弹性模量(107.8GPa)与杆的横截面面积(5000mm2)；As为测试试样的剪切面面积(10000mm2，红砂岩试样边长为100mm)；ε左入射和ε左反射分别为应变片从左侧应力波加载杆上监测的入射应变信号和反射应变信号，ε右入射和ε右反射分别为应变片从右侧应力波加载杆上监测的入射应变信号和反射应变信号。
最佳实施方式3
将加工并打磨好的长宽高分别为200mm、100mm和100mm的带单一节理面的花岗岩(即测试试样15)安置于基座14的表面正中心，将长度为2m，宽度和高度分别为100mm和50mm的TC21钛合金左侧应力波加载杆4平放在应力波加载杆支座5的卡槽内，并确保左侧应力波加载杆4可在卡槽内自由的左右滑动，随后将左侧应力波加载杆4的右侧加载端面与带单一节理面的花岗岩(即测试试样15)左侧动态剪切加载面的下半截面对齐并充分贴合在一起，同时将左侧电磁脉冲激发腔2安置于左侧电磁脉冲激发腔支座3上，并将二者调节至左侧应力波加载杆4的末端，以使左侧电磁脉冲激发腔2的右侧应力波输出端面与左侧应力波加载杆4的入射应力波加载端面对齐并充分贴合在一起；同理，将长度为2m，宽度和高度分别为100mm和50mm的TC21钛合金右侧应力波加载杆8平放在应力波加载杆支座5的卡槽内，并确保右侧应力波加载杆8可在卡槽内自由的左右滑动，随后将右侧应力波加载杆8的左侧加载端面与带单一节理面的花岗岩(即测试试样15)右侧动态剪切加载面的上半截面对齐并充分贴合在一起，同时将右侧电磁脉冲激发腔6安置于右侧电磁脉冲激发腔支座7上，并将二者调节至右侧应力波加载杆8的末端，以使右侧电磁脉冲激发腔6的左侧应力波输出端面与右侧应力波加载杆8的入射应力波加载端面对齐并充分贴合在一起；随后根据试验设定法向压力值(例如10MPa)通过法向液压加载伺服控制系统调节液压加载装置12驱动作动器13在带单一节理面的花岗岩(即测试试样15)上表面根据设定加载速率施加静态法向压力，待法向压力达到设定值并保持稳定后，操作电磁脉冲激发控制系统驱动左侧电磁脉冲激发腔2和右侧电磁脉冲激发腔6同步激发并输出试验设定幅值(例如300MPa)和持续时长(例如200μs)的入射应力波，入射应力波随后沿左右两侧加载杆向带单一节理面的花岗岩(即测试试样15)传播并对其进行动态剪切加载；需要说明的是，动态剪切加载过程，法向静态压力在法向液压加载伺服控制系统的调控下保持恒定不变，从而实现恒定法向压力的动态剪切加载试验；加载过程通过粘贴在左右两侧加载杆中心位置处的应变片16，可实时监测杆中入射应变信号和反射应变信号，并将其通过屏蔽导线经由惠斯通电桥传输至信号放大器，应变信号经由信号放大器放大后通过屏蔽导线输出至数据记录仪进行记录和存储，最终再通过数据线将应变信号数据由数据记录仪输出至计算机上进行分析处理；此外，动态剪切加载过程，亦可利用超高速摄像仪(例如Kirana05M型超高速摄像仪)以每秒拍摄10至100万帧相片的速率对带单一节理面的花岗岩(即测试试样15)剪切面侧面进行实时拍摄节理面动态剪切破坏过程，将其用于分析带单一节理面的花岗岩动态剪切破裂规律。当利用应变片16所监测到的应变信号数据显示动态剪切过程带单一节理面的花岗岩(即测试试样15)左右两端面所施加的动态剪切荷载基本一致时，可认为带单一节理面的花岗岩动态剪切过程达到了应力平衡状态，根据一维应力波传播理论，利用应变片16所监测的应变数据，可按照下述公式进行计算，获取带单一节理面的花岗岩试样在试验设定法向压力(例如10MPa)下的动态剪切强度τ(t)。
其中，E和A分别为应力波加载杆的弹性模量(107.8GPa)与杆的横截面面积(5000mm2)；As为测试试样的剪切面面积(20000mm2，带单一节理面的花岗岩剪切面长和宽分别为200mm和100mm)；ε左入射和ε左反射分别为应变片从左侧应力波加载杆上监测的入射应变信号和反射应变信号，ε右入射和ε右反射分别为应变片从右侧应力波加载杆上监测的入射应变信号和反射应变信号。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种单轴双向同步控制电磁加载动态剪切试验装置，其特征在于：
包括支撑平台(1)、左侧电磁脉冲激发腔(2)、左侧电磁脉冲激发腔支座(3)、左侧应力波加载杆(4)、应力波加载杆支座(5)、右侧电磁脉冲激发腔(6)、右侧电磁脉冲激发腔支座(7)、右侧应力波加载杆(8)、底板(9)、顶板(10)、支撑柱(11)、液压加载装置(12)、作动器(13)、基座(14)、测试试样(15)及应变片(16)，测试试样为长方体或者立方体形状，并且测试试样为完整岩石类试样或者含有单一节理面的节理岩石类试样；
试验装置以测试试样(15)为中心，布置于其左右两侧，左侧动态剪切加载装置包括左侧电磁脉冲激发腔(2)、左侧电磁脉冲激发腔支座(3)、左侧应力波加载杆(4)和应力波加载杆支座(5)，其中左侧电磁脉冲激发腔(2)安置于左侧电磁脉冲激发腔支座(3)上，左侧电磁脉冲激发腔(2)和左侧电磁脉冲激发腔支座(3)能够在支撑平台(1)上沿加载杆轴向移动并固定在满足试验需求的位置处；左侧应力波加载杆(4)平放在应力波加载杆支座(5)的卡槽内，并能够在支座卡槽内自由的左右滑动，将左侧应力波加载杆(4)的右侧加载端面与测试试样(15)左侧动态剪切加载面的下半截面对齐并充分贴合在一起；左侧应力波加载杆(4)的入射端与左侧电磁脉冲激发腔(2)的右侧应力波输出端面自由接触，将应力波传入至左侧应力波加载杆，随后应力波沿着杆轴线方向向测试试样传播并对其进行从左往右施加动态剪切荷载；
右侧动态剪切加载装置包括右侧电磁脉冲激发腔(6)、右侧电磁脉冲激发腔支座(7)、右侧应力波加载杆(8)以及应力波加载杆支座(5)，其中右侧电磁脉冲激发腔(6)安置于右侧电磁脉冲激发腔支座(7)上，右侧电磁脉冲激发腔(6)和右侧电磁脉冲激发腔支座(7)能够在支撑平台(1)上沿加载杆轴向移动并固定在满足试验需求的位置处；右侧应力波加载杆(8)平放在应力波加载杆支座(5)的卡槽内，并能够在支座卡槽内自由的左右滑动，将右侧应力波加载杆(8)的左侧加载端面与测试试样(15)右侧动态剪切加载面的上半截面对齐并充分贴合在一起；右侧应力波加载杆(8)的入射端与右侧电磁脉冲激发腔(6)的左侧应力波输出端面自由接触，将应力波传入至右侧应力波加载杆，随后应力波沿着杆轴线方向向测试试样传播并对其进行从右往左施加动态剪切荷载；
法向压力伺服控制加载系统包括底板(9)、顶板(10)、支撑柱(11)、液压加载装置(12)、作动器(13)和基座(14)，其中底板(9)和顶板(10)通过支撑柱(11)连接起来构成法向压力伺服控制加载装置的加载框架系统，液压加载装置(12)固定在顶板(10)上，作动器(13)与液压加载装置(12)连接，用于将液压加载装置提供的油压传递至测试试样(15)的上表面，基座(14)位于底板(9)上，用于安放测试试样(15)，并且基座(14)与作动器(13)一起构成一组作用力和反作用力结构，分别对测试试样(15)从下表面和上表面施加静态法向压力；
所述应变片(16)分别粘贴于左侧应力波加载杆(4)和右侧应力波加载杆(8)的上下表面。
2.根据权利要求1所述的单轴双向同步控制电磁加载动态剪切试验装置，其特征在于：还包括信号放大器、数据记录仪和计算机，动态剪切测试时，应变片(16)将左侧应力波加载杆(4)和右侧应力波加载杆(8)上分别监测到的应变信号通过屏蔽导线经由惠斯通电桥传输至信号放大器，应变信号经由信号放大器放大后通过屏蔽导线输出至数据记录仪进行记录和存储，最终通过数据线将应变信号数据由数据记录仪输出至计算机上进行分析处理。
3.根据权利要求1所述的单轴双向同步控制电磁加载动态剪切试验装置，其特征在于：其中底板(9)和顶板(10)通过四根圆柱状支撑柱(11)连接起来构成法向压力伺服控制加载装置的加载框架系统。
4.根据权利要求1所述的单轴双向同步控制电磁加载动态剪切试验装置，其特征在于：液压加载装置(12)固定在顶板(10)的中心位置，基座(14)位于底板(9)的正中央。
5.根据权利要求1所述的单轴双向同步控制电磁加载动态剪切试验装置，其特征在于：所述应变片(16)分别粘贴于左侧应力波加载杆(4)和右侧应力波加载杆(8)的上下表面中心位置处。
6.单轴双向同步控制电磁加载动态剪切试验测试方法，其特征在于：其利用权利要求1至5任意一项所述的试验装置，进行以下操作：
将加工并打磨好的测试试样(15)安置于基座(14)上，将左侧应力波加载杆(4)平放在加载杆支座(5)的卡槽内，并确保左侧应力波加载杆(4)可在卡槽内自由的左右滑动，随后将左侧应力波加载杆(4)的右侧加载端面与测试试样(15)左侧动态剪切加载面的下半截面对齐并充分贴合在一起，同时将左侧电磁脉冲激发腔(2)安置于左侧电磁脉冲激发腔支座(3)上，并将二者调节至左侧应力波加载杆(4)的末端，以使左侧电磁脉冲激发腔(2)的右侧应力波输出端面与左侧应力波加载杆(4)的入射应力波加载端面对齐并充分贴合在一起；
将右侧应力波加载杆(8)平放在加载杆支座(5)的卡槽内，并确保右侧应力波加载杆(8)可在卡槽内自由的左右滑动，随后将右侧应力波加载杆(8)的左侧加载端面与测试试样(15)右侧动态剪切加载面的上半截面对齐并充分贴合在一起，同时将右侧电磁脉冲激发腔(6)安置于右侧电磁脉冲激发腔支座(7)上，并将二者调节至右侧应力波加载杆(8)的末端，以使右侧电磁脉冲激发腔(6)的左侧应力波输出端面与右侧应力波加载杆(8)的入射应力波加载端面对齐并充分贴合在一起；
根据试验设定法向压力值，通过法向液压加载伺服控制系统调节液压加载装置(12)驱动作动器(13)在测试试样(15)上表面根据设定加载速率施加静态法向压力，待法向压力达到设定值并保持稳定后，操作电磁脉冲激发控制系统驱动左侧电磁脉冲激发腔(2)和右侧电磁脉冲激发腔(6)同步激发并输出试验设定幅值和持续时长的入射应力波，入射应力波随后沿左右两侧加载杆向测试试样(15)传播并对其进行动态剪切加载；
加载过程通过粘贴在左右两侧加载杆的应变片(16)，实时监测杆中入射应变信号和反射应变信号，当利用应变片(16)所监测到的应变信号数据显示动态剪切过程测试试样(15)左右两端面所施加的动态剪切荷载基本一致时，认为测试试样(15)动态剪切过程达到了应力平衡状态，根据一维应力波传播理论，利用应变片(16)所监测的应变数据，按照下述公式进行计算，获取测试试样在试验设定法向压力下的动态剪切强度τ(t)：
其中，E和A分别为应力波加载杆的弹性模量与杆的横截面面积；As为测试试样的剪切面面积，ε左入射和ε左反射分别为应变片从左侧应力波加载杆上监测的入射应变信号和反射应变信号，ε右入射和ε右反射分别为应变片从右侧应力波加载杆上监测的入射应变信号和反射应变信号。
7.根据权利要求6所述的单轴双向同步控制电磁加载动态剪切试验测试方法，其特征在于：动态剪切加载过程中，法向静态压力在法向液压加载伺服控制系统的调控下保持恒定不变，从而实现恒定法向压力的动态剪切加载试验。
8.根据权利要求6所述的单轴双向同步控制电磁加载动态剪切试验测试方法，其特征在于：测试试样(15)安置于基座(14)的表面正中心。
9.根据权利要求6所述的单轴双向同步控制电磁加载动态剪切试验测试方法，其特征在于：动态剪切加载过程中，利用超高速摄像仪以每秒拍摄10至100万帧相片的速率对测试试样(15)剪切面侧面进行实时拍摄节理面动态剪切破坏过程，将其用于分析测试试样(15)的动态剪切破裂规律。
10.根据权利要求6所述的单轴双向同步控制电磁加载动态剪切试验测试方法，其特征在于：加载过程通过粘贴在左右两侧加载杆中心位置处的应变片(16)实时监测杆中入射应变信号和反射应变信号，并将其通过屏蔽导线经由惠斯通电桥传输至信号放大器，应变信号经由信号放大器放大后通过屏蔽导线输出至数据记录仪进行记录和存储，最终再通过数据线将应变信号数据由数据记录仪输出至计算机上进行分析处理。
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112067469B (zh) * 2020-08-18 2022-03-08 东南大学 一种适用于不同边界条件的岩石节理动态剪切实验装置
CN112067468B (zh) * 2020-08-18 2022-03-11 东南大学 一种考虑不同边界条件的岩石节理动态剪切实验方法
CN112945757A (zh) * 2021-03-05 2021-06-11 中建海外有限公司 一种疲劳试验的剪切装置
CN113075027B (zh) * 2021-04-27 2022-05-31 长沙理工大学 一种测定土体模型动态弹性模量的试验装置及方法
CN113281195B (zh) * 2021-05-26 2023-03-28 太原理工大学 基于霍普金森压杆系统的胶连动态剪切测试装置及方法
CN113484160B (zh) * 2021-06-04 2024-07-09 西北工业大学 非同轴双向同步压缩加载装置及其方法
CN113504131B (zh) * 2021-07-09 2022-06-14 中国矿业大学 一种测试岩石不同法向应力下ii型动态断裂韧度的测试系统及试验方法
CN113702195A (zh) * 2021-07-15 2021-11-26 深圳大学 一种动静组合双向电磁加载压剪实验装置及测试方法
CN113702176A (zh) * 2021-07-15 2021-11-26 深圳大学 一种双向电磁加载动态压剪实验装置及测试方法
CN113702200A (zh) * 2021-07-15 2021-11-26 深圳大学 一种温压耦合双向电磁加载动态压剪实验装置及测试方法
CN114005347B (zh) * 2021-11-03 2022-08-23 天津大学 研究地震动态触发的实验装置与方法
CN114544391B (zh) * 2022-01-21 2024-01-02 深圳大学 高温环境固体材料动态拉剪力学特性测试装置及测试方法
CN114544358B (zh) * 2022-01-26 2023-07-18 深圳大学 一种岩石类固体材料动静组合拉剪实验装置及测试方法
CN114544357B (zh) * 2022-01-26 2024-01-02 深圳大学 一种固体材料动静组合拉剪强度测试试验装置及测试方法
CN116698626B (zh) * 2023-06-08 2024-05-28 华中科技大学 基于霍普金森压杆的单脉冲高应变率拉伸试验装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105973722A (zh) * 2016-07-26 2016-09-28 山东科技大学 岩体不连续面恒定法向刚度剪切试验装置及其试验方法
CN106442115A (zh) * 2016-09-18 2017-02-22 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所 复杂应力下岩石节理超声实验装置及其控制系统
KR101727405B1 (ko) * 2015-10-28 2017-05-02 전북대학교산학협력단 Shpb 충격시험 전용 삼축 압축셀 및 이를 이용한 동적 삼축 전단 시험기법
CN107796711A (zh) * 2017-09-20 2018-03-13 天津大学 一种用于测试完整试样和结构面动态剪切强度的方法
CN108519296A (zh) * 2018-03-27 2018-09-11 西北工业大学 一种材料动态力学参数获取装置及方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7191663B2 (en) * 2003-12-12 2007-03-20 Bj Services Company Testing apparatus and method of deriving Young's modulus from tensile stress/strain relationships
DE102004011099B3 (de) * 2004-03-06 2005-12-08 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zum Prüfen von Stoffeigenschaften hinsichtlich Zugscherbelastungen, insbesondere zur Prüfung von Klebstoffen
US8960013B2 (en) * 2012-03-01 2015-02-24 Halliburton Energy Services, Inc. Cement testing
CN104048883B (zh) * 2014-03-03 2016-08-17 四川大学 测试脆性材料动态剪切断裂韧度的方法及其实施装置
CN104535409B (zh) * 2015-01-08 2017-12-08 中国矿业大学 一种真三轴多场多相耦合动力学试验系统及方法
CN106290012A (zh) * 2016-09-06 2017-01-04 四川大学 一种冲击载荷下i型裂纹动态止裂韧度测试方法
CN108519283A (zh) * 2018-03-27 2018-09-11 西北工业大学 一种材料动态力学参数获取装置及方法
CN210893972U (zh) * 2019-07-17 2020-06-30 深圳大学 单轴双向同步控制电磁加载动态剪切试验装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101727405B1 (ko) * 2015-10-28 2017-05-02 전북대학교산학협력단 Shpb 충격시험 전용 삼축 압축셀 및 이를 이용한 동적 삼축 전단 시험기법
CN105973722A (zh) * 2016-07-26 2016-09-28 山东科技大学 岩体不连续面恒定法向刚度剪切试验装置及其试验方法
CN106442115A (zh) * 2016-09-18 2017-02-22 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所 复杂应力下岩石节理超声实验装置及其控制系统
CN107796711A (zh) * 2017-09-20 2018-03-13 天津大学 一种用于测试完整试样和结构面动态剪切强度的方法
CN108519296A (zh) * 2018-03-27 2018-09-11 西北工业大学 一种材料动态力学参数获取装置及方法

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