CN111006941A - 一种真三轴试验力转变形及峰后扰动自动化控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及真三轴岩石力学试验机控制技术领域，提供一种真三轴试验力转变形及峰后扰动自动化控制方法。首先编写控制对话框；然后输入力加载速率、力转变形控制速率、扰动时机应力值占峰值强度的百分比，并根据力加载速率对岩石试样进行加载；接着根据最小主应力方向变形数据Di及采样时间数据Ti计算最小主应力方向变形速率vi，在vi≥a时对岩石试样进行力转最小主应力方向变形控制；最后，根据最大主应力方向应力数据Sj计算最大主应力方向应力变化值detaj，在detaj＜0时计算ratioj，在ratioj≥1‑b时对岩石试样施加峰后扰动。本发明能够提高力转变形及峰后扰动控制的自动化程度、精度和效率。

Description

一种真三轴试验力转变形及峰后扰动自动化控制方法
技术领域
本发明涉及真三轴岩石力学试验机控制技术领域，特别是涉及一种真三轴试验力转变形及峰后扰动自动化控制方法。
背景技术
在进行常规三轴试验或者真三轴岩石力学试验时，目前的加载控制方法主要有力控制、变形控制、力转变形控制三种。岩石力学压缩试验全过程采用力控制方法无法获得峰后的应力应变曲线。若全过程采用变形控制方法则试验时间过长。为了获得岩石峰后曲线同时缩短试验时长，一般采用力转变形控制方法，在峰前弹性段采用力控制等到塑性段转为变形控制。目前大部分力转变形控制的转变时机都是根据最小主应力方向的变形速率人为判断，即对最小主应变进行观察，等应变时间曲线斜率到达一定数值时按照该斜率进行变形控制。这种方法需要试验操作人员不停的对曲线进行求斜率操作，自动化程度较低。
同时随着岩石力学试验设备的发展，现有设备希望更多的模拟现场工程实际状况，对压缩到峰后的岩石进行不同波形的扰动。然而峰后在什么时机进行扰动还没有成形的方法，若采用人工观察峰后曲线判断扰动时机则误差较大、很难严格的按照我们预期的时机施加扰动。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种真三轴试验力转变形及峰后扰动自动化控制方法，能够提高力转变形及峰后扰动控制的自动化程度、精度和效率。
本发明的技术方案为：
一种真三轴试验力转变形及峰后扰动自动化控制方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤1：在真三轴岩石力学试验机中编写控制对话框，所述控制对话框可输入的参数包括力加载速率、力转变形控制速率、扰动时机应力值占峰值强度的百分比；
步骤2：在控制对话框中输入力加载速率、力转变形控制速率、扰动时机应力值占峰值强度的百分比，控制器将力加载速率编辑成力加载指令发送给作动器、将力转变形控制速率赋值给参数a、将扰动时机应力值占峰值强度的百分比赋值给参数b；
步骤3：作动器根据接收到的力加载指令对岩石试样进行加载；
步骤4：进行力转变形控制：
步骤4.1：令i＝1；
步骤4.2：利用变形传感器监测岩石试样在各个主方向的变形值并记录监测时间，提取最小主应力方向变形数据Di及采样时间数据Ti；其中，Di为第i次变形采样时的最小主应力方向变形值，Ti为第i次变形采样对应的时间；
步骤4.3：令i＝i+1，重复步骤4.2；
步骤4.4：计算第i次变形采样时的最小主应力方向变形速率
Figure BDA0002316660920000021
若vi＜a则转至步骤4.3，若vi≥a则控制器将最小主应力方向变形速率vi编辑成变形控制指令来控制最大主应力方向的作动器对岩石试样进行力转最小主应力方向变形控制，进入步骤5；
步骤5：进行峰后扰动控制：
步骤5.1：令j＝1；
步骤5.2：利用应力传感器监测岩石试样在各个主方向的应力值并记录监测时间，提取最大主应力方向应力数据Sj；其中，Si为第j次应力采样时的最大主应力方向应力值；
步骤5.3：令Smax＝Sj；
步骤5.4：令j＝j+1，利用应力传感器监测岩石试样在各个主方向的应力值并记录监测时间，提取最大主应力方向应力数据Sj；
步骤5.5：计算第j次应力采样时的最大主应力方向应力变化值detaj＝Sj-Smax，若detaj≥0，则令Smax＝Sj，转至步骤5.4；若detaj＜0，则：令
Figure BDA0002316660920000022
若ratioj≥1-b则控制器将Smax作为峰值强度并发送峰后扰动指令给作动器、作动器根据接收到的峰后扰动指令对岩石试样施加峰后扰动，若ratioj＜1-b则转至步骤5.4。
本发明的有益效果为：
本发明根据实时采集的最小主应力方向变形数据计算实时的最小主应力方向变形速率，在最小主应力方向变形速率大于或等于预设的力转变形控制速率时对岩石试样进行力转最小主应力方向变形控制，实现了力转变形的自动控制。本发明根据实时采集的最大主应力方向应力数据计算实时的最大主应力方向应力变化值，并在变化值为负时计算变化值绝对值占历史最大应力的比值，根据预设的扰动时机应力值占峰值强度的百分比来判断扰动时机，能够自动识别峰值强度且在一次试验中自动、准确、定量地把握扰动的施加时机。
附图说明
图1为本发明的真三轴试验力转变形及峰后扰动自动化控制方法的流程图；
图2为本发明的真三轴试验力转变形及峰后扰动自动化控制方法中力转变形控制的流程图。
图3为本发明的真三轴试验力转变形及峰后扰动自动化控制方法中峰后扰动控制的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步描述。
如图1所示，本发明的真三轴试验力转变形及峰后扰动自动化控制方法，包括下述步骤：
步骤1：在真三轴岩石力学试验机中编写控制对话框，所述控制对话框可输入的参数包括力加载速率、力转变形控制速率、扰动时机应力值占峰值强度的百分比。
本实施例中，真三轴岩石力学试验机为具备整体锻造的高刚度框架以及动静分离式框架结构的能够实现峰后扰动试验的试验机。真三轴岩石力学试验机包括控制器、作动器、变形传感器、应力传感器。
步骤2：在控制对话框中输入力加载速率、力转变形控制速率、扰动时机应力值占峰值强度的百分比，点击对话框上的确定按钮，控制器将力加载速率编辑成力加载指令发送给作动器、将力转变形控制速率赋值给参数a、将扰动时机应力值占峰值强度的百分比赋值给参数b。
步骤3：作动器根据接收到的力加载指令对岩石试样进行加载；
步骤4：如图2所示，进行力转变形控制：
步骤4.1：令i＝1；
步骤4.2：利用变形传感器监测岩石试样在各个主方向的变形值并记录监测时间，提取最小主应力方向变形数据Di及采样时间数据Ti；其中，Di为第i次变形采样时的最小主应力方向变形值，Ti为第i次变形采样对应的时间；
步骤4.3：令i＝i+1，重复步骤4.2；
步骤4.4：计算第i次变形采样时的最小主应力方向变形速率
Figure BDA0002316660920000031
若vi＜a则转至步骤4.3，若vi≥a则控制器将最小主应力方向变形速率vi编辑成变形控制指令来控制最大主应力方向的作动器对岩石试样进行力转最小主应力方向变形控制，进入步骤5。本实施例中，力转变形控制速率为0.015mm/min即0.9mm/h。
步骤5：如图3所示，进行峰后扰动控制：
步骤5.1：令j＝1；
步骤5.2：利用应力传感器监测岩石试样在各个主方向的应力值并记录监测时间，提取最大主应力方向应力数据Sj；其中，Si为第j次应力采样时的最大主应力方向应力值；
步骤5.3：令Smax＝Sj；
步骤5.4：令j＝j+1，利用应力传感器监测岩石试样在各个主方向的应力值并记录监测时间，提取最大主应力方向应力数据Sj；
步骤5.5：计算第j次应力采样时的最大主应力方向应力变化值detaj＝Sj-Smax，若detaj≥0，则令Smax＝Sj，转至步骤5.4；若detaj＜0，则：令
Figure BDA0002316660920000041
若ratioj≥1-b则控制器将Smax作为峰值强度并发送峰后扰动指令给作动器、作动器根据接收到的峰后扰动指令对岩石试样施加峰后扰动，若ratioj＜1-b则转至步骤5.4。
显然，上述实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。上述实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。基于上述实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，也即凡在本申请的精神和原理之内所作的所有修改、等同替换和改进等，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (1)

1.一种真三轴试验力转变形及峰后扰动自动化控制方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤1：在真三轴岩石力学试验机中编写控制对话框，所述控制对话框可输入的参数包括力加载速率、力转变形控制速率、扰动时机应力值占峰值强度的百分比；
步骤2：在控制对话框中输入力加载速率、力转变形控制速率、扰动时机应力值占峰值强度的百分比，控制器将力加载速率编辑成力加载指令发送给作动器、将力转变形控制速率赋值给参数a、将扰动时机应力值占峰值强度的百分比赋值给参数b；
步骤3：作动器根据接收到的力加载指令对岩石试样进行加载；
步骤4：进行力转变形控制：
步骤4.1：令i＝1；
步骤4.2：利用变形传感器监测岩石试样在各个主方向的变形值并记录监测时间，提取最小主应力方向变形数据Di及采样时间数据Ti；其中，Di为第i次变形采样时的最小主应力方向变形值，Ti为第i次变形采样对应的时间；
步骤4.3：令i＝i+1，重复步骤4.2；
步骤4.4：计算第i次变形采样时的最小主应力方向变形速率
Figure FDA0002316660910000011
若vi＜a则转至步骤4.3，若vi≥a则控制器将最小主应力方向变形速率vi编辑成变形控制指令来控制最大主应力方向的作动器对岩石试样进行力转最小主应力方向变形控制，进入步骤5；
步骤5：进行峰后扰动控制：
步骤5.1：令j＝1；
步骤5.2：利用应力传感器监测岩石试样在各个主方向的应力值并记录监测时间，提取最大主应力方向应力数据Sj；其中，Si为第j次应力采样时的最大主应力方向应力值；
步骤5.3：令Smax＝Sj；
步骤5.4：令j＝j+1，利用应力传感器监测岩石试样在各个主方向的应力值并记录监测时间，提取最大主应力方向应力数据Sj；
步骤5.5：计算第j次应力采样时的最大主应力方向应力变化值detaj＝Sj-Smax，若detaj≥0，则令Smax＝Sj，转至步骤5.4；若detaj＜0，则：令
Figure FDA0002316660910000012
若ratioj≥1-b则控制器将Smax作为峰值强度并发送峰后扰动指令给作动器、作动器根据接收到的峰后扰动指令对岩石试样施加峰后扰动，若ratioj＜1-b则转至步骤5.4。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112903456A (zh) * 2021-01-20 2021-06-04 东北大学 一种主应力可变换的真三轴加卸载试验方法
CN113567246A (zh) * 2021-07-26 2021-10-29 东北大学 一种快速测定岩石真三轴强度的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102221504A (zh) * 2011-04-14 2011-10-19 中国矿业大学 一种测定破裂后岩石三轴强度的加载路径方法
CN102435503A (zh) * 2011-11-24 2012-05-02 长江水利委员会长江科学院 一种大型真三轴试验测试方法及测试设备
CN106526131A (zh) * 2016-11-29 2017-03-22 广西大学 一种模拟岩墙轴向微扰动触发型岩爆的实验方法
CN108661553A (zh) * 2018-05-11 2018-10-16 东北大学 一种工程岩体致裂用微波功率自适应调控系统及方法
CN110411842A (zh) * 2019-08-01 2019-11-05 东北大学 可获取脆岩峰后曲线和残留强度的真三轴实验装置及方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102221504A (zh) * 2011-04-14 2011-10-19 中国矿业大学 一种测定破裂后岩石三轴强度的加载路径方法
CN102435503A (zh) * 2011-11-24 2012-05-02 长江水利委员会长江科学院 一种大型真三轴试验测试方法及测试设备
CN106526131A (zh) * 2016-11-29 2017-03-22 广西大学 一种模拟岩墙轴向微扰动触发型岩爆的实验方法
CN108661553A (zh) * 2018-05-11 2018-10-16 东北大学 一种工程岩体致裂用微波功率自适应调控系统及方法
CN110411842A (zh) * 2019-08-01 2019-11-05 东北大学 可获取脆岩峰后曲线和残留强度的真三轴实验装置及方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HOUQIANG YANG 等: "Stability Control of a Goaf-Side Roadway under the Mining Disturbance of an Adjacent Coal Working Face in an Underground Mine", 《SUSTAINABILITY》 *
PING YANG 等: "Research on Unloading Deformation Characteristics and The Law of Mechanical Parameters Based on Unloading Experiments of Marble", 《2014 7TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT COMPUTATION TECHNOLOGY AND AUTOMATION》 *
邵生俊 等: "一室四腔刚–柔加载机构真三轴仪的改进与强度试验—西安理工大学真三轴仪", 《岩土工程学报》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112903456A (zh) * 2021-01-20 2021-06-04 东北大学 一种主应力可变换的真三轴加卸载试验方法
CN113567246A (zh) * 2021-07-26 2021-10-29 东北大学 一种快速测定岩石真三轴强度的方法
CN113567246B (zh) * 2021-07-26 2022-09-09 东北大学 一种快速测定岩石真三轴强度的方法

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