CN111289198A - 一种改进型相似材料立体模拟实验支架 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及相似材料模拟技术领域，具体是一种改进型相似材料立体模拟实验支架，本发明的振动机构的输出端作用于材料箱以便对材料箱内的材料模型进行震荡处理进而实现震荡模拟，同时，设备主体的一侧设置有模拟水冲刷机构，模拟水冲刷机构的输出作业端伸入材料箱内，这样，可以很好的利用模拟水冲刷机构对材料箱内的材料模型进行冲刷模拟，且所述模拟水冲刷机构的冲刷强度能够调节，所述振动机构的振动频率也能够调节的设置，这样，可以实现不同条件的模拟实验。

Description

一种改进型相似材料立体模拟实验支架
技术领域
本发明涉及相似材料模拟技术领域，具体是一种改进型相似材料立体模拟实验支架。
背景技术
建筑工程中特别是特等建筑，如水库大坝，临湖观测站在施工前都需要对当地的地质进行勘探以及模拟实验，所谓模拟实验就是在室内建造一个比例模型，使用相似材料堆砌然后进行抗震或者抗浪实验，用于检测实际地质情况，有利于施工时采取对应的技术。
现有的相似材料模拟实验都是仅仅考虑地震对材料的危害，以及建筑可承受的波动，但是却没有考虑一些临湖临水建筑下的材料对风浪的抵抗性，以及对建筑的影响。因此，本领域技术人员提供了一种改进型相似材料立体模拟实验支架，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改进型相似材料立体模拟实验支架，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种改进型相似材料立体模拟实验支架，包括设备主体、振动机构、材料箱、模拟水冲刷机构和控制器，其特征在于，所述设备主体的两侧对称的设置有振动机构，所述材料箱位于所述振动机构的上方，且所述振动机构的输出端作用于所述材料箱以便对材料箱内的材料模型进行震荡处理进而实现震荡模拟；所述设备主体的一侧设置有所述模拟水冲刷机构，且所述模拟水冲刷机构的输出作业端伸入所述材料箱内，以便利用所述模拟水冲刷机构对所述材料箱内的材料模型进行冲刷模拟，所述振动机构和模拟水冲刷机构均由所述控制器进行控制，且所述模拟水冲刷机构的冲刷强度能够调节，所述振动机构的振动频率也能够调节的设置。
进一步，作为优选，所述振动机构包括振动板，所述设备主体的两侧的内部均安装有电机，且电机的驱动端连接有鼓槌，所述振动板的一端伸入所述设备主体内部，且所述振动板伸入所述设备主体的端部固定套接有橡胶棒，且振动板伸入设备主体的一段底端与所述设备主体之间固定设置有弹簧组，所述橡胶棒朝向所述电机设置，且所述鼓槌转动时，能够使得所述鼓槌击打在所述橡胶棒上。
进一步，作为优选，所述橡胶棒的长度和弹性构设为使得所述鼓槌转动击打在所述橡胶棒上时，所述橡胶棒能够变形且变形后允许所述鼓槌继续转动，以便通过调节所述电机的转速来实现对振动机构的振动频率的调节。
进一步，作为优选，所述模拟水冲刷机构包括冲刷箱、气动冲刷机构和机械冲刷辅助调节机构，其中，所述冲刷箱的一侧设置有所述气动冲刷机构，所述冲刷箱的顶部设置有所述机械冲刷辅助调节机构，所述冲刷箱的另一侧为水冲刷端，且所述水冲刷端伸入所述材料箱内。
进一步，作为优选，所述冲刷箱的内部顶端中心处焊接有竖隔板，所述竖隔板的底端一侧连接有分腔板，所述分腔板上固定套接有挡板，且挡板上开设有通孔，所述冲刷箱内位于分腔板的下方开设有进水腔，并且进水腔内设置有浮板，且浮板活动套接在分腔板上，所述冲刷箱的进水腔底部内侧焊接有进出水斜板，所述气动冲刷机构位于所述冲刷箱内的远离所述材料箱的一侧。
进一步，作为优选，所述气动冲刷机构包括储气箱和冲刷气泵，所述冲刷箱的一侧内壁水平焊接有横隔板，且横隔板的一端和竖隔板的底端一侧连接，所述横隔板和竖隔板组成一个储气箱，所述冲刷箱内且位于横隔板的下方安装有气泵，且气泵的输出端套接有气管，且气管贯穿横隔板延伸至储气箱内。
进一步，作为优选，所述横隔板的底部且位于竖隔板的下方设置有溢流板，所述溢流板和分腔板之间嵌合有连接管，所述溢流板和进水腔之间插接有导管，且导管上安装有单向阀。
进一步，作为优选，所述机械冲刷辅助调节机构包括机械缸、驱动气缸、活塞，其中，所述冲刷箱的顶部位于所述竖隔板的朝向材料箱的一侧还设置有与之一体或者密封连接的机械缸，所述机械缸的底部与所述冲刷箱的顶部之间设置有多个连通孔，所述机械缸的顶部中心设置有所述驱动气缸，所述驱动气缸的活塞杆上设置有伸入所述机械缸内的活塞，所述活塞与所述机械缸密封滑动连接。
进一步，作为优选，所述设备主体的底端四角均焊接有三角铁，所述三角铁上套接有垫座，所述设备主体为凵字型结构。
进一步，作为优选，所述材料箱为钢化玻璃粘合而成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本装置可以同时检测地震和风浪对地质的影响，使装置的适用性更广，可用于多种场合，可以适用于土建、道路桥梁以及水利水电建筑领域，通过透明的材料箱可以清楚的观察到材料箱内模拟材料在震动情况下的断裂情况，以及在临湖的情况下风浪对地质的侵蚀情况，通过电机带动鼓槌对振动板进行击打，从而将振动传递给材料箱以模拟地震中的情况，通过气泵抽取模拟水冲刷机构内的空气，利用气压原理将材料箱内的水抽到模拟水冲刷机构内，当气泵关闭时外接气压进入模拟水冲刷机构，抽取的水瞬间下落，形成水浪，通过水浪拍打用相似材料堆砌的地质结构，从而观察到；
(2)本发明的振动机构的输出端作用于材料箱以便对材料箱内的材料模型进行震荡处理进而实现震荡模拟，同时，设备主体的一侧设置有模拟水冲刷机构，模拟水冲刷机构的输出作业端伸入材料箱内，，这样，可以很好的利用模拟水冲刷机构对材料箱内的材料模型进行冲刷模拟，且所述模拟水冲刷机构的冲刷强度能够调节，所述振动机构的振动频率也能够调节的设置，这样，可以实现不同条件的模拟实验。
附图说明
图1为一种改进型相似材料立体模拟实验支架的结构示意图；
图2为一种改进型相似材料立体模拟实验支架中设备主体的结构示意图；
图3为一种改进型相似材料立体模拟实验支架中中模拟水冲刷机构内部的结构示意图；
图4为一种改进型相似材料立体模拟实验支架中振动机构内部的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1～4，本发明实施例中：一种改进型相似材料立体模拟实验支架，包括设备主体3、振动机构、材料箱1、模拟水冲刷机构4和控制器2，其特征在于，所述设备主体的两侧对称的设置有振动机构，所述材料箱位于所述振动机构的上方，且所述振动机构的输出端作用于所述材料箱以便对材料箱内的材料模型进行震荡处理进而实现震荡模拟；所述设备主体3的一侧设置有所述模拟水冲刷机构，且所述模拟水冲刷机构4的输出作业端伸入所述材料箱1内，以便利用所述模拟水冲刷机构4对所述材料箱内的材料模型进行冲刷模拟，所述振动机构和模拟水冲刷机构均由所述控制器进行控制，且所述模拟水冲刷机构的冲刷强度能够调节，所述振动机构的振动频率也能够调节的设置。
在本实施例中，所述振动机构包括振动板7，所述设备主体3的两侧的内部均安装有电机23，且电机23的驱动端连接有鼓槌24，所述振动板7的一端伸入所述设备主体3内部，且所述振动板7伸入所述设备主体3的端部固定套接有橡胶棒22，且振动板7伸入设备主体3的一段底端与所述设备主体之间固定设置有弹簧组21，所述橡胶棒22朝向所述电机23设置，且所述鼓槌24转动时，能够使得所述鼓槌24击打在所述橡胶棒22上。
作为较佳的实施例，所述橡胶棒的长度和弹性构设为使得所述鼓槌24转动击打在所述橡胶棒22上时，所述橡胶棒能够变形且变形后允许所述鼓槌24继续转动，以便通过调节所述电机23的转速来实现对振动机构的振动频率的调节。
在本实施例中，所述模拟水冲刷机构4包括冲刷箱、气动冲刷机构和机械冲刷辅助调节机构，其中，所述冲刷箱的一侧设置有所述气动冲刷机构，所述冲刷箱的顶部设置有所述机械冲刷辅助调节机构，所述冲刷箱的另一侧为水冲刷端，且所述水冲刷端伸入所述材料箱内。
其中，所述冲刷箱的内部顶端中心处焊接有竖隔板8，所述竖隔板8的底端一侧连接有分腔板11，所述分腔板11上固定套接有挡板10，且挡板10上开设有通孔，所述冲刷箱内位于分腔板11的下方开设有进水腔，并且进水腔内设置有浮板13，且浮板13活动套接在分腔板11上，所述冲刷箱的进水腔底部内侧焊接有进出水斜板14，所述气动冲刷机构位于所述冲刷箱内的远离所述材料箱的一侧，本发明的竖隔板8起到隔离作用，将模拟水冲刷机构4分成两个区域，即进水区域和抽气区域，同时为其他部件提供安装支点，分腔板11将进水区域变成迂回型结构，主要是防止水进入抽气区域，挡板10是为了租房浮板13继续上升，以防止水进入抽气区域，冲刷箱的进水腔底部内侧焊接有斜板14，进水腔用于将材料箱1内的水进行暂存，以便水流冲击形成波浪，浮板13随水位上升，到达一定高度后和挡板10贴合，阻止水位继续上升进入到抽气区域，斜板14的作用是对抽取的水进行导流，使水可以快速上升。
作为更佳的实施例，所述气动冲刷机构包括储气箱20和冲刷气泵17，所述冲刷箱4的一侧内壁水平焊接有横隔板18，横隔板18的作用就是开辟一个储气箱20，用于暂存气泵17抽取的空气，以及后期将空气送入气泵17，使模拟水冲刷机构4内压力平衡，使抽取的水下落形成水浪，且横隔板18的一端和竖隔板8的底端一侧连接，所述横隔板18和竖隔板8组成一个储气箱20，所述冲刷箱内且位于横隔板18的下方安装有气泵17，且气泵17的输出端套接有气管19，且气管19贯穿横隔板18延伸至储气箱20内。
所述横隔板18的底部且位于竖隔板8的下方设置有溢流板16，所述溢流板16和分腔板11之间嵌合有连接管9，所述溢流板16和进水腔之间插接有导管15，且导管15上安装有单向阀12，溢流板16是防止水进入到气泵17内，因为水蒸发后会有一定的水汽，水汽凝结后会有水珠，长期在模拟水冲刷机构4也会有一定量的水，通过溢流板16可以防止水流入气泵17，连接管9因为口径小使蒸发的水凝结，这样就可以防止水汽进入到气泵17，导管15将水汽凝结的水导出，单向阀12是防止空气进入。
所述机械冲刷辅助调节机构包括机械缸27、驱动气缸28、活塞26，其中，所述冲刷箱的顶部位于所述竖隔板8的朝向材料箱的一侧还设置有与之一体或者密封连接的机械缸，所述机械缸的底部与所述冲刷箱的顶部之间设置有多个连通孔25，所述机械缸27的顶部中心设置有所述驱动气缸28，所述驱动气缸的活塞杆上设置有伸入所述机械缸内的活塞26，所述活塞与所述机械缸密封滑动连接。
所述设备主体3的底端四角均焊接有三角铁5，所述三角铁5上套接有垫座6，所述设备主体3为凵字型结构。所述材料箱1为钢化玻璃粘合而成。
本发明在使用时首先根据勘探结果使用相似材料在材料箱1内堆砌和实际底层相同的模拟地层，随后在模拟地质上按比例建造需要建造的建筑，随后通过控制器2(型号为XH-W3001)启动电机23(型号为Y90L-2)，电机23带动鼓槌24击打橡胶棒22将振动传给给振动板7，振动板7带动材料箱1振动，从而模拟地震，若是临湖建筑还需要进行风浪模拟实验，和上述相同按比例建造，随后通过控制器2启动气泵17(型号为ATMOS)，气泵17抽取模拟水冲刷机构4内的空气，材料箱1内的水进入到进水腔，随后气泵17停止工作，外界气压进入模拟水冲刷机构4，进水腔内的水下落形成水浪，而通过调节机械冲刷辅助调节机构的驱动气缸28驱动活塞的速率以及是否使用来实现水浪的调节，提高模拟实验能力。
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种改进型相似材料立体模拟实验支架，包括设备主体(3)、振动机构、材料箱(1)、模拟水冲刷机构(4)和控制器(2)，其特征在于，所述设备主体的两侧对称的设置有振动机构，所述材料箱位于所述振动机构的上方，且所述振动机构的输出端作用于所述材料箱以便对材料箱内的材料模型进行震荡处理进而实现震荡模拟；所述设备主体(3)的一侧设置有所述模拟水冲刷机构，且所述模拟水冲刷机构(4)的输出作业端伸入所述材料箱(1)内，以便利用所述模拟水冲刷机构(4)对所述材料箱内的材料模型进行冲刷模拟，所述振动机构和模拟水冲刷机构均由所述控制器进行控制，且所述模拟水冲刷机构的冲刷强度能够调节，所述振动机构的振动频率也能够调节的设置。
2.根据权利要求1所述的一种改进型相似材料立体模拟实验支架，其特征在于，所述振动机构包括振动板(7)，所述设备主体(3)的两侧的内部均安装有电机(23)，且电机(23)的驱动端连接有鼓槌(24)，所述振动板(7)的一端伸入所述设备主体(3)内部，且所述振动板(7)伸入所述设备主体(3)的端部固定套接有橡胶棒(22)，且振动板(7)伸入设备主体(3)的一段底端与所述设备主体之间固定设置有弹簧组(21)，所述橡胶棒(22)朝向所述电机(23)设置，且所述鼓槌(24)转动时，能够使得所述鼓槌(24)击打在所述橡胶棒(22)上。
3.根据权利要求2所述的一种改进型相似材料立体模拟实验支架，其特征在于，所述橡胶棒的长度和弹性构设为使得所述鼓槌(24)转动击打在所述橡胶棒(22)上时，所述橡胶棒能够变形且变形后允许所述鼓槌(24)继续转动，以便通过调节所述电机(23)的转速来实现对振动机构的振动频率的调节。
4.根据权利要求2所述的一种改进型相似材料立体模拟实验支架，其特征在于，所述模拟水冲刷机构(4)包括冲刷箱、气动冲刷机构和机械冲刷辅助调节机构，其中，所述冲刷箱的一侧设置有所述气动冲刷机构，所述冲刷箱的顶部设置有所述机械冲刷辅助调节机构，所述冲刷箱的另一侧为水冲刷端，且所述水冲刷端伸入所述材料箱内。
5.根据权利要求4所述的一种改进型相似材料立体模拟实验支架，其特征在于，所述冲刷箱的内部顶端中心处焊接有竖隔板(8)，所述竖隔板(8)的底端一侧连接有分腔板(11)，所述分腔板(11)上固定套接有挡板(10)，且挡板(10)上开设有通孔，所述冲刷箱内位于分腔板(11)的下方开设有进水腔，并且进水腔内设置有浮板(13)，且浮板(13)活动套接在分腔板(11)上，所述冲刷箱的进水腔底部内侧焊接有进出水斜板(14)，所述气动冲刷机构位于所述冲刷箱内的远离所述材料箱的一侧。
6.根据权利要求5所述的一种改进型相似材料立体模拟实验支架，其特征在于，所述气动冲刷机构包括储气箱(20)和冲刷气泵(17)，所述冲刷箱(4)的一侧内壁水平焊接有横隔板(18)，且横隔板(18)的一端和竖隔板(8)的底端一侧连接，所述横隔板(18)和竖隔板(8)组成一个储气箱(20)，所述冲刷箱内且位于横隔板(18)的下方安装有气泵(17)，且气泵(17)的输出端套接有气管(19)，且气管(19)贯穿横隔板(18)延伸至储气箱(20)内。
7.根据权利要求6所述的一种改进型相似材料立体模拟实验支架，其特征在于，所述横隔板(18)的底部且位于竖隔板(8)的下方设置有溢流板(16)，所述溢流板(16)和分腔板(11)之间嵌合有连接管(9)，所述溢流板(16)和进水腔之间插接有导管(15)，且导管(15)上安装有单向阀(12)。
8.根据权利要求7所述的一种改进型相似材料立体模拟实验支架，其特征在于，所述机械冲刷辅助调节机构包括机械缸(27)、驱动气缸(28)、活塞(26)，其中，所述冲刷箱的顶部位于所述竖隔板(8)的朝向材料箱的一侧还设置有与之一体或者密封连接的机械缸，所述机械缸的底部与所述冲刷箱的顶部之间设置有多个连通孔(25)，所述机械缸(27)的顶部中心设置有所述驱动气缸(28)，所述驱动气缸的活塞杆上设置有伸入所述机械缸内的活塞(26)，所述活塞与所述机械缸密封滑动连接。
9.根据权利要求8所述的一种改进型相似材料立体模拟实验支架，其特征在于，所述设备主体(3)的底端四角均焊接有三角铁(5)，所述三角铁(5)上套接有垫座(6)，所述设备主体(3)为凵字型结构。
10.根据权利要求8所述的一种改进型相似材料立体模拟实验支架，其特征在于，所述材料箱(1)为钢化玻璃粘合而成。
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