CN112129921A - 一种土壤振动参数测试用制样模具及测试系统 - Google Patents

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Abstract

一种土壤振动参数测试用制样模具及测试系统，测试系统包括制样模具、信号采集模块、信号分析模块、激励装置等。制样模具中设有四个活动模板，四个活动模板之间采用螺柱在条形孔内滑动的方式互相连接，可实现三个活动模板的平动，从而实现对制样模具长、宽的调整；底座之上架设有高度可调的镇压组件，可将镇压滚筒架设在其之上，通过调整镇压组件高度滚筒将土壤试样压实至预定密度；活动模板外围加装有压紧组件，可保证装置的刚度；四块活动模板均能拆卸或平动，便于土壤试样的取出且保证了试样的完整性。此系统能够便捷地完成不同尺寸、密度土壤试样的制取，能够满足在室内对土壤试样振动参数测量的需要。

Description

一种土壤振动参数测试用制样模具及测试系统
技术领域
本发明属于振动测试技术领域，尤其涉及一种土壤振动参数测试用制样模具及测试系统。
背景技术
在土建工程及农业耕作过程中，土壤振动参数的获取十分重要。例如在土建工程中可以参照路基土壤的振动参数调整振动式压路机的各项激振参数从而更高效率地完成压实作业、在农业耕作过程中可以利用土壤的振动参数指导振动式农耕机具的设计从而减小机具耕作阻力等等。
土壤振动参数的获取主要靠振动测试来完成。在具体的测试过程中，直接在室外测量会出现例如严重噪声干扰等诸多不确定性因素，而我们又难以将以亩、公顷为单位的土地整体搬进实验室，在这样的条件制约之下采用在室内对小型土壤试样进行测试是一个很好的选择。
然而，一个结构除材料本身的性质之外，结构的形状、质量对结构的振动参数均有一定影响，对于土壤亦是如此。且土壤属于散体结构，振动参数还受土壤密度影响。实验室所测土壤试样与真实室外土壤存在差别，则此时需要对不同尺寸、密度的土壤试样分别进行测量，以探究质量、形状、密度与振动参数之间的关系，为获得真实的室外土壤振动参数提供参考。此时就要求能够便捷地制作出不同尺寸，不同密度的土壤试样。在制作过程中由于存在土壤压实环节，制取所用模具相关结构还应具有一定刚度以保证可靠性。由于部分类型土壤具有粘性，试样制作完成后还应便于取出。目前，现有技术中暂无能满足上述要求的土壤振动参数测试系统。
发明内容
本发明的技术目的为：提供一种制样模具以及一种模具尺寸可调的土壤振动参数测试系统。在土壤试样制作前模具尺寸调整方便；在制作过程中能够将土壤试样压实至不同的预设高度；在压实过程中系统相关部件能够保持一定的刚度；在试样制作完成后能够便于取出且保证试样完整性。系统能够完成土壤振动测试的每个环节，包括土壤试样的制取、对土壤试样进行激励、振动信号的采集和处理。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种土壤振动参数测试用制样模具，包括底座、模板组件、压紧组件和镇压组件，所述的底座包括一个矩形平板状的底板，在该底板上表面的一条边处延其长度方向开设有一个贯通槽，在相邻的另一条边处延其长度方向开设有一个垂直于所述贯通槽的限位槽，且该限位槽的一端在其与贯通槽的交汇处截止，所述的贯通槽和限位槽在其各自背离矩形底板中部的一侧均开设有多个用于穿设紧固螺栓的螺纹通孔Ⅰ，在所述底板上表面未开槽的两条边处均向上竖直设置有一个压紧凸台，该压紧凸台呈长条状，并沿延其所在边的长度方向设置，每个长条状压紧凸台在延其长度方向上左右间隔、且均匀开设有多个水平设置的螺纹通孔Ⅱ；
所述的压紧组件包括配套贯穿于每个螺纹通孔Ⅱ内的压紧螺栓和固定于每个压紧螺栓末端的圆柱顶板，且该圆柱顶板设置在压紧凸台靠近矩形底板中部的一侧；
所述的模板组件包括四块竖直设置的活动模板，其中的两块活动模板分别设置在底座的贯通槽和限位槽内，并能够沿其所在的贯通槽或限位槽进行来回滑动，另外两块活动模板分别靠两个压紧凸台一侧的圆柱顶板设置，使四块活动模板能够围成一个内部用于盛装土壤试样的矩形框状结构，所述的活动模板呈竖直设置的矩形板状结构，四块活动模板在底座上配合设置后，其上表面具有相同高度，在每块活动模板的上部均开设有一个沿水平方向延伸的条形孔，四块活动模板上的条形孔均开设在同一水平面内，且条形孔下表面所在的平面还将每块活动模板分割成了模板上部和模板下部，每块活动模板中的模板上部和模板下部通过上下对接位置处预设的螺纹孔和外设的六角螺栓实现固定，在每块活动模板的右侧还固定有一个侧面螺柱，该侧面螺柱能够穿设于相邻活动模板上的条形孔内，并能够沿条形孔的长度方向进行移动，在每个侧面螺柱的末端还配设有一个旋紧螺母，以实现四块活动模板之间的首尾连接和四块活动模板所构成矩形框状结构的大小调节；
所述的镇压组件架设在模板组件的上方，且其高度可调，以实现对矩形框状结构内所盛装土壤试样的密度调节。
进一步的，所述的模板下部呈竖直设置的矩形板状结构，在模板下部上表面的两端分别设置有一个下部螺纹孔，所述的模板上部在对应于下部螺纹孔的位置竖直开设有两个上部光孔，外设的六角螺栓同时穿过相互配套的上部光孔和下部螺纹孔实现模板上部和模板下部之间的固定。
进一步的，所述压紧组件中的圆柱顶板竖直设置，且多个圆柱顶板的下表面位于同一水平面内。
进一步的，所述贯通槽和限位槽的深度和宽度均相同，且贯通槽和限位槽的宽度大于活动模板的厚度。
进一步的，所述的侧面螺柱和条形孔的高度一致，且条形孔的宽度不小于侧面螺柱的公称直径。
进一步的，所述的镇压组件包括左右对称设置的两个支撑架和架设在两个支撑架上方的镇压滚筒，每个支撑架均包括两个纵管套、两个纵管、两个定位销和一个横管，两个纵管套的下端分别固定在底座同一侧的两端，所述的纵管套呈竖直设置的中空管状结构，在每个纵管套的上部还开设有一个纵管套通孔，所述的纵管嵌套设置在纵管套的内部，且该纵管在竖直方向上均匀开设有多个纵管通孔，使定位销能够通过与纵管套通孔和不同高度纵管通孔之间的配合，实现支撑架高度的调节，所述的横管水平架设在两个纵管的顶端。
进一步的，所述纵管套的下端通过连接螺栓与底座固定连接。
进一步的，所述横管的长度不小于底座的边长，且横管延其长度方向的两端还分别设置有一个用于防止镇压滚筒掉落的限位块。
进一步的，所述的纵管套为方形管。
一种模具尺寸可调的土壤振动参数测试系统，包括制样模具、传感器、信号采集模块、信号分析模块和激励装置，所述的制样模具可通过装置调节制备具有不同体积和密度的土壤试样，传感器埋设在已完成制备的土壤试样的内部，且传感器与信号采集模块电连接，信号采集模块与信号分析模块光纤连接，激励装置用于在土壤振动参数测试时，对已完成制备的土壤试样进行力脉冲信号的施加。
有益效果：
1、本发明的一种土壤振动参数测试用制样模具，结构简单，使用方便，可通过调整活动模板位置的方式，便捷地实现不同尺寸土壤试样制取的目的。还可以通过调整镇压组件高度便捷地完成制取不同密度的土壤试样。在压实过程中由于四个活动模板中两个活动模板位于滑槽内，且有螺栓紧固，另外两个活动模板有圆柱顶板加固，且四个活动模板相邻活动模板之间均以螺纹方式连接，较好的保证了装置的刚度，使得装置相应关键部件不会在压实过程中有较大变形，从而影响试验精度。装置与土壤试样接触部分均可在试样取出前快速完成拆卸，便于土壤试样的取出且保证了试样的完整性。即：模具能够便捷地完成不同尺寸、密度土壤试样的制取，能够满足在室内对土壤试样振动参数测量的需要。
2、本发明的一种模具尺寸可调的土壤振动参数测试系统，能够快速、高效地完成土壤振动测试的每个环节，包括土壤试样的制取、对土壤试样的脉冲激励、振动信号的采集和处理等，测试系统准确性高，且可操作性强。
附图说明
图1为本发明中测试系统的连接示意图；
图2为本发明中制样模具的结构示意图；
图3为本发明中底座和压紧组件的结构示意图；
图4为本发明中模板组件的立体装配结构示意图；
图5为本发明中活动模板的结构示意爆炸图；
图6为本发明中镇压组件的结构示意图；
图7为本发明中实施例1的试验得到的时域信号和频域信号图谱；
图中，1-底座；101-底板；102-贯通槽；103-限位槽；104-紧固螺栓；105-螺纹通孔Ⅰ；106-压紧凸台；107-螺纹通孔Ⅱ；2-活动模板；201-模板上部；202-模板下部；203-条形孔；204-上部光孔；205-下部螺纹孔；206-侧面螺柱；207-六角螺栓；208-旋紧螺母；3-压紧组件；301-压紧螺栓；302-圆柱顶板；4-镇压组件；401-纵管套；402-纵管；403-定位销；404-横管；405-纵管通孔；406-限位块；5-制样模具；6-传感器；7-信号采集模块；8-信号分析模块；9-激励装置；10-土壤试样。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案做进一步清楚、完整、详细地说明。
如图1所示，一种模具尺寸可调的土壤振动参数测试系统，系统组成及连接如图1所示。系统包括制样模具5、传感器6、信号采集模块7、信号分析模块8和激励装置9，制样模具5可通过装置调节制备具有不同体积和密度的土壤试样10，传感器6埋设在已完成制备的土壤试样10的内部，且传感器6与信号采集模块7电连接，信号采集模块7与信号分析模块8光纤连接，激励装置9用于在土壤振动参数测试时，对已完成制备的土壤试样10进行力脉冲信号的施加。
如图2所示，制样模具部分包括底座1、模板组件、压紧组件3和镇压组件4，模具底座如图3所示，所述的底座1包括一个矩形平板状的底板101，在该底板101上表面的一条边处延其长度方向开设有一个贯通槽102，在相邻的另一条边处延其长度方向开设有一个垂直于所述贯通槽102的限位槽103，且该限位槽103的一端在其与贯通槽102的交汇处截止，贯通槽102和限位槽103的宽度和深度一致，且均略大于活动模板2的厚度，活动模板2能够在贯通槽102和限位槽103内滑动，所述的贯通槽102和限位槽103在其各自背离矩形底板101中部的一侧均开设有多个用于穿设紧固螺栓104的螺纹通孔Ⅰ105，即：可采用紧固螺栓104将两块活动模板2与底座1固定。贯通槽102内的活动模板2可在槽内滑动，移动至预定位置后采用紧固螺栓104固定，限位槽103内活动模板2位置是确定的，应在贯通槽102内活动模板2固定后将活动模板2移动至端面与限位槽103内活动模板2表面贴合，然后再采用固螺栓104固定。在所述底板101上表面未开槽的两条边处均向上竖直设置有一个压紧凸台106，该压紧凸台106呈长条状，并沿延其所在边的长度方向设置，每个长条状压紧凸台106在延其长度方向上左右间隔、且均匀开设有多个水平设置的螺纹通孔Ⅱ107。
如图3所示，所述的压紧组件3包括配套贯穿于每个螺纹通孔Ⅱ107内的压紧螺栓301和固定于每个压紧螺栓301末端的圆柱顶板302，且该圆柱顶板302设置在压紧凸台106靠近矩形底板101中部的一侧；所述压紧组件3中的圆柱顶板302竖直设置，且多个圆柱顶板302的下表面位于同一水平面内。压紧螺栓301从压紧凸台106外侧穿过螺纹通孔Ⅱ107后再次与圆柱顶板302通过螺纹方式连接。此时，转动压紧螺栓301，圆柱顶板302将随同压紧螺栓301螺旋向前，直至到达对应侧活动模板2下端外表面，之后旋紧压紧螺栓301，可完成对活动模板2安装的加固，即提升了装置刚度。
如图4、图5所示，所述的模板组件包括四块竖直设置的活动模板2，其中的两块活动模板2分别设置在底座1的贯通槽102和限位槽103内，并能够沿其所在的贯通槽102或限位槽103进行来回滑动，另外两块活动模板2分别靠两个压紧凸台106一侧的圆柱顶板302设置，使四块活动模板2能够围成一个内部用于盛装土壤试样10的矩形框状结构，所述的活动模板2呈竖直设置的矩形板状结构，四块活动模板2在底座1上配合设置后，其上表面具有相同高度，在每块活动模板2的上部均开设有一个沿水平方向延伸的条形孔203，四块活动模板2上的条形孔203均开设在同一水平面内，且条形孔203下表面所在的平面还将每块活动模板2分割成了模板上部201和模板下部202，所述的模板下部202呈竖直设置的规则矩形板状结构，在模板下部202上表面的两端分别设置有一个下部螺纹孔205，所述的模板上部201为一个回字形结构的一半，模板上部201在对应于下部螺纹孔205的位置竖直开设有两个上部光孔204，外设的六角螺栓207同时穿过相互配套的上部光孔204和下部螺纹孔205实现模板上部201和模板下部202之间的固定。每块活动模板2中的模板上部201和模板下部202通过上下对接位置处预设的螺纹孔和外设的六角螺栓207实现固定，在每块活动模板2的右侧还固定有一个侧面螺柱206，该侧面螺柱206能够穿设于相邻活动模板2上的条形孔203内，并能够沿条形孔203的长度方向进行移动，在每个侧面螺柱206的末端还配设有一个旋紧螺母208，以实现四块活动模板2之间的首尾连接和四块活动模板2所构成矩形框状结构的大小调节；四个活动模板2的连接是通过上一个活动模板2的侧面螺柱206穿过下一个相邻活动模板2的条形孔203，以此类推完成四个活动模板2的首尾相接后，在活动模板2外部采用旋紧螺母208固定来实现的，在采用旋紧螺母208固定之前，侧面螺柱206均可在相邻的条形孔203内沿条形孔203的长度方向滑动，实现尺寸的变换。所述的侧面螺柱206和条形孔203的高度一致，且条形孔203的宽度不小于侧面螺柱206的公称直径。
如图6所示，在底板1上方，前后两侧还架设有高度可调的镇压组件4，所述的镇压组件4包括左右对称设置的两个支撑架和架设在两个支撑架上方的镇压滚筒，每个支撑架均包括两个纵管套401、两个纵管402、两个定位销403和一个横管404，纵管套401为一方形管，两个纵管套401的下端分别固定在底座1同一侧的两端，与底座1之间通过连接螺栓相连。在每个纵管套401的上部还开设有一个纵管套通孔，所述的纵管402嵌套设置在纵管套401的内部，且该纵管402在竖直方向上均匀开设有多个纵管通孔405，使定位销403能够通过与纵管套通孔和不同高度纵管通孔405之间的配合，实现支撑架高度的调节，所述的横管404水平架设在两个纵管402的顶端。当纵管402在纵管套401内滑动至预定高度时，将定位销403同时穿过纵管套通孔与某个纵管通孔，完成对镇压组件4高度的调整。之后可将镇压滚筒架设在镇压组件4之上。另外，横管两端设置有限位块可以防止镇压滚筒滚动到横管边缘后掉落。
镇压滚筒的架设应在土壤试样配制完成之后进行。在制样模具尺寸调整完成并固定，以及将压紧组件调整至与对应模具尺寸相匹配并固定后便可开始对土壤试样的配制。
具体的土壤试样配制方法为：取较干燥试验用土若干份，采用烘干法测量土壤原含水率，求平均值并计算出配置预定含水率土壤所需加水量。将对应比例的水以及土壤交叉分批次填充至模具并用钉耙将土壤与水混合均匀，之后盖上塑料薄膜密封静置48小时以保证土壤与水的充分混合。参考此时的模具尺寸大小选择合适尺寸的镇压滚筒，并结合镇压滚筒尺寸通过计算调整镇压组件的高度。静置期满后打开塑料薄膜，架设镇压滚筒对土壤试样进行镇压，直至压实至预设高度。此时完成了土壤试样的制取。
在试样制取完成后可以通过拆卸模板上部201六角螺栓207的方式将四个活动模板2的模板上部201拆卸。之后将圆柱顶板302与活动模板2分离，松开固定活动模板2的若干紧固螺栓和压紧螺栓，移开活动模板2，便可将所制取的土壤试样完整取出。
在试样取出之后，选取水平的试验平台铺设气泡膜，并将土壤试样10放置在气泡膜之上，为土壤试样10构造自由边界条件。之后将传感器6埋设在土壤试样10中，传感器6通过线缆与信号采集模块7相连，传感器能将采集到的振动信号转换成对应的电信号传输给信号采集模块7。信号采集模块7与计算机所安装的信号分析模块8通过千兆光纤建立连接，信号分析模块8能对收到的信号进行转换和分析。信号分析模块8内具有快速傅里叶变换（FFT）模块和实时示波功能，可实时监测试验获得的时域信号以及通过快速傅里叶变换(FFT)后的频域信号。在所有设备开启并建立连接之后可在信号分析模块8对传感器6的灵敏度、量程范围、测量量类型、通道信息、采样频率等参数进行设置。此时便完成了该测试系统进行一次试验前的所有准备。测试系统组成及连接示意图如图1所示。之后通过激励装置9对土壤试样10施加若干个一定时长的力脉冲信号，试验人员便可通过信号分析模块8得到该土壤试样10的振动信号。此时的信号可能存在混叠，泄露、质量低等情况，试验人员可以通过调整采样频率或激励手法或对试验结果进行加窗函数后处理等方式得到所期望的高质量数据。一次试验后得到相应的时域和频域信号。
此时，一次试验完成。之后可调整模具尺寸或镇压高度进行下一次试验。
综上所述，本发明一种模具尺寸可调的土壤振动参数测试系统能够在试验前便捷地调整模具尺寸；在试样制作过程中能够将试样压实至不同的预设高度；在压实过程中装置相关部件能够保持一定的刚度；在试样制作完成后能够便于取出且能够保证试样完整性；此系统能够完成对土壤振动测试的每一个环节。
实施例1
本实施例拟制取长度为350mm,宽度为350mm,高度为200mm的土壤试样，预定含水率为14%，预定密度为1400kg/m3。取实验室较为干燥的风干土壤试样三份，每份30g，采用烘干法测得平均含水率为2.23%。经计算此次土壤试样共需风干土壤30.77kg,共需加水3.53kg。将模板位置调整至长宽均为350mm并固定，之后将对应量的土壤和水交叉分批次填入调整好的模具内，每次均用钉耙将土壤和水混合均匀。装填完毕后用塑料薄膜将模具密封，并静置48小时以保证土壤和水的均匀混合。静置期满后打开塑料薄膜，选用合适尺寸的圆柱形镇压滚筒，计算当通过圆柱形镇压滚筒轴线的中心杆架设在支撑架上方时圆柱形镇压滚筒下缘距离模板内底部高度，此时调整镇压装置高度至镇压滚筒下缘距离模板内底部为200mm。由于此时土壤试样高度大于200mm，镇压滚筒被土壤垫起，镇压滚筒的中心杆并未与支撑架接触。此时反复推动镇压滚筒，直至中心杆刚好与支撑架接触。此时的土壤试样高度被镇压至预设的200mm。之后打开活动模板将土壤试样10取出。在土壤试样10取出之后选取水平的试验平台铺设气泡膜，并将土壤试样10放置在气泡膜之上，为土壤试样10构造自由边界条件。之后将传感器6采用探针方式埋设在土壤试样10中，传感器6通过线缆与信号采集模块7相连，传感器6能将采集到的振动信号转换成对应的电信号传输给信号采集模块7。信号采集模块7与计算机所安装的信号分析模块8通过千兆光纤建立连接，信号分析模块8能对收到的信号进行转换和分析。信号分析模块8内具有快速傅里叶变换（FFT）模块和实时示波功能，可实时监测试验获得的时域信号以及通过快速傅里叶变换(FFT)后的频域信号。
在所有设备开启并建立连接之后在信号分析模块8对参数进行设置。由于信号采集模块7具有多个通道，需在信号分析模块8选中此次传感器所连接的通道进行设置。此次采用的传感器6为三向加速度传感器。试验人员依据经过传感器生产厂家标定、校准后的数据在对应通道设置传感器灵敏度参数及测量量类型，此次传感器测量量类型为电压测量。经过试激励观察时域信号的幅值大小，视情况调整量程范围，时域信号能够占窗口的2/3左右时的量程为最佳量程。为避免混叠造成频率信号的失真，此次采样频率设置为500。此次试验的激励装置9选定为橡胶锤头的力锤。在实时的信号处理中选择线性平均。在信号分析模块8的图形区设计界面选择频谱布局横向平铺，即同时显示激励的幅值时域信号和经过快速傅里叶变换（FFT）的频域信号。至此便完成了该测试系统进行一次试验前的所有准备。测试系统组成及连接示意图如图1所示。之后使用力锤对土壤试样10施加若干个一定时长的力脉冲信号。一次敲击后计算机便会显示出频域信号，由于选择了线性平均的信号处理方式，再次敲击后系统会对信号进行线性平均处理，频域信号会发生一定的变化。此时实验人员可以观察数据的质量。由于傅里叶变换的要求为信号要么从-∞～+∞，要么为周期信号，系统不可能采集时间从-∞～+∞的信号，只能截取有限时长的信号，且实际采集的信号往往很长，还需将很长的时域信号截断成一帧一帧的数据块，在这个信号截取过程中无法保证截取的信号为周期信号，那么此时信号不可避免地发生了泄露。试验人员可以观察到频谱信号发生了明显的拖尾现象。此时，为将泄露带来的影响减小到最低程度，试验人员可以选择相应的加权函数即窗函数对数据进行处理。试验人员经过变换多种窗函数发现加平顶窗时频谱信号质量最高，峰值明显且没有拖尾现象。之后经过多次敲击并线性平均直至频域信号不再出现明显的变化时结束此次试验并保存数据。一次试验得到的时域和频域信号如附图7所示。
以上显示描述了本发明的主要特征、基本原理以及本发明的优点。本行业技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会根据实际情况有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种土壤振动参数测试用制样模具，其特征在于：包括底座（1）、模板组件、压紧组件（3）和镇压组件（4），所述的底座（1）包括一个矩形平板状的底板（101），在该底板（101）上表面的一条边处延其长度方向开设有一个贯通槽（102），在相邻的另一条边处延其长度方向开设有一个垂直于所述贯通槽（102）的限位槽（103），且该限位槽（103）的一端在其与贯通槽（102）的交汇处截止，所述的贯通槽（102）和限位槽（103）在其各自背离矩形底板（101）中部的一侧均开设有多个用于穿设紧固螺栓（104）的螺纹通孔Ⅰ（105），在所述底板（101）上表面未开槽的两条边处均向上竖直设置有一个压紧凸台（106），该压紧凸台（106）呈长条状，并沿延其所在边的长度方向设置，每个长条状压紧凸台（106）在延其长度方向上左右间隔、且均匀开设有多个水平设置的螺纹通孔Ⅱ（107）；
所述的压紧组件（3）包括配套贯穿于每个螺纹通孔Ⅱ（107）内的压紧螺栓（301）和固定于每个压紧螺栓（301）末端的圆柱顶板（302），且该圆柱顶板（302）设置在压紧凸台（106）靠近矩形底板（101）中部的一侧；
所述的模板组件包括四块竖直设置的活动模板（2），其中的两块活动模板（2）分别设置在底座（1）的贯通槽（102）和限位槽（103）内，并能够沿其所在的贯通槽（102）或限位槽（103）进行来回滑动，另外两块活动模板（2）分别靠两个压紧凸台（106）一侧的圆柱顶板（302）设置，使四块活动模板（2）能够围成一个内部用于盛装土壤试样（10）的矩形框状结构，所述的活动模板（2）呈竖直设置的矩形板状结构，四块活动模板（2）在底座（1）上配合设置后，其上表面具有相同高度，在每块活动模板（2）的上部均开设有一个沿水平方向延伸的条形孔（203），四块活动模板（2）上的条形孔（203）均开设在同一水平面内，且条形孔（203）下表面所在的平面还将每块活动模板（2）分割成了模板上部（201）和模板下部（202），每块活动模板（2）中的模板上部（201）和模板下部（202）通过上下对接位置处预设的螺纹孔和外设的六角螺栓（207）实现固定，在每块活动模板（2）的右侧还固定有一个侧面螺柱（206），该侧面螺柱（206）能够穿设于相邻活动模板（2）上的条形孔（203）内，并能够沿条形孔（203）的长度方向进行移动，在每个侧面螺柱（206）的末端还配设有一个旋紧螺母（208），以实现四块活动模板（2）之间的首尾连接和四块活动模板（2）所构成矩形框状结构的大小调节；
所述的镇压组件（4）架设在模板组件的上方，且其高度可调，以实现对矩形框状结构内所盛装土壤试样（10）的密度调节。
2.根据权利要求1所述的一种土壤振动参数测试用制样模具，其特征在于：所述的模板下部（202）呈竖直设置的矩形板状结构，在模板下部（202）上表面的两端分别设置有一个下部螺纹孔（205），所述的模板上部（201）在对应于下部螺纹孔（205）的位置竖直开设有两个上部光孔（204），外设的六角螺栓（207）同时穿过相互配套的上部光孔（204）和下部螺纹孔（205）实现模板上部（201）和模板下部（202）之间的固定。
3.根据权利要求1所述的一种土壤振动参数测试用制样模具，其特征在于：所述压紧组件（3）中的圆柱顶板（302）竖直设置，且多个圆柱顶板（302）的下表面位于同一水平面内。
4.根据权利要求1所述的一种土壤振动参数测试用制样模具，其特征在于：所述贯通槽（102）和限位槽（103）的深度和宽度均相同，且贯通槽（102）和限位槽（103）的宽度大于活动模板（2）的厚度。
5.根据权利要求1所述的一种土壤振动参数测试用制样模具，其特征在于：所述的侧面螺柱（206）和条形孔（203）的高度一致，且条形孔（203）的宽度不小于侧面螺柱（206）的公称直径。
6.根据权利要求1所述的一种土壤振动参数测试用制样模具，其特征在于：所述的镇压组件（4）包括左右对称设置的两个支撑架和架设在两个支撑架上方的镇压滚筒，每个支撑架均包括两个纵管套（401）、两个纵管（402）、两个定位销（403）和一个横管（404），两个纵管套（401）的下端分别固定在底座（1）同一侧的两端，所述的纵管套（401）呈竖直设置的中空管状结构，在每个纵管套（401）的上部还开设有一个纵管套通孔，所述的纵管（402）嵌套设置在纵管套（401）的内部，且该纵管（402）在竖直方向上均匀开设有多个纵管通孔（405），使定位销（403）能够通过与纵管套通孔和不同高度纵管通孔（405）之间的配合，实现支撑架高度的调节，所述的横管（404）水平架设在两个纵管（402）的顶端。
7.根据权利要求6所述的一种土壤振动参数测试用制样模具，其特征在于：所述纵管套（401）的下端通过连接螺栓与底座（1）固定连接。
8.根据权利要求6所述的一种土壤振动参数测试用制样模具，其特征在于：所述横管（404）的长度不小于底座（1）的边长，且横管（404）延其长度方向的两端还分别设置有一个用于防止镇压滚筒掉落的限位块（406）。
9.根据权利要求6所述的一种土壤振动参数测试用制样模具，其特征在于：所述的纵管套（401）为方形管。
10.一种模具尺寸可调的土壤振动参数测试系统，其特征在于：包括制样模具（5）、传感器（6）、信号采集模块（7）、信号分析模块（8）和激励装置（9），所述的制样模具（5）可通过装置调节制备具有不同体积和密度的土壤试样（10），传感器（6）埋设在已完成制备的土壤试样（10）的内部，且传感器（6）与信号采集模块（7）电连接，信号采集模块（7）与信号分析模块（8）光纤连接，激励装置（9）用于在土壤振动参数测试时，对已完成制备的土壤试样（10）进行力脉冲信号的施加。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114910231A (zh) * 2022-05-13 2022-08-16 安徽丰士通电子科技有限公司 一种整箱产品用震动测试机

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102620967A (zh) * 2012-04-06 2012-08-01 河海大学 用于岩石力学领域的类岩石试件模具
CN203811442U (zh) * 2014-04-30 2014-09-03 山东省建筑科学研究院 砌墙砖强度试验制样模具
CN104406833A (zh) * 2014-11-26 2015-03-11 中国海洋石油总公司 不规则岩体节理面剪切试验试件预制的模具
CN105954087A (zh) * 2016-04-22 2016-09-21 河海大学 一种块状混凝土制备模具
CN106370498A (zh) * 2016-12-05 2017-02-01 山东科技大学 制备含裂隙类岩石试样的可调节模具及其使用方法
CN109633124A (zh) * 2018-12-26 2019-04-16 长安大学 一种岩土工程立体综合模拟试验台
WO2020114149A1 (zh) * 2018-12-03 2020-06-11 中国科学院地质与地球物理研究所 用于岩体结构面剪切试验的制样模具
CN111679054A (zh) * 2020-06-04 2020-09-18 河南科技大学 一种土壤固有振动特性参数测试台

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102620967A (zh) * 2012-04-06 2012-08-01 河海大学 用于岩石力学领域的类岩石试件模具
CN203811442U (zh) * 2014-04-30 2014-09-03 山东省建筑科学研究院 砌墙砖强度试验制样模具
CN104406833A (zh) * 2014-11-26 2015-03-11 中国海洋石油总公司 不规则岩体节理面剪切试验试件预制的模具
CN105954087A (zh) * 2016-04-22 2016-09-21 河海大学 一种块状混凝土制备模具
CN106370498A (zh) * 2016-12-05 2017-02-01 山东科技大学 制备含裂隙类岩石试样的可调节模具及其使用方法
WO2020114149A1 (zh) * 2018-12-03 2020-06-11 中国科学院地质与地球物理研究所 用于岩体结构面剪切试验的制样模具
CN109633124A (zh) * 2018-12-26 2019-04-16 长安大学 一种岩土工程立体综合模拟试验台
CN111679054A (zh) * 2020-06-04 2020-09-18 河南科技大学 一种土壤固有振动特性参数测试台

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114910231A (zh) * 2022-05-13 2022-08-16 安徽丰士通电子科技有限公司 一种整箱产品用震动测试机

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