CN112542080B - 一种基于三维数字地球地质灾害的模拟试验装置 - Google Patents

Abstract

一种基于三维数字地球地质灾害的模拟试验装置，包括箱体，模拟沙盘，第一伸缩杆，盒体，第一电机，箱体顶侧开口，盒体底侧开口，箱体上方有模拟沙盘，模拟沙盘的底面的中部固定连接第一伸缩杆的一端，第一伸缩杆的另一端固定连接盒体顶面的中部，盒体内壁的一侧固定安装第一电机，第一电机转轴的一端固定连接圆盒的一侧，盒体内壁的另一侧固定连接第二伸缩杆的一端，第二伸缩杆的另一端安装第一往复丝杠的一端。本装置通过单一变量的随机生成，也就是控制器在随机时间控制电动伸缩杆伸缩，能够做到随机模拟余震的震动大小、余震的震动持续时间和相邻两侧余震的震动时间间隔和，能够更好地模拟地震的过程，使呈现在模拟沙盒中地震模拟更加真实。

Description

一种基于三维数字地球地质灾害的模拟试验装置

技术领域

本发明属于模拟试验装置领域，具体地说是一种基于三维数字地球地质灾害的模拟试验装置。

背景技术

地震又称地动、地震动，是地壳快速释放能量过程中造成震动，期间会产生地震波的一种自然现象，而为了进行地震的模拟，往往通过模拟试验装置进行模拟，但在地震后往往会伴随着大小不一的数次余震，而现有的试验装置往往仅能够进行单次震动的模拟，难以对多次余震进行模拟，尽管能够进行手动调节，也往往由于人为主观因素的存在导致数次的模拟结果大同小异，一是难以对余震的震动大小做到随机调节，二是难以对余震的震动持续时间做到随机调节，三是难以对相邻余震间的时间间隔做到随机调节，故我们设计了一种基于三维数字地球地质灾害的模拟试验装置。

发明内容

本发明提供一种基于三维数字地球地质灾害的模拟试验装置，用以解决现有技术中的缺陷。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种基于三维数字地球地质灾害的模拟试验装置，包括箱体，模拟沙盘，第一伸缩杆，盒体，第一电机，所述的箱体的顶侧开口，盒体的底侧开口，箱体的上方设有模拟沙盘，模拟沙盘的底面与箱体的顶侧接触配合，模拟沙盘的底面的中部固定连接第一伸缩杆的一端，第一伸缩杆的另一端固定连接盒体顶面的中部，盒体内壁的一侧固定安装第一电机，第一电机转轴的一端固定连接圆盒的一侧，圆盒另一侧的中部开设第一通孔，盒体内壁的另一侧固定连接第二伸缩杆的一端，第二伸缩杆的另一端固定安装第一往复丝杠的一端，第一往复丝杠的外周螺纹安装能够沿其往复移动的第一丝母，第一丝母的外周与第一通孔的内壁固定连接，圆盒内设有圆台，第一往复丝杠的另一端与圆台固定连接，圆盒外周的上下两侧分别开设第二通孔，第二通孔内分别活动安装拨杆，拨杆的外周分别套装弹簧，弹簧的一端与拨杆的外周固定连接，弹簧的另一端与圆盒的内壁固定连接，箱体内壁的底面固定安装电动伸缩杆，电动伸缩杆的一侧设有固定安装在箱体内壁底面的控制器，电动伸缩杆与控制器通过电路连接，电动伸缩杆的上方设有挡板，挡板的一侧设有光杆，光杆的下端固定安装在箱体内壁的底面，光杆的外周套装滑环，滑环固定安装在挡板上，挡板的另一侧设有固定安装在箱体内壁底面的第二电机，第二电机的上端固定安装第二往复丝杠，第二往复丝杠的外周螺纹安装能够沿其往复移动的第二丝母，第二丝母与箱体内壁的后侧活动连接，第二往复丝杠中部的前侧设有挡块，挡块远离滑环的一侧固定安装弹簧杆，第二丝母的前侧固定安装推杆。

如上所述的一种基于三维数字地球地质灾害的模拟试验装置，所述的模拟沙盘的外周分别固定安装数个３Ｄ扫描仪。

如上所述的一种基于三维数字地球地质灾害的模拟试验装置，所述的３Ｄ扫描仪与模拟沙盘的连接部位安装有减震弹簧。

如上所述的一种基于三维数字地球地质灾害的模拟试验装置，所述的箱体底面的四角固定安装四个万向轮。

如上所述的一种基于三维数字地球地质灾害的模拟试验装置，所述的万向轮带有刹车装置。

如上所述的一种基于三维数字地球地质灾害的模拟试验装置，所述的模拟沙盘的底面的中部开设螺孔，第一伸缩杆的顶端轴承安装螺杆，螺杆与螺孔螺纹连接。

本发明的优点是：本发明结构巧妙，使用方便，能够随机模拟余震的大小、持续时间和相邻两次的震动间隔。在使用本装置时，控制第一电机转动，通过带动第一丝母转动带动第一往复丝杠和圆台水平移动至两个拨杆的内端相距最远后暂时关闭第一电机，控制电动伸缩杆伸缩一次，推动挡板上升并推动挡块，使弹簧杆收缩直至挡板越过挡块后伸长，使挡板位于挡块上方，挡板底面的一侧与挡块的上斜面接触配合，当挡板受到来自拨杆的向下的力时，挡块受到的挡板的重力与盒体内部总重力之和在水平方向的分力小于弹簧杆的弹力，以此能够对挡板进行支撑，启动控制器、第一电机、第二电机，第一电机转动带动圆盒和拨杆转动，当拨杆与挡板接触时，由于挡板给予挡块支撑，因此通过拨杆推动盒体上升至最高后下落，通过下落产生的震动通过第一伸缩杆传递至模拟沙盘进行震动的模拟，由于启动时两个拨杆的内端相距最远，此时推动盒体上下移动的高度最大，产生的震动最大，此次模拟的为地震开始时的状态，由于第二电机转动能够通过第二往复丝杠带动第二丝母上下移动，使得带动推杆与挡块的斜边接触时推动弹簧杆收缩，挡块不再对挡板进行支撑，挡板下落，拨杆不再带动盒体上升，直至控制器再次控制电动伸缩杆伸缩一次，由于控制器为随机控制电动伸缩杆伸缩，因此相邻两侧控制的时间间隔为随机，所以能够随机模拟相邻两次余震的震动间隔，又由于控制器为随机控制电动伸缩杆伸缩，因此在挡板上升时第二丝母的位置是随机的，因此第二丝母移动至推动挡块移动的时间是随机的，即挡块对挡板的支撑是随机的，所以能够随机进行模拟余震的持续时间；同样由于控制器为随机控制电动伸缩杆伸缩，且由于通过第一电机、圆盒和第一丝母带动第一往复丝杠和圆台左右移动使得两个拨杆的内端之间的距离时刻发生改变，因此挡板上升时拨杆能够推动盒体上升的高度是随机的，因此能够随机模拟余震的震动大小，因此，通过单一变量的随机生成，也就是控制器在随机时间控制电动伸缩杆伸缩，能够做到随机模拟余震的震动大小、余震的震动持续时间和相邻两侧余震的震动时间间隔和，能够更好地模拟地震的过程，使呈现在模拟沙盒中地震模拟更加真实。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种基于三维数字地球地质灾害的模拟试验装置，如图所示，包括箱体1，模拟沙盘2，第一伸缩杆3，盒体4，第一电机5，所述的箱体1的顶侧开口，盒体4的底侧开口，箱体1的上方设有模拟沙盘2，模拟沙盘2的底面与箱体1的顶侧接触配合，模拟沙盘2的底面的中部固定连接第一伸缩杆3的一端，第一伸缩杆3的另一端固定连接盒体4顶面的中部，盒体4内壁的一侧固定安装第一电机5，第一电机5转轴的一端固定连接圆盒6的一侧，圆盒6另一侧的中部开设第一通孔7，盒体4内壁的另一侧固定连接第二伸缩杆8的一端，第二伸缩杆8仅能够伸缩，第二伸缩杆8的另一端固定安装第一往复丝杠9的一端，第一往复丝杠9的外周螺纹安装能够沿其往复移动的第一丝母10，第一丝母10的外周与第一通孔7的内壁固定连接，圆盒6内设有圆台11，第一往复丝杠9的另一端与圆台11固定连接，第一往复丝杠9与圆台11中心线共线，圆盒6外周的上下两侧分别开设第二通孔12，第二通孔12内分别活动安装拨杆13，拨杆13的外周分别套装弹簧14，弹簧14的一端与拨杆13的外周固定连接，弹簧14的另一端与圆盒6的内壁固定连接，箱体1内壁的底面固定安装电动伸缩杆15，电动伸缩杆15的一侧设有固定安装在箱体1内壁底面的控制器16，电动伸缩杆15与控制器16通过电路连接，控制器16内设有随机数字生成模块，当随机数字生成模块随机生成的数字与控制器16内预设的数字相同时，控制器16控制电动伸缩杆15伸长，电动伸缩杆15的上方设有挡板17，挡板17的前后两侧与分别与箱体1内壁的前后两侧滑动接触配合，挡板17的一侧设有光杆18，光杆18的下端固定安装在箱体1内壁的底面，光杆18的外周套装滑环19，滑环19的内壁与光杆18的外周滑动接触配合，滑环19固定安装在挡板17上，挡板17的另一侧设有固定安装在箱体1内壁底面的第二电机20，第二电机20的上端固定安装第二往复丝杠21，第二往复丝杠21的外周螺纹安装能够沿其往复移动的第二丝母22，第二丝母22与箱体1内壁的后侧活动连接，箱体1内壁的后侧开设竖向的限位滑槽，限位滑槽内活动安装仅能够上下移动的限位滑块，限位滑块与第二丝母22的外周固定连接，通过限位滑槽和限位滑块，使第二丝母22与箱体1内壁的后侧活动连接，能够使第二丝母22仅能够上下移动，第二往复丝杠21中部的前侧设有挡块23，挡块23为等边三角形结构，挡块23远离滑环19的一侧固定安装弹簧杆24，弹簧杆24通过支架与箱体1内壁的底面固定连接，通过弹簧杆24，使挡块23仅能够水平移动，第二丝母22的前侧固定安装推杆25，推杆25的外周和挡板17的另一侧分别能够推动挡块23移动。本发明结构巧妙，使用方便，能够随机模拟余震的大小、持续时间和相邻两次的震动间隔。在使用本装置时，控制第一电机5转动，通过带动第一丝母10转动带动第一往复丝杠9和圆台水平移动至两个拨杆13的内端相距最远后暂时关闭第一电机5，控制电动伸缩杆15伸缩一次，推动挡板17上升并推动挡块23，使弹簧杆24收缩直至挡板17越过挡块23后伸长，使挡板17位于挡块23上方，挡板17底面的一侧与挡块23的上斜面接触配合，当挡板17受到来自拨杆13的向下的力时，挡块23受到的挡板17的重力与盒体4内部总重力之和在水平方向的分力小于弹簧杆24的弹力，以此能够对挡板17进行支撑，启动控制器16、第一电机5、第二电机20，第一电机5转动带动圆盒6和拨杆13转动，当拨杆13与挡板17接触时，由于挡板17给予挡块23支撑，因此通过拨杆13推动盒体4上升至最高后下落，通过下落产生的震动通过第一伸缩杆3传递至模拟沙盘2进行震动的模拟，由于启动时两个拨杆13的内端相距最远，此时推动盒体4上下移动的高度最大，产生的震动最大，此次模拟的为地震开始时的状态，由于第二电机20转动能够通过第二往复丝杠21带动第二丝母22上下移动，使得带动推杆25与挡块23的斜边接触时推动弹簧杆24收缩，挡块23不再对挡板17进行支撑，挡板17下落，拨杆13不再带动盒体4上升，直至控制器16再次控制电动伸缩杆15伸缩一次，由于控制器16为随机控制电动伸缩杆15伸缩，因此相邻两侧控制的时间间隔为随机，所以能够随机模拟相邻两次余震的震动间隔，又由于控制器16为随机控制电动伸缩杆15伸缩，因此在挡板17上升时第二丝母22的位置是随机的，因此第二丝母22移动至推动挡块23移动的时间是随机的，即挡块23对挡板17的支撑是随机的，所以能够随机进行模拟余震的持续时间；同样由于控制器16为随机控制电动伸缩杆15伸缩，且由于通过第一电机5、圆盒6和第一丝母10带动第一往复丝杠9和圆台11左右移动使得两个拨杆13的内端之间的距离时刻发生改变，因此挡板17上升时拨杆13能够推动盒体4上升的高度是随机的，因此能够随机模拟余震的震动大小，因此，通过单一变量的随机生成，也就是控制器16在随机时间控制电动伸缩杆15伸缩，能够做到随机模拟余震的震动大小、余震的震动持续时间和相邻两侧余震的震动时间间隔和，能够更好地模拟地震的过程，使呈现在模拟沙盒中地震模拟更加真实。

具体而言，如图所示，本实施例所述的模拟沙盘2的外周分别固定安装数个３Ｄ扫描仪26。通过３Ｄ扫描仪26，能够对沙箱内部进行动态数字模型的制作，为后续的研究提供参考。

具体的，如图所示，本实施例所述的３Ｄ扫描仪26与模拟沙盘2的连接部位安装有减震弹簧。通过减震弹簧，能够减小在进行模拟试验时３Ｄ扫描仪26震动幅度较大，提高成像的精确度。

进一步的，如图所示，本实施例所述的箱体1底面的四角固定安装四个万向轮27。通过万向轮27，能够更加方便的对本装置进行转运。

更进一步的，如图所示，本实施例所述的万向轮27带有刹车装置，刹车装置为能够对万向轮27进行固定的刹车片。通过刹车装置能够在进行模拟试验时对万向轮27进行固定，避免由于装置移动导致模拟试验产生误差。

更进一步的，如图所示，本实施例所述的模拟沙盘2的底面的中部开设螺孔28，第一伸缩杆3的顶端轴承安装螺杆29，螺杆29与螺孔28螺纹连接。通过螺杆29与螺孔28，能够在进行模拟试验时通过将模拟沙盘2、第一伸缩杆3和盒体4向上拿出后通过转动螺杆29来进行更换模拟沙盘2，方便更换不同的模拟沙盘2来进行不同地形的模拟。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种基于三维数字地球地质灾害的模拟试验装置，包括箱体（1），模拟沙盘（2），第一伸缩杆（3），盒体（4），第一电机（5），所述的箱体（1）的顶侧开口，盒体（4）的底侧开口，其特征在于：箱体（1）的上方设有模拟沙盘（2），模拟沙盘（2）的底面与箱体（1）的顶侧接触配合，模拟沙盘（2）的底面的中部固定连接第一伸缩杆（3）的一端，第一伸缩杆（3）的另一端固定连接盒体（4）顶面的中部，盒体（4）内壁的一侧固定安装第一电机（5），第一电机（5）转轴的一端固定连接圆盒（6）的一侧，圆盒（6）另一侧的中部开设第一通孔（7），盒体（4）内壁的另一侧固定连接第二伸缩杆（8）的一端，第二伸缩杆（8）的另一端固定安装第一往复丝杠（9）的一端，第一往复丝杠（9）的外周螺纹安装能够沿其往复移动的第一丝母（10），第一丝母（10）的外周与第一通孔（7）的内壁固定连接，圆盒（6）内设有圆台（11），第一往复丝杠（9）的另一端与圆台（11）固定连接，圆盒（6）外周的上下两侧分别开设第二通孔（12），第二通孔（12）内分别活动安装拨杆（13），拨杆（13）的外周分别套装弹簧（14），弹簧（14）的一端与拨杆（13）的外周固定连接，弹簧（14）的另一端与圆盒（6）的内壁固定连接，箱体（1）内壁的底面固定安装电动伸缩杆（15），电动伸缩杆（15）的一侧设有固定安装在箱体（1）内壁底面的控制器（16），电动伸缩杆（15）与控制器（16）通过电路连接，电动伸缩杆（15）的上方设有挡板（17），挡板（17）的一侧设有光杆（18），光杆（18）的下端固定安装在箱体（1）内壁的底面，光杆（18）的外周套装滑环（19），滑环（19）固定安装在挡板（17）上，挡板（17）的另一侧设有固定安装在箱体（1）内壁底面的第二电机（20），第二电机（20）的上端固定安装第二往复丝杠（21），第二往复丝杠（21）的外周螺纹安装能够沿其往复移动的第二丝母（22），第二丝母（22）与箱体（1）内壁的后侧活动连接，第二往复丝杠（21）中部的前侧设有挡块（23），挡块（23）远离滑环（19）的一侧固定安装弹簧杆（24），第二丝母（22）的前侧固定安装推杆（25）。

2.根据权利要求1所述的一种基于三维数字地球地质灾害的模拟试验装置，其特征在于：所述的模拟沙盘（2）的外周分别固定安装数个３Ｄ扫描仪（26）。

3.根据权利要求2所述的一种基于三维数字地球地质灾害的模拟试验装置，其特征在于：所述的３Ｄ扫描仪（26）与模拟沙盘（2）的连接部位安装有减震弹簧。

4.根据权利要求1所述的一种基于三维数字地球地质灾害的模拟试验装置，其特征在于：所述的箱体（1）底面的四角固定安装四个万向轮（27）。

5.根据权利要求4所述的一种基于三维数字地球地质灾害的模拟试验装置，其特征在于：所述的万向轮（27）带有刹车装置。

6.根据权利要求1所述的一种基于三维数字地球地质灾害的模拟试验装置，其特征在于：所述的模拟沙盘（2）的底面的中部开设螺孔（28），第一伸缩杆（3）的顶端轴承安装螺杆（29），螺杆（29）与螺孔（28）螺纹连接。

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