CN1991332A - 用于岩石试样直接拉伸试验的压拉转换器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于岩石试样直接拉伸试验的压拉转换器，包括上下拉块、调节杆、外筒和内筒，外筒与内筒之间为可滑动配合，所述上下拉块位于内筒内，上拉块向上与内筒顶板固定连接，下拉块向下与调节杆相连接，调节杆的两端穿过内筒筒壁并与外筒的下端相接触，外筒的下端高于内筒的下端。将试件的两端分别固定在上下拉块上，内筒底部放在试验机座上，内筒以及固定在内筒上的上拉块是固定不动的。当试验机对外筒施加压力时，外筒带动调节杆向下运动，由于调节杆与下拉块相连接，就拉动下拉块向下运动，从而对岩石试件产生直接拉伸。这样就将试验机的压力转换为对试件的拉力。为了便于自动对中，调节杆最好呈两头细中间粗的鼓形。

Description

用于岩石试样直接拉伸试验的压拉转换器

技术领域

本发明涉及一种用于对岩石试样进行直接拉伸试验的压拉转换器。

背景技术

目前在实验室内测定岩石抗拉强度的方法主要有直接拉伸法和间接受拉法。

直接拉伸试验：即轴向拉伸法。在测定岩石抗拉强度的直接拉伸试验中，存在的具体问题是：(1)一般采用“8”字型试样；由于岩石是脆性材料，而且往往包含有微裂隙，因此试件加工困难，尤其是软岩更难加工。(2)试验过程中，存在试件轴线和试验机轴线对中问题。即试件拉伸时不可避免地产生偏心，在试件中引起附加力矩。(3)通常情况下，试验时将岩石试件安装在拉伸挟持器中，但是一般挟持器很容易损伤试件，因此直接试验(轴向拉伸法)一直以来都未能被普遍采用。

目前一般采用的间接受拉方法，即劈裂法(巴西法)。其存在下列问题：(1)试验不可避免地在加载点处出现应力集中现象。(2)测得的抗拉强度数值偏小且离散性较大，变异也较大。(3)一般来说，试件表面总有一定的粗糙度，即使线形加载也不能保证受力均匀。

同时，上述两种方法所得试验结果还存在以下问题：(1)不同的实验方法所得的岩石抗拉强度不一致，并且没有明显的规律性；(2)同一测试方法，试件尺寸不同，所得的抗拉强度也不一致；(3)在完全相同条件下进行多次试验，其结果也较分散。

因此，若能解决好直接拉伸试验中存在的问题，其所得的试验结果将较直接拉伸法和间接受拉法的结果更加理想。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种压拉转换装置，用于岩石试样的直接拉伸试验中。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种用于岩石试样直接拉伸试验的压拉转换器，包括上下拉块、调节杆、外筒和内筒，外筒与内筒之间为可滑动配合，所述上下拉块位于内筒内，上拉块向上与内筒顶板固定连接，下拉块向下与调节杆相连接，调节杆的两端穿过内筒筒壁并与外筒的下端相接触，外筒的下端高于内筒的下端。

本发明的压拉转换器在使用时，将试件的两端分别固定在上下拉块上，内筒底部直接放在试验机座上，内筒以及固定在内筒上的上拉块是固定不动的。当试验机对外筒施加压力时，外筒带动调节杆向下运动，由于调节杆与下拉块相连接，就拉动下拉块向下运动，从而对试件产生直接拉伸。这样就将试验机的压力转换为对试件的拉力。

优选地，所述内筒的下端开有两个∩形缺口，所述调节杆的两端从这两个∩形缺口穿出。

优选地，所述外筒的下端开有两个∩形缺口，这两个∩形缺口分别卡在调节杆的两端。

优选地，所述上拉块的下端面设有圆形凹槽，下拉块的上端面也设有圆形凹槽。采用易于加工的圆形试件，将圆形试件的两端在上下拉块的圆形凹槽中定位，并通过粘结剂固定在上下拉块上。这种连接方式便于实现试件轴线与试验机轴线的对中，同时又克服了现有技术中挟持器损伤试件表面的问题。

优选地，本发明的压拉转换器还包括一个拉块基座和底基座，底基座上设有通孔，所述调节杆可活动地插在该通孔中，底基座与拉块基座固定连接，拉块基座与下拉块固定连接。

作为对上一个优选方案的改进，所述调节杆的下部呈两端细、中间粗的外鼓形，与其配合的底基座中的通孔呈内鼓形。试验过程中，底基座与调节杆互相配合，在环向可以自由调节，轴向也可做适当微调，使试件轴线与试验机轴线自动对中，从而可以消除由于试件加工、试件与拉块粘结及整个装置加工等的误差引起的偏心受力而产生的弯矩。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

图1是本发明压拉转换器的结构剖视图。

图2是外筒筒体的剖视图。

图3是图1中A-A处的剖视图。

图4是内筒筒体的剖视图。

具体实施方式

如图所示，将圆柱体的待测试件3两端通过粘结剂9固定在上下拉块4、5之间，上拉块4的下端面和下拉块5的上端面均设有圆形的凹槽，便于试件3的定位。上拉块4通过螺栓连接在内筒2的顶板10上，但不完全紧固，以便于试件有一定的活动对中的范围，由于内筒2的底部是放在试验机座上固定不动的，因此在试验过程中上拉块4也是固定不动的；下拉块5则通过螺栓连接一个拉块基座6，但不完全紧固，以便于试件有一定的活动对中的范围，拉块基座6通过螺纹与底基座7相连接，底基座7的下部有一个鼓形通孔，调节杆8可自由活动地插在这个通孔中，调节杆8的下部呈两端较细中间较粗的外鼓形；内筒2的筒壁下部开有两个∩形缺口，调节杆8的两端从这两个∩形缺口中穿过，调节杆8向下运动时不会受到内筒2的限制；外筒1倒扣在内筒2的外面并可沿内筒2的外壁上下滑动，外筒1的筒壁下部也开有两个∩形缺口，这两个∩形缺口正好卡在调节杆8的两端，当试验机对外筒1上部的受压板11施压时，外筒1压迫调节杆8向下运动，调节杆8带动下拉块5向下运动；这样上拉块4固定不动，下拉块5向下运动就对试件3产生直接拉伸作用，试验过程中，调节杆8的下部与底基座7内鼓形通孔的下部相互挤压，从而在轴向和环向微调试件的位置，使试件轴线与试验机轴线对中。

采用本发明的压拉转换器可以在压力试验机上完成拉伸试验，并且可以实现试件轴线与试验机轴线的对中。同时采用粘结剂来连接拉块与试件，不会损伤试件的表面，试件也不必做成8字型，圆柱体的试件就可以用，试件的加工就更加容易。

为了更清楚地理解本发明，下面对使用本发明—压拉转换器进行的试验过程作一阐述：

试件采用圆柱体，试件两端面不平行度最大不超过0.05mm；端面应垂直试件轴线，最大偏差不超过0.25度。试件安装前，将其两端用丙酮清洗，干燥后用504高级万能粘结剂安装在压～拉转换器的拉块上。

上、下两拉块分别与内筒顶板和拉块基座用螺丝相连，其中拉块基座通过螺纹拧在底基座上。然后将固定在内筒顶板上的岩石试样由上至下插入内钢筒，套上外钢筒并将调节杆插入底基座的鼓形通孔中。内钢筒的底部直接放于试验机座上。

试验机对受压顶板施加压力，加载速率约为0.01mm/min，缓慢加载，直至试件拉伸破坏。试件被拉断时记录的压力值除以试件面积即为岩石的单向抗拉强度(简称抗拉强度)，即：

                    σ_t＝P/F

式中：σ_t—抗拉强度(Pa)；

P—试件被拉断时的拉力(N)；

F—试件横截面积(m²)。

Claims (6)

1.一种用于岩石试样直接拉伸试验的压拉转换器，包括上下拉块(4，5)，其特征是：还包括调节杆(8)、外筒(1)和内筒(2)，外筒(1)与内筒(2)之间为可滑动配合，所述上下拉块(4，5)位于内筒(2)内，上拉块(4)向上与内筒顶板(10)固定连接，下拉块(5)向下与调节杆(8)相连接，调节杆(8)的两端穿过内筒(2)筒壁并与外筒(1)的下端相接触，外筒(1)的下端高于内筒(2)的下端。

2.根据权利要求1所述的用于岩石试样直接拉伸试验的压拉转换器，其特征是：所述内筒(2)的下端开有两个∩形缺口，所述调节杆(8)的两端从这两个∩形缺口穿出。

3.根据权利要求1所述的用于岩石试样直接拉伸试验的压拉转换器，其特征是：所述外筒(1)的下端开有两个∩形缺口，这两个∩形缺口分别卡在调节杆(8)的两端。

4.根据权利要求1所述的用于岩石试样直接拉伸试验的压拉转换器，其特征是：所述上拉块(4)的下端面设有圆形凹槽，下拉块(5)的上端面也设有圆形凹槽。

5.根据权利要求1所述的用于岩石试样直接拉伸试验的压拉转换器，其特征是：还包括一个拉块基座(6)和底基座(7)，底基座(7)上设有通孔，所述调节杆(8)可活动地插在该通孔中，底基座(7)与拉块基座(6)固定连接，拉块基座(6)与下拉块(5)固定连接。

6.根据权利要求5所述的用于岩石试样直接拉伸试验的压拉转换器，其特征是：所述调节杆(8)的下部呈两端细中间粗的鼓形，与其配合的底基座(7)上的通孔也呈鼓形。

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