CN208171752U - 一种基于电磁原理的非接触式岩石抗拉强度测试装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于电磁原理的非接触式岩石抗拉强度测试装置，包括立柱、顶板、底板。所述立柱与顶板固定在一起，顶板下方设有弹簧，所述弹簧下部连接缓冲板，用于拉断岩样后，减速岩样，防止岩样二次破坏。所述岩样放置在下端支座上，所述下端支座与底板固定在一起，岩样下部设有与下端支座固定在一起的励磁线圈，岩样与永久磁铁胶结在一起，励磁线圈连接功率放大器。本实用新型测试装置通过磁铁同极之间的排斥力，很好的解决了常规试验仪器偏心受拉难以控制所带来的实验误差。
Description
技术领域
本实用新型涉及岩土工程领域，属于一种基于电磁原理的非接触式岩石抗拉强度测试装置，适用于对岩样实施循环拉伸的疲劳试验。
背景技术
岩体在单向拉伸时能承受的最大拉应力称为岩样的单轴抗拉强度，简称抗拉强度。尽管一般在工程实践应用，通常一般岩石主要承担压应力，拉应力基本上不会出现，拉应力有钢筋承担，但由于岩体的拉应力不足依旧是工程材料领域及自然界岩体的主要破坏形式，由此导致的生命财产损失不可估量，因此对岩样的抗拉强度研究也是很重要的一部分。
目前主要通过两种方法在技术层面上去测定岩石的抗拉强度，一种是间接测定法，一种是直接测定法。间接测量法一般采用巴西劈裂法，然而使用40多年的巴西劈裂法的抗拉强度公式主要通过二维问题的弹性力学解答，可是实际情况并不满足该公式所要求的平面应力条件，由于实验条件的限制，这一方法测定岩体的抗拉强度并不可靠。直接测定法最大的问题是偏心受拉的问题，实验中很难保证对中。
因此如何精确的测定岩石的抗拉强度一直是岩石力学及工程地质领域中的研究热点问题，得到了学者及工程人员的普遍关注。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术方案的不足，提供一种基于电磁原理的非接触式岩石抗拉强度测试装置，该测试装置通过磁极同性相斥的原理，很好的解决了常规试验仪器偏心受拉难以控制所带来的实验误差。
本实用新型采取的技术方案为：
一种基于电磁原理的非接触式岩石抗拉强度测试装置，包括立柱、顶板、底板。所述立柱与顶板固定在一起，顶板下方设有弹簧，所述弹簧下部连接缓冲板，用于拉断岩样后，减速岩样，防止岩样二次破坏。
所述岩样放置在下端支座上，所述下端支座与底板固定在一起，岩样下部设有与下端支座固定在一起的励磁线圈，岩样与永久磁铁胶结在一起，励磁线圈连接功率放大器。
所述功率放大器一端通过电线与励磁线圈连接在一起，功率放大器另一端通过USB3.0接线与电脑USB插口相连。
所述弹簧固定在顶板下面，弹簧下面粘结缓冲板，缓冲板能够自由上、下移动。
所述岩样与永久磁铁通过环氧树脂胶结剂胶结在一起。
所述缓冲板、励磁线圈、永久磁铁的中心在同一轴线上。
所述永久磁铁上面设有圆形钢板，圆形钢板的直径比永久磁铁大8厘米，位移传感器的顶部顶在圆形钢板上，所述圆形钢板上部设有橡胶垫。
所述圆形钢板、橡胶垫和永久磁铁是一个整体；橡胶垫的直径、岩样的直径和圆形钢板的最小直径相同。
所述永久磁铁的下表面为S极。
本实用新型一种基于电磁原理的非接触式岩石抗拉强度测试装置，优点在于：采用非接触的方式提供拉力，拉力由电磁力提供，给岩样施加拉力，通过功率放大器去控制励磁线圈中的电流大小以及频率，从而去调整磁力的大小，对岩样施加不同的拉力。拉力的加卸载过程简单方便，并可以通过调整电流频率的变化来研究不同频率的加卸载过程。
本实用新型装置结构简单，试验成本低，拉伸方式采用非接触的磁力拉伸，整个操作可通过计算机控制。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
图1为本实用新型的试验仪正视结构示意图。
图2为本实用新型的试验仪左视结构示意图。
图3为本实用新型的试验仪俯视结构示意图。
图4为本实用新型的功率放大器主视结构示意图。
图5为本实用新型的加载主体结构示意图。
图中：立柱1，顶板2，底板3，橡胶垫4，缓冲板5，岩样6，永久磁铁7，第一环氧树脂类胶合剂8-1，第二环氧树脂类胶合剂8-2，励磁线圈9，弹簧10，位移传感器11，圆形钢板12，下端支座13，接线柱14，电压表15，电流表16，放大器电源线17，功率放大器18，复位按钮19，调频按钮20，功率放大器开关21，USB接线22，限位环23，电缆线24，限位支撑25。
具体实施方式
如图1-图5所示，一种基于电磁原理的非接触式岩石抗拉强度测试装置，包括立柱1、顶板2、底板3。
所述立柱1与顶板2固定在一起，顶板2下方设有弹簧10，所述弹簧10下部连接缓冲板5，用于拉断岩样6后，减速岩样6，防止岩样6二次破坏；
所述岩样6放置在下端支座13上，所述下端支座13与底板3固定在一起，岩样6下部设有与下端支座13固定在一起的励磁线圈9，岩样6与永久磁铁7胶结在一起，励磁线圈9连接功率放大器18。
所述功率放大器18一端通过电线与励磁线圈9连接在一起，功率放大器18另一端通过USB3.0接线与电脑USB插口相连。
所述弹簧10固定在顶板2下面，弹簧10下面粘结缓冲板5，缓冲板5能够自由上、下移动。
所述岩样6与永久磁铁7通过环氧树脂胶结剂胶结在一起。
所述缓冲板5、励磁线圈9、永久磁铁7的中心在同一轴线上。
所述永久磁铁7上面设有圆形钢板12，圆形钢板12的直径比永久磁铁7大8厘米，位移传感器11的顶部顶在圆形钢板12上，所述圆形钢板12上部设有橡胶垫4。
所述圆形钢板12、橡胶垫4和永久磁铁7是一个整体；橡胶垫4的直径、岩样6的直径和圆形钢板12的最小直径相同。
所述永久磁铁7的下表面为S极。
以循环加卸载试验为例：
试验前先按规范制作直径50mm，高度 100mm的圆柱体型的岩样6，试验时，先在励磁线圈9上涂抹环氧树脂胶结剂，将岩样6下表面粘结在下端支座13的励磁线圈9上方，在岩样6上表面涂抹环氧树脂胶结剂，将永久磁铁7粘结在岩样6上表面，永久磁铁7、圆形钢板12和橡胶垫4是一个整体，接通励磁线圈9与功率放大器18的接线柱14，功率放大器18的USB接线22与电脑相连。
依次打开功率放大器开关21、电脑，按下功率放大器18的复位按钮19，然后再按下调频按钮20，打开电脑程序，设置适当的拉伸力大小和加载速率，设置完全部参数信息以后，点击启动程序按钮，励磁线圈9的上表面将产生S极，永久磁铁7下表面也为S极，根据磁极同性相斥的原理，两个磁场之间产生相斥的电磁力，永久磁铁7带着岩样6向上拉伸，位移传感器11将数据传输给电脑。
弹簧10功能：主要防止岩样6拉断后弹飞，永久磁铁7上的橡胶垫4会碰撞缓冲板5，缓冲板5上部的弹簧10会减速岩样6，减少对岩样6的破坏。
所述立柱1连接有限位支撑25，限位支撑25连接限位环23，限位环23主要限制岩样6断裂后的左右移动，以免断裂时水平加速度过大，对岩样6和位移传感器11造成破坏。
另外一种实施例：
依次打开功率放大器开关21、电脑，按下功率放大器18的复位按钮19，然后再按下调频按钮20，打开电脑程序，设置拉伸力大小，循环加卸载频率大小，以及循环周期，设置完全部参数信息以后，点击启动程序按钮，励磁线圈9将产生电磁场，上表面为S极，磁场强度随电流大小和频率变化，永久磁铁7下表面为S极，为稳定磁场，根据磁极同性相斥的原理，两个磁场之间产生随时间变化的电磁力，使得永久磁铁7带着岩样6向上拉伸力随时间变化，可模拟拉伸荷载的循环变化，位移传感器11将数据传输给电脑。
Claims (9)
1.一种基于电磁原理的非接触式岩石抗拉强度测试装置，包括立柱（1）、顶板（2）、底板（3）、下端支座（13），其特征在于：所述立柱（1）与顶板（2）固定在一起，顶板（2）下方设有弹簧（10），所述弹簧（10）下部连接缓冲板（5），用于拉断岩样（6）后，减速岩样（6）；所述下端支座（13）用于放置岩样（6），所述下端支座（13）与底板（3）固定在一起，下端支座（13）固定有励磁线圈（9），励磁线圈（9）连接功率放大器（18）；
该装置还包括与岩样（6）胶结的永久磁铁（7）。
2.根据权利要求1所述一种基于电磁原理的非接触式岩石抗拉强度测试装置，其特征在于：所述功率放大器（18）一端通过电线与励磁线圈（9）连接在一起，功率放大器（18）另一端通过USB3.0接线与电脑USB插口相连。
3.根据权利要求1所述一种基于电磁原理的非接触式岩石抗拉强度测试装置，其特征在于：所述弹簧（10）固定在顶板（2）下面，弹簧（10）下面粘结缓冲板（5），缓冲板（5）能够自由上、下移动。
4.根据权利要求1所述一种基于电磁原理的非接触式岩石抗拉强度测试装置，其特征在于：所述岩样（6）与永久磁铁（7）通过环氧树脂胶结剂（8）胶结在一起。
5.根据权利要求1所述一种基于电磁原理的非接触式岩石抗拉强度测试装置，其特征在于：所述缓冲板（5）、励磁线圈（9）、永久磁铁（7）的中心在同一轴线上。
6.根据权利要求1所述一种基于电磁原理的非接触式岩石抗拉强度测试装置，其特征在于：所述永久磁铁（7）上面设有圆形钢板（12），圆形钢板（12）的直径比永久磁铁（7）大，位移传感器（11）的顶部顶在圆形钢板（12）上，所述圆形钢板（12）上部设有橡胶垫（4）。
7.根据权利要求6所述一种基于电磁原理的非接触式岩石抗拉强度测试装置，其特征在于：所述圆形钢板（12）、橡胶垫（4）和永久磁铁（7）是一个整体；橡胶垫（4）的直径、岩样（6）的直径和圆形钢板（12）的最小直径相同。
8.根据权利要求1所述一种基于电磁原理的非接触式岩石抗拉强度测试装置，其特征在于：所述永久磁铁（7）的下表面为S极。
9.根据权利要求1所述一种基于电磁原理的非接触式岩石抗拉强度测试装置，其特征在于：所述立柱（1）连接有限位支撑（25），限位支撑（25）连接限位环（23），限位环（23）用于限制岩样（6）断裂后的左右移动。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201820918959.7U CN208171752U (zh) | 2018-06-13 | 2018-06-13 | 一种基于电磁原理的非接触式岩石抗拉强度测试装置 |
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| CN201820918959.7U CN208171752U (zh) | 2018-06-13 | 2018-06-13 | 一种基于电磁原理的非接触式岩石抗拉强度测试装置 |
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| CN (1) | CN208171752U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108469379A (zh) * | 2018-06-13 | 2018-08-31 | 三峡大学 | 一种基于电磁原理的非接触式岩石抗拉强度测试装置 |
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- 2018-06-13 CN CN201820918959.7U patent/CN208171752U/zh active Active
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