CN214025306U - 自适应接触的三点弯曲试验支承座及装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及自适应接触的三点弯曲试验支承座及装置，属于力学试验技术领域，它包括支承座本体，所述支承座本体包括底座、支辊和两个支座，所述底座顶面设有水平的直线导轨，所述支座安装在所述直线导轨上，所述支座顶部设有支辊，所述支座包括下支承块和上支承块，下支承块底部安装在所述直线导轨上，所述下支承块顶部设有圆弧形导轨，所述圆弧形导轨的中心线与直线导轨平行；所述上支承块安装在所述圆弧形导轨上，所述支辊安装在所述上支承块的顶部。本实用新型在使用过程中，可适应调节支辊的水平角度，使支辊与岩石接触更加均匀，从而使得受压更均匀。

Description

自适应接触的三点弯曲试验支承座及装置

技术领域

本实用新型涉及材料力学性能测试技术领域，尤其涉及一种自适应接触的三点弯曲试验支承座及装置。

背景技术

随着我国经济建设的快速发展，岩土工程的规模日渐增大，岩体稳定和变形问题也日益突出。抗拉强度作为岩石最重要的力学特征之一，有时对工程的稳定性起着决定性的影响，很多岩土工程的整体失稳破坏起源于局部的拉伸断裂，在实际工程中，岩石常常存在类似于梁、板的拉伸弯曲受力状态。同时，按照断裂力学的观点，岩土工程结构的开裂主要是由于其断裂韧度不足造成的。因此研究岩石的弯曲抗拉强度与断裂韧度对于岩土工程的设计和稳定性评价具有十分深远的意义。

测定岩石抗拉强度的方法主要分为直接拉伸试验和间接拉伸试验两类，由于岩石的抗拉强度较小，对岩石进行直接拉伸试验比较困难，许多间接拉伸试验，诸如巴西劈裂试验法、点荷载试验法和弯曲试验法等相继出现。

目前，带预制裂缝的三点弯曲试验具有尺寸小、重量轻便、操作简单等特点，成为国内外学者测试岩石断裂韧度最常用的方法之一。通过带预制裂缝的岩石三点弯曲试验可以对岩石的抗拉强度及断裂韧度进行有效的测试。

然而，在三点弯曲试验中，压头及两个支承与试件均是刚性接触，由于试件加工中极易出现表面平整度和上下面平行度的问题，导致试件分别与压头以及两个支承无法均匀接触，使得作用力无法均匀分布在试件与压头支承接触的三条线上，使得受压不均匀甚至产生局部压坏，从而导致最终的材料测试结果不准确，无法有效满足现有的三点弯曲测试需求。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述技术问题提供自适应接触的三点弯曲试验支承座及装置。

本实用新型通过下述技术方案实现：

自适应接触的三点弯曲试验支承座，包括支承座本体，所述支承座本体包括底座、支辊和两个支座，所述支座顶部设有支辊，所述支座包括下支承块和上支承块，下支承块底部安装在底座上，所述下支承块顶部设有圆弧形导轨，所述圆弧形导轨的中心线与直线导轨平行；所述上支承块安装在所述圆弧形导轨上，所述支辊安装在所述上支承块的顶部。

进一步的，所述下支承块顶部与上支承块底部柱面接触，所述柱面的中心线与直线导轨平行；所述圆弧形导轨沿所述柱面的准线方向设置。

优选地，所述下支承块的顶面为内凹的圆柱面，所述上支承块的底面为外凸的圆柱面。

进一步的，所述圆弧形导轨包括设于所述下支承块顶面的导向槽或导向凸起，所述上支承块底面有与所述导向槽适配的凸起或与所述导向凸起适配的凹槽。

其中，所述上支承块的顶面设有支辊槽，所述支辊可操作地置于所述支辊槽中；支辊的两端分别连接有张力弹簧，张力弹簧一端与支辊连接，张力弹簧另一端与支座连接。

进一步的，所述支辊槽为V形或圆弧形；

当支辊槽为圆弧形时，上支承块的顶面设有至少两道支辊槽，两道支辊槽的直径不相等。

进一步的，所述底座顶面设有水平的直线导轨，所述下支承块安装在所述直线导轨上，所述下支承块与所述底座间设有锁固螺栓。。

进一步的，所述下支承块的底部设置有条形凸起，所述直线导轨包括与所述条形凸起适配的直线凹槽。

三点弯曲试验装置，它包括支承座本体和压头，所述压头包括压块和压辊，所述压块的底面设有压辊槽，所述压辊可操作地置于压辊槽中；压辊的两端分别连接有张力弹簧，张力弹簧一端与压辊连接，张力弹簧另一端与压块连接。

进一步的，所述压辊槽为V形或圆弧形；

当压辊槽为圆弧形时，上支承块的顶面设有至少两道压辊槽，两道压辊槽的直径不相等。

压辊槽设置成V形或者直径不等的圆弧形，能更好适配不同直径的压辊，实现不同尺寸下材料的三点弯曲试验。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型在使用过程中，可适应调节支辊的水平角度，使支辊与岩石接触更加均匀，从而使得受压更均匀。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。

图1是实施例1中支承座本体的三维图；

图2是实施例1中支座的三维图；

图3是实施例1中支座的分解图；

图4是三点弯曲试验装置的示意图；

图5是压头的结构示意图；

图6是实施例4中支座的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1所示，本实施例公开的自适应接触的三点弯曲试验支承座，包括支承座本体2，支承座本体2包括底座20、支辊23和两个支座21，底座20顶面设有水平的直线导轨，支座21安装在直线导轨上，下支承块211与底座20间设有锁固螺栓25。

具体的，底座20顶面设有导向直槽22，导向直槽22为倒T字形，导向直槽22内设有与锁固螺栓25相适配的螺纹孔。

如图1、2、3所示，支座21包括下支承块211和上支承块212，下支承块211底部安装在直线导轨上。具体的，下支承块211的底部设置有条形凸起221，条形凸起221为与导向直槽22适配的T形块。下支承块211上有与锁固螺栓25相适配的通孔。

下支承块211顶部设有圆弧形导轨，圆弧形导轨的中心线与导向直槽22平行；上支承块212安装在圆弧形导轨上，上支承块212的顶部安装有支辊23。

本实施例中下支承块211顶部与上支承块212底部柱面接触，柱面的中心线与直线导轨平行；圆弧形导轨沿柱面的准线方向设置。

下支承块211的顶面为内凹圆柱面213，上支承块212的底面为外凸圆柱面214。内凹圆柱面213和外凸圆柱面214均为光滑面，二者紧密接触。

本实施例中，圆弧形导轨包括设于下支承块211顶面的导向槽215，上支承块212底面有与导向槽215适配的凸起216。导向槽215的深度最好要高于凸起216的凸起高度，使凸起216的底面与导向槽215槽底保持一定的间隙而不直接接触，保证受压过程中压力是通过导向槽215、凸起216之外的圆柱面传递，避免凸起216、导向槽215直接承压而容易损坏，导向槽215和凸起216主要起防止跑偏、导向的作用。

凸起216装在导向槽215中，使得可以沿一个方向滑动调节上支承块212的位置，从而调节支辊23的水平角度，满足支辊23与岩石均匀接触，从而均匀受压。

如图3所示，上支承块212的顶面设有支辊槽231，支辊23可操作地置于支辊槽231中；本实施例中，支辊槽231为V形，V形的支辊槽231可适用于不同大小的支辊23。

支辊23的两端分别连接有张力弹簧24，张力弹簧24一端与支辊23连接，张力弹簧24另一端与支座21连接。支辊23由其两端的张力弹簧24固定在支座21上，保证支辊23在加载过程中相对稳定，利于为获得准确的试验跨距。

在下支承块211上设有连接螺栓241，张力弹簧24的一端勾在连接螺栓241上。

如图4所示，本实用新型公开的三点弯曲试验装置，包括支承座本体2和压头1。

为保证压辊和试样接触是均匀全线接触和提高精度，压辊12需要随时更换。为此，将压头1做成可换式活动压头。如图5所示，压头1包括压块11和压辊12，压块11的底面设有压辊槽13，压辊12可操作地置于压辊槽13中；压辊12的两端分别连接有张力弹簧24，张力弹簧24一端与压辊12连接，张力弹簧24另一端与压块11连接。

压辊槽13为V形，V形的压辊槽13可适用于不同大小的压辊12。通过张力弹簧24与小型螺栓14将压辊12固定在压辊槽13内，保证加载过程中压辊12相对稳定，在压块11的顶部中心开一螺孔，螺孔内带螺纹，用于与试验机传感器自带螺杆相匹配，保证压头1能均匀的传递荷载。

如图4所示，为方便调节支座21到预定位置位置，底座20外侧设有刻度尺201，每次试验时可根据刻度尺201及跨距确定两个支座21的位置，便于试验人员的操作。

当两个支座21的位置调整好后，通过旋紧锁固螺栓25便可对支座21进行固定。

本实用新型的使用方法：

(1)将支承座本体2对中放置于试验机的操作平台上，压头1和试验机的传感器向连接；然后，根据跨距，确定和调节两个支座的位置，利用锁固螺栓25将支座21固定在底座。

(2)将试件对称放置于两支辊23上，缓慢向下降低传感器及压头1，使压头1与试件3中部保持1-2mm的距离，调整压头1方向使压辊12轴线与试件3宽度方向上的中线重合，而后继续降低压头1使二者轻微接触；

该过程中，如果支辊23与试件3接触不均匀，则导致支辊23受力不均匀，从而使得上支承块212受到偏心力，该偏心力将使得下上支承块212以内凹圆柱面213的中心线为中心相对于支承块211转动，直至上支承块212受力平衡；当上支承块212受力达到平衡时，支辊23与试件3也达到最佳的接触状态，从而使得试件3受压更均匀。

(3)施加荷载，试验机实时记录实验过程中的荷载、位移等数据，直到试件发生断裂破坏，试验结束。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：本实施例中下支承块211的顶面为外凸的圆柱面，下支承块211的底面为内凹的圆柱面。

实施例3

本实施例与实施例1或实施例2的区别在于：本实施例中，圆弧形导轨包括设于下支承块211顶面的导向凸起，上支承块212底面有与导向凸起适配的凹槽。

实施例4

本实施例与实施例1、2或3的区别在于：如图6所示，本实施例中支辊槽231为圆弧形，圆弧形的支辊槽231可与支辊23面接触，使支辊23受力更加均匀，避免对支辊23造成损害。

为适应不同尺寸岩石的试验，在上支承块212的顶面设有至少两道支辊槽231，两道支辊槽231的直径不相等。

两道支辊槽231的直径分别为15mm、5mm，分别用于安装大直径的支辊23和小直径的支辊23大直径支辊适合于大尺度的岩石试样三点弯试验，小直径的支辊适合小尺度岩石试样。

在下支承块211上设有两个与连接螺栓241适配的螺孔242，分别用于对应安装大、小支辊。

在下支承块211两侧、对应两道支辊槽231的位置分别设有两条校准线4，这样可更方便、更准确地对准刻度尺201上的刻度。

当然的，压辊槽13中也可设计为圆弧形，在压块11的底面设有至少两道压辊槽13，两道压辊槽13的直径不相等。

实施例5

本实施例与前面四个实施例的区别在于：本实施例中底座20顶面不设置水平的直线导轨，支座21为固定支座，即下支承块211固定安装在底座20上。相应的，上支承块212上可只设置一道圆弧形的支辊槽231，压块11上也可只设置一道圆弧形的压辊槽13。

以上的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.自适应接触的三点弯曲试验支承座，包括支承座本体，所述支承座本体包括底座、支辊和两个支座，所述支座顶部设有支辊，其特征在于：所述支座包括下支承块和上支承块，下支承块底部安装在底座上，所述下支承块顶部设有圆弧形导轨，所述圆弧形导轨的中心线与直线导轨平行；所述上支承块安装在所述圆弧形导轨上，所述支辊安装在所述上支承块的顶部。

2.根据权利要求1所述的自适应接触的三点弯曲试验支承座，其特征在于：所述下支承块顶部与上支承块底部柱面接触，所述柱面的中心线与直线导轨平行；所述圆弧形导轨沿所述柱面的准线方向设置。

3.根据权利要求1所述的自适应接触的三点弯曲试验支承座，其特征在于：所述下支承块的顶面为内凹的圆柱面，所述上支承块的底面为外凸的圆柱面。

4.根据权利要求1、2或3所述的自适应接触的三点弯曲试验支承座，其特征在于：所述圆弧形导轨包括设于所述下支承块顶面的导向槽或导向凸起，所述上支承块底面有与所述导向槽适配的凸起或与所述导向凸起适配的凹槽。

5.根据权利要求1所述的自适应接触的三点弯曲试验支承座，其特征在于：所述上支承块的顶面设有支辊槽，所述支辊可操作地置于所述支辊槽中；支辊的两端分别连接有张力弹簧，张力弹簧一端与支辊连接，张力弹簧另一端与支座连接。

6.根据权利要求1所述的自适应接触的三点弯曲试验支承座，其特征在于：所述支辊槽为V形或圆弧形；

当支辊槽为圆弧形时，上支承块的顶面设有至少两道支辊槽，两道支辊槽的直径不相等。

7.根据权利要求1所述的自适应接触的三点弯曲试验支承座，其特征在于：所述底座顶面设有水平的直线导轨，所述下支承块安装在所述直线导轨上，所述下支承块与所述底座间设有锁固螺栓。

8.根据权利要求1或7所述的自适应接触的三点弯曲试验支承座，其特征在于：所述下支承块的底部设置有条形凸起，所述直线导轨包括与所述条形凸起适配的直线凹槽。

9.包括权利要求1-8中任一项所述的自适应接触的三点弯曲试验支承座的三点弯曲试验装置，其特征在于：它还包括压头，所述压头包括压块和压辊，所述压块的底面设有压辊槽，所述压辊可操作地置于压辊槽中；压辊的两端分别连接有张力弹簧，张力弹簧一端与压辊连接，张力弹簧另一端与压块连接。

10.根据权利要求9所述的三点弯曲试验装置，其特征在于：所述压辊槽为V形或圆弧形；

当压辊槽为圆弧形时，上支承块的顶面设有至少两道压辊槽，两道压辊槽的直径不相等。

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