CN220399065U - 一种微型复杂荷载试验试样的制备用具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种微型复杂荷载试验试样的制备用具，包括夹具和加载块，夹具包括第一夹具和第二夹具，第一、二夹具均设有挖空槽，挖空槽设有贯穿第一、二夹具内壁的螺纹孔；第一夹具的挖空槽两侧设有第一、二螺栓；第一夹具焊接有夹头固定板，U型夹头安装在夹头固定板的连接孔上；第二夹具中，挖空槽两侧设有对应第一、二螺栓的通孔，通孔分别从第一、二螺栓向外延伸的一端套入，通过螺母将第一夹具和第二夹具形成固定；加载块包括第一加载块和第二加载块，第一加载块和第二加载块中心处设有用以填充胶结物的圆柱槽；本实用新型能将不同类型的样品制备成放入同一微型加载装置的试样，提高加载的稳定性以及保持固定样品胶结的方向和姿态。
Description
技术领域
本实用新型涉及岩土工程试验领域，具体涉及一种微型复杂荷载试验试样的制备用具。
背景技术
在现代岩土工程中经常会添加不同材料用以加固地基、边坡等地质薄弱处，这些材料一部分为水泥、石膏、高聚物等胶结材料，是通过将地基土胶结在一起来提高地基的强度；还有一部分是比地基土黏聚力更大的土体，更换成强度高的土来提高地基的强度。
这些材料在宏观方面有丰富的实践验证，但是在微观机理方面，像典型土体的微观结构、土颗粒间接触响应、单颗粒破碎特性还需要加以研究，在这种情况下微型复杂荷载试验应运而生。由于微型荷载试验的样品很小，用普通的加载仪很难在通过样品微小的受力结构面积施加荷载来完成压剪、压弯、压弯剪组合等一系列的复杂荷载试验。因此，本实用新型提出一种微型复杂荷载试验试样的制备用具。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种微型复杂荷载试验试样的制备用具，通过将样品与加载块胶结成一个整体，增加样品加载时的受力面积以提高加载的稳定性以及固定样品姿态，使试样便于完成压剪、压弯、压弯剪组合等一系列的复杂荷载试验，并且可以不同材料、不同形状大小的微型样品放置于同一微型复杂荷载加载装置中加载，以便于控制试验变量，使试验标准化、模块化，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种微型复杂荷载试验试样的制备用具，包括夹具和加载块，
所述夹具包括第一夹具和第二夹具，所述第一夹具和第二夹具均设有用于放置加载块的挖空槽，所述挖空槽设有贯穿第一夹具和第二夹具内壁的螺纹孔；
第一夹具中，所述挖空槽两侧设有第一螺栓和第二螺栓，所述第一螺栓和第二螺栓相互平行，其二者一端设置在第一夹具中，另一端向外延伸；所述第一夹具远离螺纹孔的外壁上焊接有夹头固定板，U型夹头安装在夹头固定板的连接孔上；第二夹具中，所述挖空槽两侧设有对应第一、二螺栓的通孔，所述通孔分别从第一、二螺栓向外延伸的一端套入，通过螺母将第一夹具和第二夹具形成固定；所述加载块包括第一加载块和第二加载块，所述第一加载块和第二加载块中心处设有用以填充胶结物的圆柱槽。
进一步地，所述U型夹头为硅胶材质，其留有活动口，U型夹头用于辅助固定样品位置。
进一步地，所述U型夹头活动连接在夹头固定板的连接孔上。
进一步地，所述U型夹头为替换式夹头，还包括圆筒形夹头和三角形夹头。
进一步地，所述圆筒形夹头通过第一连杆与连接孔连接，所述圆筒形夹头设有上支撑平台和下支撑平台，其二者通过连接杆连接，所述上支撑平台和下支撑平台为左右对称结构，中间设有圆筒夹头，两端设有凸起将圆筒夹头包围，所述圆筒夹头留有活动口。
进一步地，所述凸起的长度大于圆筒夹头的直径。
进一步地，所述三角形夹头通过第二连杆与连接孔连接，所述三角形夹头的夹臂设有弯折部，形成等腰三角形结构，其中底边留有活动口。
进一步地，所述三角形夹头中，三个内顶点处设有防止样品棱边破坏的方槽。
上述一种微型复杂荷载试验试样的制备用具的具体实施步骤包括：
S1、将胶结物涂刷在第一加载块的圆柱槽中并放置于第一夹具的挖空槽处，然后将螺栓穿入螺纹孔拧紧使第一加载块固定在第一夹具中；
S2、将要进行测试的样品放置于U型夹头中并调整方向于测试所需，然后改变样品上下位置使其一段与第一夹具中的第一加载块圆柱槽的胶结物充分接触；
S3、将胶结物涂刷在第二加载块的圆柱槽中并放置于第二夹具的挖空槽处，然后将螺栓穿入螺纹孔拧紧使第二加载块固定在第二夹具中。
S4、将第二夹具通过通孔套入第一夹具的第一、二螺栓中并调整位置，通过第二夹具的重力及螺栓的锚固力(通常为1N-2N)使第二加载块圆柱槽内的胶结物与样品充分接触，然后将螺母套入第一、二螺栓固定第二夹具的位置。
S5、在样品与第一、二加载块胶结硬化后，先松开第二夹具螺纹孔的螺栓使第二夹具与第二加载块处于松开状态，再松开第二夹具的两个螺母取下第二夹具。然后松开第一夹具螺纹孔的螺栓和U型夹头，最后将试样整体取出。
S6、将试样放置到加载装置中完成压剪、压弯、压弯剪组合等一系列的复杂荷载试验。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
本实用新型中，通过设置第一、二夹具和加载块，将不同材料、不同大小的样品制备成放入同一微型加载装置的试样，这样的试样增加样品加载时的受力面积以提高加载的稳定性以及固定样品姿态，在之后可以进行压剪、压弯、压弯剪组合等一系列的复杂荷载试验；针对样品与加载块间的胶结物尚未硬化的情况下的样品姿态问题，本实用新型设置了U型夹头，U型夹头采用硅胶材质使得夹具在不破坏样品的情况下保持样品与加载块胶结的方向和姿态，且U型夹头为替换式夹头，包括圆筒形夹头和三角形夹头；对于容易改变自身形状的柔性样品采用圆筒状夹头，以全包裹方式稳定样品形状，避免了加载阶段容易出现的样品受力点偏移的问题，并且圆筒状夹头上下两端均有支撑平台，可以防止上下夹具直接对柔性样品直接挤压导致形变，同时可以避免胶结物直接与夹头接触导致取样困难。对于三棱柱形试样配套有专门的三角形夹头，夹头的三个角处都有凹槽避免试样棱边破坏。
附图说明
图1为本实用新型微型复杂荷载试验试样的制备用具的整体结构示意图；
图2为本实用新型微型复杂荷载试验试样的制备用具的替换夹头结构示意图；
图3为本实用新型微型复杂荷载试验试样的制备用具的第一夹具结构示意图；
图4为本实用新型微型复杂荷载试验试样的制备用具的第二夹具结构示意图；
图5为本实用新型微型复杂荷载试验试样的制备用具的加载块结构示意图；
图6为本实用新型微型复杂荷载试验试样的制备用具的圆筒形夹头结构示意图；
图7为本实用新型微型复杂荷载试验试样的制备用具的三角形夹头结构示意图；
图中：1、第一夹具；1-1、螺纹孔；1-2、挖空槽；1-3、第一螺栓；1-4、第二螺栓；1-5、连接孔；2、第二夹具；2-1、通孔；3、第一加载块；3-1、圆柱槽；4、第二加载块；5、U型夹头；6、圆筒形夹头；6-1、下支撑平台；6-2、圆筒夹头；6-3、第一连杆；6-4、连接杆；6-5、上支撑平台；6-6、调节孔；7、三角形夹头；7-1、夹臂；7-2、方槽；7-3、第二连杆；8、夹头固定板。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
请参阅图1-7，本实用新型提供一种技术方案：
一种微型复杂荷载试验试样的制备用具，包括夹具和加载块，所述夹具包括第一夹具1和第二夹具2，所述第一夹具1和第二夹具2均设有用于放置加载块的挖空槽1-2，所述挖空槽1-2设有贯穿第一夹具1和第二夹具2内壁的螺纹孔1-1；第一夹具1中，所述挖空槽1-2两侧设有第一螺栓1-3和第二螺栓1-4，所述第一螺栓1-3和第二螺栓1-4相互平行，其二者一端设置在第一夹具1中，另一端向外延伸；所述第一夹具1远离螺纹孔1-1的外壁上焊接有夹头固定板8，U型夹头5安装在夹头固定板8的连接孔1-5上；第二夹具2中，所述挖空槽1-2两侧设有对应第一、二螺栓的通孔2-1，所述通孔2-1分别从第一、二螺栓向外延伸的一端套入，通过螺母将第一夹具1和第二夹具2形成固定；所述加载块包括第一加载块3和第二加载块4，所述第一加载块3和第二加载块4中心处设有用以填充胶结物的圆柱槽3-1。
本实用新型中，通过设置第一、二夹具和加载块，将不同材料、不同大小的样品制备成放入同一微型加载装置的试样，这样的试样增加样品加载时的受力面积以提高加载的稳定性以及固定样品姿态，在之后可以进行压剪、压弯、压弯剪组合等一系列的复杂荷载试验；针对样品与加载块间的胶结物尚未硬化的情况下的样品姿态问题，本实用新型设置了U型夹头5，U型夹头5采用硅胶材质使得夹具在不破坏样品的情况下保持样品与加载块胶结的方向和姿态。
进一步地，如图3所示，为保持样品与加载块胶结的方向和姿态，所述U型夹头5为硅胶材质，其留有活动口，U型夹头5用于辅助固定样品位置，所述U型夹头5包括但不限于普通U型夹头5，U型夹头5针对不易损坏且形状方正的样品；对于易损样品夹头内侧能加设海绵，以此避免样品损坏；对于姿态不稳定易倒伏的样品能采用夹头内壁带有铁丝的环形夹头，改变夹头形状适应样品并以缠绕的方式固定样品姿态。
进一步地，如图3所示，所述U型夹头5活动连接在夹头固定板8的连接孔1-5上；其活动连接方式为现有的连接方式，本实施例中，连接孔1-5设有内螺纹，U型夹头5末端设有外螺纹，外螺纹与内螺纹连接而将U型夹头5固定在夹头固定板8上。
进一步地，如图2、图6和图7所示，所述U型夹头5为替换式夹头，还包括圆筒形夹头6和三角形夹头7；对于容易改变自身形状的柔性样品采用圆筒状夹头，以全包裹方式稳定样品形状，避免了加载阶段容易出现的样品受力点偏移的问题；对于三棱柱形试样配套有专门的三角形夹头7，夹头的三个角处都有凹槽避免试样棱边破坏。
进一步地，如图6所示，所述圆筒形夹头6通过第一连杆6-3与连接孔1-5连接，所述圆筒形夹头6设有上支撑平台6-5和下支撑平台6-1，其二者通过连接杆6-4连接，所述上支撑平台6-5和下支撑平台6-1为左右对称结构，中间设有圆筒夹头6-2，两端设有凸起将圆筒夹头6-2包围，所述圆筒夹头6-2留有活动口；圆筒状夹头上下两端的支撑平台，可以防止上下夹具直接对柔性样品直接挤压导致形变，同时可以避免胶结物直接与夹头接触导致取样困难；所述上支撑平台6-5还设有调节孔6-6，上支撑平台6-5能以调节孔6-6为轴调整上、下支撑平台相对位置。
进一步地，如图6所示，所述凸起的长度大于圆筒夹头6-2的直径，目的是采用全包裹方式将圆筒夹头6-2包围，以此稳定样品形状。
进一步地，如图7所示，所述三角形夹头7通过第二连杆7-3与连接孔1-5连接，所述三角形夹头7的夹臂7-1设有弯折部，形成等腰三角形结构，其中底边留有活动口。
进一步地，如图7所示，所述三角形夹头7中，三个内顶点处设有防止样品棱边破坏的方槽7-2。
本实施例具体实施步骤如下：
S1、将胶结物涂刷在第一加载块3的圆柱槽3-1中并放置于第一夹具1的挖空槽1-2处，然后将螺栓穿入螺纹孔1-1拧紧使第一加载块3固定在第一夹具1中。所述胶结物为环氧树脂胶，环氧树脂胶需要提前调配，将环氧树脂胶中的A、B胶一比一混合后静置五分钟以获得初始强度。
S2、将要进行测试的样品(以地聚物样品为例)放置于夹头中(由于地聚物样品为圆柱形且刚度不足所以对于地聚物样品采用圆筒形夹头6)然后圆筒形夹头6上下支撑平台位置，使下支撑平台6-1和第一夹具1接触提供支撑力，同时使样品下端和第一加载块3的胶结物接触并避免胶结物和夹具相接触。
S3、将胶结物环氧树脂胶涂刷在第二加载块4的圆柱槽3-1中并放置于第二夹具2的挖空槽1-2处，由于环氧树脂胶在调配后较短时间内会产生硬化，所以为了保持试验的一致性在此不能使用S1调配的环氧树脂胶而需要重新调配，然后将螺栓穿入第二夹具2的螺纹孔1-1拧紧使第二加载块4固定在第二夹具2中。
S4、将第二夹具2通过通孔2-1分别套入第一夹具1的第一、二螺栓中并调整位置，使圆筒形夹头6的上支撑平台6-5支撑第二夹具2，以及使第二加载块4圆柱槽3-1内的胶结物与样品充分接触，然后将螺母套入第一、二螺栓中并固定夹具位置，此时为了达到更好的胶结硬化效果通过测力计来测量夹具对加载块与样品施加的力，通过调节螺母使施加的力为1到2牛以达到较好的胶结硬化效果。
S5、待样品与第一、二加载块胶结硬化后，根据经验环氧树脂胶硬化的时间为一天，先松开螺纹孔1-1的螺栓使第二夹具2与第二加载块4处于松开状态，再交替缓慢松开第二夹具2上方的两个螺母卸下对加载块和样品的压力保持试样的左右受力的一致性，取下第二夹具2。然后松开第一夹具1的螺纹孔1-1和夹头，最后将试样从第一夹具1的挖空槽1-2中整体取出。
S6、将试样放置到加载装置中完成压剪、压弯、压弯剪组合等一系列的复杂荷载试验。
上述为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种微型复杂荷载试验试样的制备用具，其特征在于，包括夹具和加载块，所述夹具包括第一夹具和第二夹具，所述第一夹具和第二夹具均设有用于放置加载块的挖空槽，所述挖空槽设有贯穿第一夹具和第二夹具内壁的螺纹孔；
第一夹具中，所述挖空槽两侧设有第一螺栓和第二螺栓，所述第一螺栓和第二螺栓相互平行，其二者一端设置在第一夹具中，另一端向外延伸；所述第一夹具远离螺纹孔的外壁上焊接有夹头固定板，U型夹头安装在夹头固定板的连接孔上；第二夹具中，所述挖空槽两侧设有对应第一、二螺栓的通孔，所述通孔分别从第一、二螺栓向外延伸的一端套入，通过螺母将第一夹具和第二夹具形成固定；所述加载块包括第一加载块和第二加载块，所述第一加载块和第二加载块中心处设有用以填充胶结物的圆柱槽。
2.根据权利要求1所述的一种微型复杂荷载试验试样的制备用具，其特征在于，所述U型夹头为硅胶材质，其留有活动口，U型夹头用于辅助固定样品位置。
3.根据权利要求1所述的一种微型复杂荷载试验试样的制备用具，其特征在于，所述U型夹头活动连接在夹头固定板的连接孔上。
4.根据权利要求2所述的一种微型复杂荷载试验试样的制备用具，其特征在于，所述U型夹头为替换式夹头，还包括圆筒形夹头和三角形夹头。
5.根据权利要求4所述的一种微型复杂荷载试验试样的制备用具，其特征在于，所述圆筒形夹头通过第一连杆与连接孔连接，所述圆筒形夹头设有上支撑平台和下支撑平台，其二者通过连接杆连接，所述上支撑平台和下支撑平台为左右对称结构，中间设有圆筒夹头，两端设有凸起将圆筒夹头包围，所述圆筒夹头留有活动口。
6.根据权利要求5所述的一种微型复杂荷载试验试样的制备用具，其特征在于，所述凸起的长度大于圆筒夹头的直径。
7.根据权利要求4所述的一种微型复杂荷载试验试样的制备用具，其特征在于，所述三角形夹头通过第二连杆与连接孔连接，所述三角形夹头的夹臂设有弯折部，形成等腰三角形结构，其中底边留有活动口。
8.根据权利要求7所述的一种微型复杂荷载试验试样的制备用具，其特征在于，所述三角形夹头中，三个内顶点处设有防止样品棱边破坏的方槽。
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