專利名稱：一種顆粒強(qiáng)度試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及力學(xué)試驗(yàn)裝置，尤其涉及顆粒強(qiáng)度的試驗(yàn)裝置。主要用于土工領(lǐng)域粒狀土體顆粒強(qiáng)度的測(cè)試。
背景技術(shù)：
隨著大規(guī)模、超大規(guī)模工程建設(shè)的開(kāi)展，作為地基的土體承受的應(yīng)力越來(lái)越高，當(dāng)其受到的應(yīng)力大于土體顆粒本身強(qiáng)度時(shí)，土體的顆粒就會(huì)發(fā)生破碎，從而改變土體的宏觀力學(xué)性質(zhì)。經(jīng)典的土力學(xué)理論是建立在土體顆粒不發(fā)生破碎的基礎(chǔ)之上。為了研究顆粒破碎對(duì)土體宏觀力學(xué)性質(zhì)的影響以及顆粒破碎條件下土體的性質(zhì)，需要對(duì)土體顆粒本身的強(qiáng)度進(jìn)行研究。顆粒破碎是土工領(lǐng)域內(nèi)一個(gè)新型的研究分支。通常情況下運(yùn)用直剪儀，三軸儀、壓縮儀等土工試驗(yàn)設(shè)備對(duì)土體試樣的宏觀力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究，這些設(shè)備只能用于測(cè)試土體的宏觀力學(xué)性質(zhì)，無(wú)法測(cè)試土體顆粒的強(qiáng)度。目前還沒(méi)有可以測(cè)試土體顆粒強(qiáng)度的設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型提供了一種顆粒強(qiáng)度試驗(yàn)裝置。該裝置由加載系統(tǒng)、測(cè)試系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成?？梢詼?zhǔn)確地測(cè)試、記錄顆粒在受到徑向荷載時(shí)應(yīng)力與應(yīng)變的大小，尤其適合對(duì)土體顆粒強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種顆粒強(qiáng)度試驗(yàn)裝置，由加載系統(tǒng)、測(cè)試系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成；加載系統(tǒng)采用現(xiàn)有三軸儀的加載系統(tǒng)，由加壓活塞、主機(jī)、反力框架和橫梁組成；測(cè)試系統(tǒng)由位移傳感器、連接球頭、柱狀連桿、力傳感器、上壓頭、下壓頭、傳感器固定裝置組成，下壓頭為變截面圓柱形，平置于加載系統(tǒng)的加壓活塞上，上壓頭為變截面圓柱形，其上端為外螺紋，與力傳感器下部的內(nèi)螺紋連接，力傳感器上部的內(nèi)螺紋與柱狀連桿下端的外螺紋連接，柱狀連桿上端通過(guò)連接球頭與加載系統(tǒng)的橫梁相連；位移傳感器通過(guò)傳感器固定裝置固定于加載系統(tǒng)的反力框架上，其測(cè)試觸頭與下壓頭底盤(pán)上的環(huán)形表面接觸；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由放大電路A、濾波電路A、放大電路B、濾波電路B、A/D轉(zhuǎn)換器和計(jì)算機(jī)組成；放大電路A輸入端與力傳感器連接，輸出端與濾波電路A連接，放大電路B輸入端與位移傳感器連接，輸出端與濾波電路B連接，濾波電路A和濾波電路B輸出端均通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器與計(jì)算機(jī)連接。
本實(shí)用新型有如下技術(shù)效果可以對(duì)不同粒徑的顆粒在受到徑向荷載時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變大小進(jìn)行測(cè)試，并記錄測(cè)試數(shù)據(jù)。尤其適合對(duì)土體顆粒測(cè)試。測(cè)試方法簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中1為位移傳感器、2為連接球頭、3為柱狀連桿、4為力傳感器、5為上壓頭、6為下壓頭、7為加壓活塞、8為主機(jī)、9為反力框架、10為傳感器固定裝置、11為橫梁、12為放大電路A、13為濾波電路A、14為放大電路B、15為濾波電路B、16為A/D轉(zhuǎn)換器、17為計(jì)算機(jī)。
圖2是本實(shí)用新型對(duì)直徑2.1mm鈣質(zhì)砂顆粒的試驗(yàn)結(jié)果曲線圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
由圖1可知，一種顆粒強(qiáng)度試驗(yàn)裝置，由加載系統(tǒng)、測(cè)試系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成；加載系統(tǒng)采用現(xiàn)有的三軸儀加載系統(tǒng)，由加壓活塞7、主機(jī)8、反力框架9和橫梁11組成；測(cè)試系統(tǒng)由位移傳感器1、連接球頭2、柱狀連桿3、力傳感器4、上壓頭5、下壓頭6、傳感器固定裝置10組成，下壓頭6為變截面圓柱形，平置于加載系統(tǒng)的加壓活塞7上，下壓頭6的上表面經(jīng)過(guò)熱處理，以提高其硬度，并對(duì)其表面進(jìn)行拋光；上壓頭5為變截面圓柱形，其下表面經(jīng)過(guò)熱處理，以提高其硬度，并對(duì)其表面進(jìn)行拋光，其上端為外螺紋，與力傳感器4下部的內(nèi)螺紋連接，力傳感器4上部的內(nèi)螺紋與柱狀連桿3下端的外螺紋連接，柱狀連桿3上端通過(guò)連接球頭2連接在加載系統(tǒng)的橫梁11上，位移傳感器1通過(guò)傳感器固定裝置10固定于加載系統(tǒng)的反力框架9上，其測(cè)試觸頭與下壓頭6底盤(pán)上的環(huán)形表面接觸，傳感器固定裝置10可以選用磁力表座；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由放大電路A、濾波電路A、放大電路B、濾波電路B、A/D轉(zhuǎn)換器和計(jì)算機(jī)組成；放大電路A12輸入端與力傳感器4連接，輸出端與濾波電路A13連接，放大電路B14輸入端與位移傳感器1連接，輸出端與濾波電路B15連接，濾波電路A13和濾波電路B15均通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器16與計(jì)算機(jī)17連接。
用本實(shí)用新型測(cè)試土體顆粒的方法如下調(diào)節(jié)下壓頭6底座的位置，使上壓頭5與下壓頭6軸線重合；將被測(cè)顆粒試樣置于下壓頭6上工作面的中心，通過(guò)調(diào)節(jié)加載系統(tǒng)加壓活塞7的位置來(lái)調(diào)節(jié)上壓頭5與下壓頭6之間的距離，使其略大于待測(cè)顆粒試樣的直徑；調(diào)整球頭連接2使上下兩個(gè)壓頭的工作面保持平行；同時(shí)調(diào)整好位移傳感器的位置，使其測(cè)試觸頭與下壓頭6底盤(pán)上環(huán)形表面接觸。起動(dòng)加載系統(tǒng)，使下壓頭以一定速度向上移動(dòng)，同時(shí)打開(kāi)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，由位移傳感器和力傳感器輸出的電信號(hào)經(jīng)過(guò)放大，濾波，A/D轉(zhuǎn)換后輸入計(jì)算機(jī)，采集系統(tǒng)記錄試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)力與位移，直至顆粒發(fā)生破碎，關(guān)閉加載系統(tǒng)。附圖2為實(shí)測(cè)直徑為2.1mm鈣質(zhì)砂顆粒的應(yīng)力應(yīng)變曲線。
權(quán)利要求1.一種顆粒強(qiáng)度試驗(yàn)裝置，其特征在于，該裝置由加載系統(tǒng)、測(cè)試系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成；加載系統(tǒng)采用三軸儀加載系統(tǒng)，由加壓活塞(7)、主機(jī)(8)、反力框架(9)和橫梁(11)組成；測(cè)試系統(tǒng)由位移傳感器(1)、連接球頭(2)、柱狀連桿(3)、力傳感器(4)、上壓頭(5)、下壓頭(6)、傳感器固定裝置(10)組成，下壓頭(6)為變截面圓柱形，平置于加載系統(tǒng)的加壓活塞(7)上，下壓頭(6)的上表面經(jīng)過(guò)熱處理，以提高其硬度，并對(duì)其表面進(jìn)行拋光；上壓頭(5)為變截面圓柱形，其下表面經(jīng)過(guò)熱處理，以提高其硬度，并對(duì)其表面進(jìn)行拋光，其上端為外螺紋，與力傳感器(4)下部的內(nèi)螺紋連接，力傳感器(4)上部的內(nèi)螺紋與柱狀連桿(3)下端的外螺紋連接，柱狀連桿(3)上端通過(guò)連接球頭(2)連接在加載系統(tǒng)的橫梁(11)上，位移傳感器1通過(guò)傳感器固定裝置(10)固定于加載系統(tǒng)的反力框架(9)上，其測(cè)試觸頭與下壓頭(6)底盤(pán)上的環(huán)形表面接觸，傳感器固定裝置(10)可以選用磁力表座；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由放大電路A(12)、濾波電路A(13)、放大電路B(14)、濾波電路B(15)、A/D轉(zhuǎn)換器(16)和計(jì)算機(jī)(17)組成；放大電路A(12)輸入端與力傳感器(4)連接，輸出端與濾波電路A(13)連接，放大電路B(14)輸入端與位移傳感器(1)連接，輸出端與濾波電路B(15)連接，濾波電路A(13)和濾波電路B(15)均通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器(16)與計(jì)算機(jī)(17)連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種顆粒強(qiáng)度試驗(yàn)裝置，涉及力學(xué)試驗(yàn)裝置。該裝置由加載系統(tǒng)、測(cè)試系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。圖中的1為位移傳感器、2為連接球頭、3為柱狀連桿、4為力傳感器、5為上壓頭、6為下壓頭、7為加壓活塞、8為主機(jī)、9為反力框架、10為傳感器固定裝置、11為橫梁、12為放大電路A、13為濾波電路A、14為放大電路B、15為濾波電路B、16為A/D轉(zhuǎn)換器、17為計(jì)算機(jī)。本實(shí)用新型可以對(duì)不同粒徑的顆粒在受到徑向荷載時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變大小進(jìn)行測(cè)試，并記錄測(cè)試數(shù)據(jù)。尤其適合對(duì)土體顆粒測(cè)試。測(cè)試方法簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便。
文檔編號(hào)G01N3/40GK2682407SQ200420017590
公開(kāi)日2005年3月2日 申請(qǐng)日期2004年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月31日
發(fā)明者張家銘, 汪稔, 胡明鑒, 李建國(guó), 陳海洋, 秦尚嶺 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所