用于巴西劈裂試驗(yàn)的多角度加載壓頭系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種試驗(yàn)系統(tǒng)，尤其是涉及巴西劈裂試驗(yàn)的壓頭系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]巴西圓盤劈裂試驗(yàn)即巴西試驗(yàn)(Brazilian test)，在巖石力學(xué)與工程中的應(yīng)用非常廣泛，通常用于測(cè)量巖石的抗拉強(qiáng)度、彈性模量和斷裂韌度等。實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)是進(jìn)行科學(xué)研究、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的一種重要手段，然而，在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行巴西圓盤劈裂試驗(yàn)的過(guò)程中，由于試驗(yàn)受多種條件和因素的影響，如壓板與巴西盤之間的墊板(條)剛度、強(qiáng)度的大小及墊板的尺寸、形狀等，所得結(jié)果通常不能獲取分析問(wèn)題所需的足夠信息，甚至不能反映問(wèn)題的本質(zhì)，這就限制了這一研究方法的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。
[0003]現(xiàn)實(shí)生活中工程結(jié)構(gòu)不可避免地承受拉應(yīng)力，工程材料特別是脆性材料的抗拉強(qiáng)度是衡量安全性能的基礎(chǔ)參數(shù)之一，對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與預(yù)防脆性破壞具有重要意義。受限于直接拉伸試驗(yàn)的操作復(fù)雜，巴西劈裂試驗(yàn)已經(jīng)成為一種各領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的測(cè)試?yán)鞆?qiáng)度的重要方法，也是國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)(ISRM)所建議的間接拉伸強(qiáng)度測(cè)試方法之一。然而，加載壓頭的幾何形式與荷載類型對(duì)巴西劈裂試驗(yàn)結(jié)果影響很大。目前，ISRM推薦使用半徑約為40.5mm的弧形壓頭施加線荷載，但是由于加載過(guò)程中試件不斷變形，導(dǎo)致加載處接觸面積不斷增大，無(wú)法保證恒定的線荷載加載。此時(shí)，采用多角度面接觸施加不同形式的荷載研究巴西劈裂十分必要，對(duì)探索所測(cè)拉伸強(qiáng)度及最終劈裂破壞形態(tài)同樣具有重要意義。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中的壓頭只能以特定角度的面接觸實(shí)現(xiàn)單一加載，難以實(shí)現(xiàn)線荷載加載，也無(wú)法研究壓頭形式對(duì)巴西劈裂試驗(yàn)的影響，從而難以評(píng)估所測(cè)間接抗拉強(qiáng)度的可靠性。因此，需要一種可以實(shí)現(xiàn)多角度面接觸加載的壓頭系統(tǒng)，探討巴西圓盤劈裂強(qiáng)度可靠性的同時(shí)，又能研究不同形式加載對(duì)劈裂破壞形態(tài)與所測(cè)拉伸強(qiáng)度的影響。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的壓頭在進(jìn)行巴西劈裂試驗(yàn)時(shí)只能以特定角度的面接觸實(shí)現(xiàn)單一加載，而難以實(shí)現(xiàn)線荷載加載的缺點(diǎn)，提供一種用于巴西劈裂試驗(yàn)的多角度加載壓頭系統(tǒng)，該壓頭系統(tǒng)在進(jìn)行巴西劈裂試驗(yàn)時(shí)能夠快速定位試件并且多個(gè)角度接觸施加不同形式的面荷載。
[0006]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:用于巴西劈裂試驗(yàn)的多角度加載壓頭系統(tǒng)，包括上部臺(tái)座、下部臺(tái)座、加載壓頭、定位支架、活動(dòng)支座及螺桿;所述上部臺(tái)座上設(shè)置有第一導(dǎo)軌槽，第一導(dǎo)軌槽兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置有若干個(gè)支柱，所述下部臺(tái)座上設(shè)置有第二導(dǎo)軌槽以及與支柱相適配的盲孔，所述第二導(dǎo)軌槽的位置與第一導(dǎo)軌槽的位置相對(duì)應(yīng)，所述加載壓頭包括第一加載壓頭和第二加載壓頭，加載壓頭的結(jié)構(gòu)包括弧形加載部及底座，弧形加載部的頂面為內(nèi)凹曲面，第一加載壓頭的弧形加載部和第二加載壓頭的弧形加載部分別與巴西劈裂試驗(yàn)中的巴西圓盤試件相匹配，使得巴西圓盤試件能夠夾持在兩個(gè)弧形加載部之間，第一加載壓頭的底座與第一導(dǎo)軌槽相適配，第二加載壓頭的底座與第二導(dǎo)軌槽相適配，定位支架呈L形，包括定位部及用于固定定位支架的固定部，固定部上設(shè)置有通孔，定位部外側(cè)面用于限定加載壓頭位置，活動(dòng)支座包括第一活動(dòng)支座及第二活動(dòng)支座，所述第一活動(dòng)支座及第二活動(dòng)支座分別與第一導(dǎo)軌槽及第二導(dǎo)軌槽相匹配，活動(dòng)支座的頂部設(shè)有螺紋孔，通過(guò)螺桿及活動(dòng)支座將定位支架固定到第一導(dǎo)軌槽或第二導(dǎo)軌槽中。
[0007]具體的，所述第一導(dǎo)軌槽為T型母槽，其位于上部臺(tái)座中心位置，且沿上部臺(tái)座長(zhǎng)邊方向設(shè)置;第二導(dǎo)軌槽為T型母槽，其位于下部臺(tái)座中心位置，且沿下部臺(tái)座長(zhǎng)邊方向設(shè)置;相應(yīng)的，活動(dòng)支座的橫截面呈T形。
[0008]進(jìn)一步的，所述上部臺(tái)座上沿第一導(dǎo)軌槽的外側(cè)設(shè)有刻度尺，下部臺(tái)座上沿第二導(dǎo)軌槽外側(cè)設(shè)有刻度尺。
[0009]進(jìn)一步的，所述弧形加載部包括若干個(gè)緊密相接的子部，所述加載壓頭為整體加工，然后根據(jù)加載角度需要分割成若干子部。
[0010]優(yōu)選的，弧形加載部側(cè)面設(shè)有角度刻度尺。
[0011]具體的，所述加載壓頭的頂面最高處與定位支架的定位部最高位置在同一平面。
[0012]優(yōu)選的，所述定位支架的通孔為螺紋孔，該螺紋孔的直徑比活動(dòng)支座的螺紋孔直徑大1mm。
[0013]優(yōu)選的，所述第一導(dǎo)軌槽及第二導(dǎo)軌槽的橫截面的底部長(zhǎng)度比活動(dòng)支座的底部長(zhǎng)度長(zhǎng)1mm。
[0014]優(yōu)選的，所述活動(dòng)支座頂端與定位支架的固定部底部之間的距離為1?5_。
[0015]本實(shí)用新型的有益效果是:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作，能夠準(zhǔn)確定位巴西圓盤，與巴西圓盤試件進(jìn)行多弧度接觸，有效保證巴西圓盤試件承受的豎向加載，并提高試驗(yàn)操作效率。此外，可以根據(jù)試驗(yàn)方案選擇不同角度的面接觸或線接觸加載，對(duì)于評(píng)估所測(cè)間接抗拉強(qiáng)度的可靠性具有重要意義。本實(shí)用新型適用于進(jìn)行巴西劈裂試驗(yàn)，其原理同樣適用于三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)等斷裂測(cè)試試驗(yàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型的正視圖；
[0017]圖2是本實(shí)用新型的側(cè)視圖；
[0018]圖3是本實(shí)用新型在進(jìn)行巴西劈裂試驗(yàn)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4是本實(shí)用新型上部臺(tái)座的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5是本實(shí)用新型下部臺(tái)座的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖6是本實(shí)用新型加載壓頭的不意圖；
[0022]圖7是本實(shí)用新型定位支架及螺桿的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖8是本實(shí)用新型活動(dòng)支座的示意圖；
[0024]其中，1為上部臺(tái)座，11為第一導(dǎo)軌槽，12為支柱，13為刻度尺，2為下部臺(tái)座，21為第二導(dǎo)軌槽，22為盲孔，3為加載壓頭，31為弧形加載部，32為底座，33為角度刻度尺，34為子部，4為定位支架，5為活動(dòng)支座，6為螺桿，7為巴西圓盤。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖，詳細(xì)描述本實(shí)用新型的技術(shù)方案。
[0026]如圖1?3所示，本實(shí)用新型的用于巴西劈裂試驗(yàn)的多角度加載壓頭系統(tǒng)，包括上部臺(tái)座1、下部臺(tái)座2、加載壓頭3、定位支架4、活動(dòng)支座5及螺桿6。
[0027]如圖4和5所示，所述上部臺(tái)座1上設(shè)置有第一導(dǎo)軌槽11，第一導(dǎo)軌槽11兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置有若干個(gè)支柱12。所述支柱12為四個(gè)，分別位于第一臺(tái)座主體10四個(gè)角部。支柱12的長(zhǎng)度根據(jù)巴西圓盤試件尺寸確定，用于支撐上部臺(tái)座位置并確保巴西圓盤試件豎向加載。所述下部臺(tái)座2上設(shè)置有第二導(dǎo)軌槽21以及與支柱12相適配的盲孔22，所述第二導(dǎo)軌槽21的位置與第一導(dǎo)軌槽11的位置相對(duì)應(yīng)。第二導(dǎo)軌槽的結(jié)構(gòu)可以與第一導(dǎo)軌槽的結(jié)構(gòu)一樣，也可以不一樣，只要能起到對(duì)定位支架、活動(dòng)支座等部件進(jìn)行限位固定作用就可以。優(yōu)選的是，第二導(dǎo)軌槽和第一導(dǎo)軌槽一樣，上下臺(tái)座都是對(duì)稱的，上面對(duì)應(yīng)的定位部、活動(dòng)支座也是完全一致。所述上部臺(tái)座1上沿第一導(dǎo)軌槽11的外側(cè)設(shè)有刻度尺13，下部臺(tái)座2上沿第二導(dǎo)軌槽21外側(cè)設(shè)有刻度尺13，刻度尺13的作用是引導(dǎo)定位支架4固定加載壓頭3?？梢灾辉诘谝粚?dǎo)軌槽11的單邊外側(cè)或雙邊外側(cè)設(shè)置刻度尺，也可以只在第二導(dǎo)軌槽21內(nèi)側(cè)或外側(cè)設(shè)置，為了便于操作者觀察刻度讀數(shù)，所述刻度尺設(shè)置在上述導(dǎo)軌槽外側(cè)，為了使得準(zhǔn)確定位，在第一導(dǎo)軌槽11的外側(cè)及第二導(dǎo)軌槽21的外側(cè)都設(shè)有刻度尺。所述刻度尺13可以是一個(gè)單獨(dú)的量尺，也可以是直接設(shè)置在上部臺(tái)座1或下部臺(tái)座2上的刻度線以形成簡(jiǎn)易刻度尺。每次試驗(yàn)中可以根據(jù)上部臺(tái)座1兩側(cè)的刻度尺確定加載壓頭3及定位支架4的位置，便于試驗(yàn)人員操作。所述上部臺(tái)座與下部臺(tái)座的底座及導(dǎo)軌凹槽基本尺寸相同，以便在操作過(guò)程中更好地進(jìn)行匹配。
[0028]如圖6所示，所述加載壓頭3為整體加工，隨后根據(jù)加載所需的接觸角度切割成多個(gè)子部34，而后將若干個(gè)子部緊密連接形成弧形加載部，圖6中縱向線即為子部的輪廓線。因?yàn)榘霃揭３忠恢?，因此需要整體加工，分開加工達(dá)不到半徑一致的效果，而后再切割成子部34，然后根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行組裝，形成所需要的弧形加載部。所述加載壓頭3包括第一加載壓頭和第二加載壓頭兩個(gè)加載壓頭，所述加載壓頭3的結(jié)構(gòu)包括弧形加載部31及底座32，弧形加載部31的頂面為內(nèi)凹曲面，第一加載壓頭的弧形加載部31和第二加載壓頭的弧形加載部31分別與巴西劈裂試驗(yàn)中的巴西圓盤試件相匹配，具體而言，即弧形加載部31的半徑及厚度根據(jù)巴西圓盤尺寸確定，如此則可以將巴西圓盤試件夾持在兩個(gè)加載壓頭的弧形加載部31中。具體實(shí)施例中，常用的半徑為25mm，厚度為40mm。第一加載壓頭的底座32與第一導(dǎo)軌槽11相