CN103196760B - 一种便携可调的惯性加载实验装置 - Google Patents
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Abstract
一种便携可调的惯性加载实验装置，利用惯性迟滞原理，实现对振动平台上的试件进行随平台往复运动惯性加载。装置随平台移动，可避免使用固定支架反力加载对振动源的干扰，特别适合进行岩石类试样在振动载荷作用下原次生裂隙扩展等研究。整套装置由三部分组成，分别是限位系统，装夹基座和固定系统。限位系统与水平滑台台面固定，两侧翼板可防止试样振动断裂后基座滑出水平台面；装夹基座的两侧夹板，用来装夹一部分试样，在其顶端安装有一个滚动轴承，基座上表面可用螺栓安装配重；固定系统与振动平台固定，用于固定试样，使被固定的试样整体与振动平台台面同步振动。由于装夹基座（含配重）与台体不固定，从而实现惯性迟滞加载。
Description
技术领域
本发明涉及一种便携可调的惯性加载实验装置，尤其适用于实现对岩石模拟材料试样在振动载荷作用下原次生裂隙扩展等研究。
背景技术
振动作用下裂隙岩体中裂隙的扩展规律以及岩体中原生裂隙的扩展规律、次生裂隙分布规律与振动之间的关系对研究地震震源的发震机理、水库诱发地震以及地震作用下的山体滑坡等地质灾害有十分重要的意义，并且对进一步研究地震作用下裂隙扩展之后的泥沙产出、运移规律和地下水分布，以及裂隙岩体应力场与地下水渗流场之间的相互作用具有重大的参考价值和实际意义。关于裂隙岩体的静力学研究，众多学者已取得大量成果，裂隙岩体的动力学研究也成为了热门课题，而有关振动载荷作用下次生裂隙扩展、分布规律以及模拟地震作用下裂隙岩体中原生裂隙和次生裂隙演化规律方面却鲜有报道。
发明内容
技术问题：本发明目的是提供一种结构简单、操作方便、用于振动载荷作用下裂隙扩展实验的便携可调的惯性加载实验装置。
技术方案：本发明的便携可调的惯性加载实验装置，包括限位板、安置于限位板下方的基座和与基座相对应夹持试样的限位架，限位板的两侧设有翼板；所述的基座为一开口向下的框形架，框形架上、下部两侧的夹板上设有用于固定试样的螺纹杆，基座的顶端设有减小摩擦力的滚动轴承，基座的上表面上设有用于加载的配重；所述两侧的夹板上开有用于螺纹杆位置调节的方孔槽； 所述的固定架包括对称设在试样两侧的方形垫块和穿过方形垫块固定在试样上的螺纹杆。所述的配重为两个，对称布置。
有益效果：本发明为电动振动实验系统提供随平台运动的惯性迟滞加载装置，在振动岩石类材料原次生裂隙扩展试验方面，能够观察记录试样振动动态剪切破坏的全过程，同时可以实现对试样装夹位置和惯性载荷的调节。具体体现在：
1实验装置可以直观地观察试样次生裂隙的扩展过程，通过视频记录各个试样的动态剪切破坏全过程，得到每组试样的次生裂隙扩展过程。
2固定架固定于振动系统上，并可以装夹试样的一端；基座平放在振动系统上，并可以固定试样的另一端。通过调节基座的螺纹杆的位置从而达到对试样装夹位置的调节。
3基座的配重可根据实际需要进行加减，类似于砝码的加减。
4当振动系统开始振动时，基座由于较大的惯性，使之发生了振动滞后，完成了对试样的惯性加载。
5基座两侧的夹板开有方孔槽。穿过方孔槽的螺纹杆可以上下调整，从而实现了对试样装夹时位置的调整。
附图说明
图1是本发明的系统示意图；
图2是本发明的基座和固定架侧面示意图。
图中：1限位板，2翼板，3螺纹杆一，4基座，5夹板，6试样，7方形垫块，8固定架，9螺纹杆三，10螺纹杆二，11配重，12滚动轴承，13方形槽孔。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明的一个实例做进一步的描述：
本发明的便携可调的惯性加载实验装置，包括限位板1、安置于限位板1下方的基座4和与基座4相对应夹持试样6的固定架8，限位板1的两侧设有翼板2；所述的基座4为一开口向下的框形架，框形架上部两侧的夹板5上设有螺纹杆一3、下部设有固定试样6的螺纹杆二10，基座4的顶端设有减小摩擦力的滚动轴承12基座的上表面上设有用于加载的配重11，所述的配重11为两个，对称布置；所述两侧的夹板5上有螺纹杆一3和螺纹杆二10位置调节的方孔槽13；所述的固定架8包括对称设在试样6两侧的方形垫块7和穿过方形垫块7固定在试样6上的螺纹杆三9。
工作原理及工作过程：本发明通过限位板、装夹基座和固定架分别夹持试件的不同端部，限位板固定在振动平台上，装夹基座不固定，靠滚轮支撑在限位板内做惯性迟滞运动；实验时采用正弦振动的形式，固定振幅幅值为15mm，而频率则从5Hz开始逐步增加直至试样破坏。实验前，先将限位板1固定于振动平台上，然后将基座4放置在限位板的翼板2之间，根据试样6装夹位置装配螺纹杆一3、螺纹杆二10、固定架8和螺纹杆三9。将试样6一端安装在基座4上，另一端通过固定架8固定，并将固定架8固定于振动平台上，依据实验需求加载配重11，保证装夹的每次试样装载位置都相同，即将固定架8的上端固定到试样6的引导裂隙处。然后逐步升高振动平台的振动频率，使得试样6的引导裂隙达到起裂的临界值开始萌生裂隙，直至裂隙扩展导致整个试样失稳破坏。将装有试样6的加载固定装置放于振动台上，振动时，该装置的固定架和基座由于惯性的差异，试样6在框形架内小幅摆动，带动整个加载固定装置左右摆动，基座4上的滚动轴承12将滑动变为滚动以减少摩擦。当振动方向发生改变时产生振动不同步而使试样在引导裂隙处产生错动。在实验过程中，用相机对试样从振动开始至整个试样失稳破裂的全过程进行视频记录，并记下整块试样贯穿破裂时的振动频率。
Claims (2)
1.一种便携可调的惯性加载实验装置，其特征在于：它包括限位板（1）、安置于限位板（1）下方的基座（4）和与基座（4）相对应夹持试样(6)的固定架（8），限位板（1）的两侧设有翼板（2）；所述的基座(4)为一开口向下的框形架，框形架上部两侧的夹板上设有螺纹杆一（3）、下部设有固定试样(6)的螺纹杆二（10），基座(4)的顶端设有减小摩擦力的滚动轴承（12）基座的上表面上设有用于加载的配重（11）；所述两侧的夹板上有用于螺纹杆一（3）和螺纹杆二（10）位置调节的方孔槽（13）；所述的固定架（8）包括对称设在试样（6）两侧的方形垫块（7）和穿过方形垫块（7）固定在试样（6）上的螺纹杆三（9）；通过限位板、基座和固定架分别夹持试件的不同端部，限位板固定在振动平台上，基座不固定，靠滚轮支撑在限位板内做惯性迟滞运动；实验时采用正弦振动的形式，固定振幅幅值为15mm，而频率则从5Hz开始逐步增加直至试样破坏；实验前，先将限位板（1）固定于振动平台上，然后将基座（4）放置在限位板的翼板（2）之间，根据试样（6）装夹位置装配螺纹杆一（3）、螺纹杆二（10）、固定架（8）和螺纹杆三（9），将试样（6）一端安装在基座（4）上，另一端通过固定架（8）固定，并将固定架（8）固定于振动平台上，依据实验需求加载配重（11），保证装夹的每次试样装载位置都相同，即将固定架（8）的上端固定到试样（6）的引导裂隙处，然后逐步升高振动平台的振动频率，使得试样（6）的引导裂隙达到起裂的临界值开始萌生裂隙，直至裂隙扩展导致整个试样失稳破坏；将装有试样（6）的加载固定装置放于振动台上，振动时，加载固定装置的固定架和基座由于惯性的差异，试样（6）在框形架内小幅摆动，带动整个加载固定装置左右摆动，基座（4）上的滚动轴承（12）将滑动变为滚动以减少摩擦；当振动方向发生改变时产生振动不同步，而使试样在引导裂隙处产生错动；在实验过程中，用相机对试样从振动开始至整个试样失稳破裂的全过程进行视频记录，并记下整块试样贯穿破裂时的振动频率。
2.2．根据权利要求1所述的便携可调的惯性加载实验装置，其特征在于：所述的配重（11）为两个，对称布置。
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