CN101477028B - 一种多功能岩石三轴试验加载*** - Google Patents
一种多功能岩石三轴试验加载*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN101477028B CN101477028B CN2009100366248A CN200910036624A CN101477028B CN 101477028 B CN101477028 B CN 101477028B CN 2009100366248 A CN2009100366248 A CN 2009100366248A CN 200910036624 A CN200910036624 A CN 200910036624A CN 101477028 B CN101477028 B CN 101477028B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- loading system
- converter
- pressure
- dividing plate
- confined pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 6
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 9
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本发明涉及一种多功能岩石三轴试验加载装置，该加载装置由轴向加载***、围压加载***及控制计算机组成，利用电机伺服技术，实现轴向荷载、围压的加载及其精确控制，并实现多种围压工作液体的转换。本发明具有控制精度高，成本低廉，工作液体转换方便，工作液体相互独立，互不干扰，互不污染，扩展能力强等优点，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于工程机械中的试验机领域，特别涉及一种多功能岩石三轴试验加载***，适用于多种工作液体施加围压。
技术背景
建筑、交通、水利等土木工程领域常涉及岩土体与水的相互作用，水是影响岩土体物理力学性质的最重要因素之一。岩土体与水相互作用，通常是指与地下水相互作用，这是因为地下水分布广，无处不在。岩土体与水相互作用是目前岩土工程界的研究热点及前沿课题。
然而，不同地区的地下水含有不同的化学成分，不同的化学成分对岩土体的作用不同。实际工程中的岩土体与水相互作用时，还受到水(含有各种化学成分的水溶液)的压力作用。研究不同围压、不同化学成分下的岩土体与水相互作用的机理、机制十分迫切。
现有的用于研究岩土体与水相互作用的试验装置，主要包括轴向荷载***、围压***、伺服控制***等部分，其主要不足在于：围压加载***使用一台伺服控制器，只能使用一种工作水溶液施加围压，不便于在同一试验条件下研究不同化学成分水溶液对岩土体的作用。
因此，研制发明一种经济的能够使用多种工作液体施加围压的加载***，具有非常广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的是，针对现有三轴试验中岩石与水相互作用试验施加荷载的需求，提供一种经济的、能实现多种工作液体施加围压的加载***。
本发明涉及的一种多功能岩石三轴试验加载***由轴向加载***、围压加载***及控制计算机组成，利用电机伺服技术，实现轴向荷载、围压的加载及其精确控制，并实现多种围压工作液体的转换。
1)轴向加载***
轴向加载***由刚性底座、立柱、滚珠丝杆、横梁、加载压头、伺服电机、伺服控制器、减速器、齿轮组等部分组成。其中，刚性底座支承立柱，横梁架在立柱之间并与滚珠丝杆咬合，加载压头位于横梁下与横梁一体。
2)围压加载***
围压加载***由刚性支座、滚珠丝杆、伺服电机、伺服控制器、增压仓、活塞、精密压力表、管路、转换器、减速器、齿轮组、工作液体等部分组成。增压仓置于刚性支座一侧，刚性支座支承滚珠丝杆，滚珠丝杆一端与活塞相连，活塞位于增压仓内，增压仓前开有油嘴，通过管路、转换器与岩石三轴试验压力室等连接。
其中计算机分别与轴向加载***伺服控制器、围压加载***伺服控制器通讯，通过和分别控制轴向压力和围压加载。
本发明具有以下优点：
1、控制精度高，利用伺服控制器控制轴向荷载与围压的加载，精度可达±18000步。
2、成本低廉，利用一台控制器实现多种工作液体施加围压的控制。
3、工作液体转换方便，使用开关阀门即可控制不同工作液体的切换。
4、工作液体相互独立，互不干扰，互不污染。
5、扩展能力强，添加转换器即可扩展工作液体的种类。
6、实现同一试验环境，即同一时间、同一环境温度、同一大气压强等，排除不必要的干扰。
附图说明
图1是本发明的组成结构示意框图；
其中：
A-轴向荷载加载***，包括：
A1-刚性底座 A2-立柱 A3-滚珠丝杆
A4-横梁 A5-加载压头 A6-伺服电机
A7-伺服控制器 A8-减速器 A9-齿轮组
B-围压加载***，包括：
B1-刚性支座 B2-滚珠丝杆 B3-伺服电机
B4-伺服控制器 B5-增压仓 B6-活塞
B7-精密压力表 B8-管路 B9-转换器
B10-减速器 B11-齿轮组 B12-工作液体(不同种类)
C-控制计算机
图2是本发明中的转换器结构示意图；
其中：
D1-隔板 D2-工作液体1 D3-工作液体2
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案进一步说明：
一、轴向荷载的施加
刚性底座A1支承立柱A2，横梁A4架在立柱A2之间并与滚珠丝杆A3咬合，加载压头A5位于横梁A4下与横梁A4一体。工作时，计算机C控制伺服控制器A7，伺服控制器A7发送控制指令给伺服电机A6，伺服电机A6通过减速器A8驱动齿轮组A9，齿轮组A9驱动滚珠丝杆A3，滚珠丝杆A3驱动横梁A4，加载压头A5随横梁A4上下移动，完成轴向荷载的施加。
二、轴向荷载的施加
增压仓B5置于刚性支座B1一侧，刚性支座B1支承滚珠丝杆B2，滚珠丝杆B2一端与活塞B6相连，活塞B6位于增压仓B5内，增压仓B5前开有油嘴，通过管路B8、转换器B9与岩石三轴试验压力室等连接。计算机C控制伺服控制器B4，伺服控制器B4发送控制指令给伺服电机B3，伺服电机B3通过减速器B10驱动齿轮组B11，齿轮组B11驱动滚珠丝杆B2，滚珠丝杆B2带动活塞B6，挤压增压仓B5内的工作液体B12，工作液体B12受压由油嘴流出，经过管路B8、转换器B9后向岩石三轴试验压力室施加围压。
三、工作液体的转换
隔板D1将整个转换器D分割成两部分，隔板D1两侧分别存有不同的工作液体D2和D3。隔板一侧工作液体D3经过管路B8与增压仓B5连通，另一侧工作液体D3经过管路B8与压力室连通。增压仓B6内压力工作液体B12连通D2推动隔板D1，隔板D1推动另一侧工作液体D3向岩石三轴试验压力室施加围压。
由轴向荷载加载***及围压加载***可实现三轴压力的施加。连接多个转换器，可将各转换器D3中的工作液体换成不同的液体，实现不同的工作液体的转换、切换。
Claims (4)
1.一种多功能岩石三轴试验加载***，包括轴向加载***、围压加载***、控制计算机、转化器，其特征在于：利用电机伺服技术，实现轴向荷载、围压的加载及其精确控制；利用转换器，实现多种围压工作液体的转换；转换器由隔板和外壳组成，隔板可在外壳内滑动，当隔板两侧压力不一致时，隔板可自由移动以保持两侧压力一致；转换器实现围压液体转换的原理是：一套围压加载***可与多个转换器相连，但每次仅打开与一个转换器的连接阀门，围压液体转换时，先利用一个转换器排除压力室内已有的围压液体，再利用另一个转换器将另外一种围压液体充入压力室内。
2.根据权利要求1所述一种多功能岩石三轴试验加载***，其中的轴向加载***由刚性底座、立柱、滚珠丝杆、横梁、加载压头、伺服电机、伺服控制器、减速器、齿轮组等部分组成，其特征在于：所述的刚性底座支承立柱，横梁架在立柱之间并与滚珠丝杆咬合，加载压头位于横梁下与横梁一体。
3.根据权利要求1所述的一种多功能岩石三轴试验加载***，其中的围压加载***由刚性支座、滚珠丝杆、伺服电机、伺服控制器、增压仓、活塞、精密压力表、管路、转换器、减速器、齿轮组、工作液体等部分组成，其特征在于：所述增压仓置于刚性支座一侧，刚性支座支承滚珠丝杆，滚珠丝杆一端与活塞相连，活塞位于增压仓内，增压仓前开有油嘴，通过管路、转换器与岩石三轴试验压力室等连接。
4.根据权利要求1所述的一种多功能岩石三轴试验加载***，其中的转换器由隔板、外壳组成，隔板将整个转换器分割成两部分，分别存有不同的工作液体；隔板一侧工作液体经过管路与增压仓连通，另一侧工作液体经过管路与压力室连通。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009100366248A CN101477028B (zh) | 2009-01-13 | 2009-01-13 | 一种多功能岩石三轴试验加载*** |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009100366248A CN101477028B (zh) | 2009-01-13 | 2009-01-13 | 一种多功能岩石三轴试验加载*** |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101477028A CN101477028A (zh) | 2009-07-08 |
| CN101477028B true CN101477028B (zh) | 2011-09-14 |
Family
ID=40837773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2009100366248A Expired - Fee Related CN101477028B (zh) | 2009-01-13 | 2009-01-13 | 一种多功能岩石三轴试验加载*** |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101477028B (zh) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102353596A (zh) * | 2011-08-30 | 2012-02-15 | 上海交通大学 | 一种应力路径自动控制三轴仪 |
| CN102494942B (zh) * | 2011-11-30 | 2013-12-18 | 北京交通大学 | 双电机同步驱动可旋转岩土试验机 |
| CN102818726A (zh) * | 2012-08-30 | 2012-12-12 | 中国科学院力学研究所 | 一种应力路径全自动液压伺服控制式刚柔性多功能三轴仪 |
| CN102998183B (zh) * | 2012-10-10 | 2015-08-05 | 中山大学 | 一种岩石三轴多元同步围压加载*** |
| CN102854057B (zh) * | 2012-10-11 | 2015-11-25 | 中山大学 | 一种岩石三轴多元同步加载*** |
| CN102854058B (zh) * | 2012-10-11 | 2015-11-25 | 中山大学 | 一种岩石三轴多元同步轴向加载*** |
| CN102914630A (zh) * | 2012-10-11 | 2013-02-06 | 中山大学 | 一种岩石水-力耦合流变损伤多尺度力学试验*** |
| CN102937551A (zh) * | 2012-11-13 | 2013-02-20 | 河海大学 | 基于电容成像的岩石三轴试验装置 |
| CN103674736B (zh) * | 2013-12-18 | 2014-11-05 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 堆石料劣化大型三轴剪切试验仪 |
| CN103868799B (zh) * | 2014-03-21 | 2017-01-11 | 中国地质大学（北京） | 非常规油气储集层岩石力学特征分析仪 |
| CN106769519B (zh) * | 2017-03-06 | 2019-05-17 | 中国人民解放军理工大学 | 一种基于动态疲劳试验机的伪三轴测试方法 |
| CN107389453B (zh) * | 2017-08-31 | 2020-05-22 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种粘弹性材料围压加载试验***及方法 |
| CN113686650B (zh) * | 2021-08-11 | 2023-12-19 | 北京交通大学 | 用于淤泥原状土的侧向围压加载设备 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5025668A (en) * | 1988-06-30 | 1991-06-25 | Institut Francais Du Petrole | Cell for the triaxial stress testing of a rock sample and a testing method using such a cell |
| CN1641350A (zh) * | 2005-01-07 | 2005-07-20 | 清华大学 | 大型多功能材料三轴静动试验机 |
| CN101135622A (zh) * | 2007-10-10 | 2008-03-05 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 岩石双联动三轴流变仪 |
-
2009
- 2009-01-13 CN CN2009100366248A patent/CN101477028B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5025668A (en) * | 1988-06-30 | 1991-06-25 | Institut Francais Du Petrole | Cell for the triaxial stress testing of a rock sample and a testing method using such a cell |
| CN1641350A (zh) * | 2005-01-07 | 2005-07-20 | 清华大学 | 大型多功能材料三轴静动试验机 |
| CN101135622A (zh) * | 2007-10-10 | 2008-03-05 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 岩石双联动三轴流变仪 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101477028A (zh) | 2009-07-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101477028B (zh) | 一种多功能岩石三轴试验加载*** | |
| CN102866033B (zh) | 一种双向拉压力动态加载装置 | |
| CN102607837B (zh) | 笼式直线机电作动器性能试验台 | |
| CN101985246A (zh) | 具有双向力偶调平功能的液压机 | |
| CN201043548Y (zh) | 油电混合油缸 | |
| CN204344550U (zh) | 一种拉扭试验作动器 | |
| CN102914630A (zh) | 一种岩石水-力耦合流变损伤多尺度力学试验*** | |
| CN102889272B (zh) | 一种压电-电液混合驱动臂及其控制方法 | |
| CN102854057B (zh) | 一种岩石三轴多元同步加载*** | |
| CN104006034A (zh) | 液压伺服变载荷加载试验台 | |
| CN103878764A (zh) | 一种三自由度气动混合驱动并联平台 | |
| CN201747684U (zh) | 快速液压驱动*** | |
| CN101985151B (zh) | 双向力偶四角调平控制*** | |
| CN204389102U (zh) | 双力源叠加式多维力传感器校准装置 | |
| CN211122331U (zh) | 一种大型智能压扭多轴土动力试验平台 | |
| CN113188919B (zh) | 单动力源高低压自适应高精度动静加载试验*** | |
| CN107860545A (zh) | 大型跨声速风洞大载荷模型捕获轨迹试验的六自由度*** | |
| CN202239424U (zh) | 用于锻压机滑块的双向力偶四角调平控制*** | |
| CN101893008A (zh) | 快速液压驱动*** | |
| CN105206132A (zh) | 双电机主动加载舵机负载模拟器 | |
| CN208040821U (zh) | 一种液压缸及含有该液压缸的液压设备 | |
| CN204008056U (zh) | 一种无阻尼式碰撞试验机 | |
| CN201745205U (zh) | 具有双向力偶调平功能的液压机 | |
| CN206656912U (zh) | 拉压剪加载试验*** | |
| CN103213118A (zh) | 一种可重构并联机器人 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110914 Termination date: 20140113 |