CN109727511B - 一种体积可调的物理模型实验箱 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种体积可调的物理模型实验箱,包括底板(1)、角柱(2)、有机玻璃板、扣件(8)、螺纹杆和螺栓，所述底板(1)上设有凹槽(3)，角柱(2)的底部设有滑块(12)，底板(1)的侧面设有多个底板螺栓孔群，每个底板螺栓孔群上方均设有垫片(16)，所述底板螺栓孔(11)与所述凹槽(3)连通，所述角柱(2)内侧设有玻璃板卡槽(14)，角柱(2)内还设有玻璃板穿槽(13)。本发明体积可调整，在角柱距离较小时可进行平面应变物理模型试验；在角柱距离较大时可进行三向物理模型试验，充分体现了本发明的适用性与重复利用性，同时在实验过程中可进行模型微调。

Description

一种体积可调的物理模型实验箱
技术领域
本发明涉及试验用具技术领域，尤其涉及了一种物理模型实验箱。
背景技术
在土建、地质灾害、隧道交通等工程建设的过程中，室内试验起着越来越重要的作用。室内模型实验是一种通过模拟实际工程，并按一定比例进行缩放来研究结构或构件的受力及变形情况的一种手段。室内模型实验模型试验包括2类：1)平面应变物理模型，2)三向物理模型。在进行模型试验时，模型箱可提供实验必不可少空间条件和边界条件。在国内外有许多模型箱应用的案例：边坡变形破坏的模型箱、泥石流模拟模型箱、隧道工程模型箱等等。但是现有技术中的模型箱均针对特定的模拟实验采用固定尺寸，不能广泛适用于不同尺寸、不同边界条件的岩土工程实验中，广泛性与适用性不够，不可重复使用，实验参数改变时需要重新制作试验箱，存在着大量的浪费情况。另外，部分模拟实验需要对边界条件进行调整，也亟需模型箱的尺寸变化以适应不同边界的情况。
发明内容
本发明针对现有技术中的缺点，提供了一种体积可调的物理模型实验箱。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
一种体积可调的物理模型实验箱,包括底板、角柱、有机玻璃板、扣件、螺纹杆和螺栓，所述底板上设有凹槽，角柱的底部设有滑块，滑块在所述凹槽内滑动，底板的侧面设有多个底板螺栓孔群，每个底板螺栓孔群均包括4个底板螺栓孔，每个底板螺栓孔群上方均设有垫片，所述底板螺栓孔与所述凹槽连通，所述角柱内侧设有玻璃板卡槽，角柱内还设有玻璃板穿槽，角柱上还设有第一角柱螺栓孔和角柱螺栓孔群，每个角柱螺栓孔群包括9个第二角柱螺栓孔，所述第一角柱螺栓孔与玻璃板卡槽连通，所述第二角柱螺栓孔与所述玻璃板穿槽连通，所述有机玻璃板包括第一玻璃板和第二玻璃板，所述第一玻璃板与所述凹槽平行，所述第一玻璃板的端部***角柱的玻璃板卡槽内，所述第二玻璃板的端部穿过角柱的玻璃板穿槽，所述螺栓的头部设有橡胶头，所述扣件包括垫块和套管，所述垫块固定在角柱上，螺纹杆穿过套管，螺纹杆上设有螺帽，螺纹杆包括第一螺纹杆和第二螺纹杆，所述第一螺纹杆沿所述物理模型实验箱的长度方向布置，所述第二螺纹杆沿所述物理模型实验箱的宽度方向布置，玻璃板卡槽内还设有第一密封橡胶垫，第一玻璃板和第二玻璃板与均底板之间均设有第二密封橡胶垫。
作为优选，角柱顶部设有3个第三角柱螺栓孔。
本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：
1、结构简单造价低：本模型实验箱采用的是钢角柱与玻璃板相结合的框架结构，有效地解决了模型箱笨重的问题，同时与现有大部分模型箱相比该模型箱采用四根钢角柱、一块钢底板以及四块有机钢化玻璃组成，本模型实验箱的造价明显更低；
2、本物理模型实验箱操作方便、实用性强：运用滑块可以轻松的达到改变模型尺寸的目的，使得模型箱在使用是更加的灵活，同时模型箱采用拼装式的组合方法，操作简单实用性强；
3、可重复利用：本物理模型实验箱可根据模型实验边界条件要求进行单方向尺寸调整。同时适用于两大类模型：1)平面应变物理模型：2)三向物理模型。只需改变模型箱两角柱之间的距离即可实现，无需在实验类型改变后重新制作；因此，该模型箱的适用性强，同时也可重复的使用；
4、清洗方便、占地少：由于本模型箱采用的是钢角柱与玻璃板相结合的框架结构。在使用是采用拼装技术，在实验后可将整个模型箱拆卸清洗，储存时可拆卸存放大大减少了占地面积。
5、可进行模型微调：在模型安装好后，将扣减之间的两枚螺帽拧紧，即可使模型尺寸微微调大；将两端螺帽拧紧即使模型尺寸微微调小。
综上所述，本发明具有结构简单造价低、操作方便、实用性强、方便清洗和储存的优点，同时更可重复利用，可进行模型微调。
附图说明
图1是本发明的结构示意图，此状态下适用于三向物理模型。
图2是底板的结构示意图。
图3是角柱的结构示意图。
图4是图1中Ⅰ处的局部示意图。
图5是图1中Ⅱ处的局部示意图。
图6是扣件的结构示意图。
图7是螺栓的结构示意图。
图8也是螺栓的结构示意图。
图9是本发明的物理模型实验箱体积改变的状态示意图，此状态下适用于平面应变问题。
附图中各数字标号所指代的部位名称如下：1—底板、2—角柱、3—凹槽、4—第二玻璃板、5—第一玻璃板、6—第一螺纹杆、7—第二螺纹杆、8—扣件、10—第二角柱螺栓孔、11—底板螺栓孔、12—滑块、13—玻璃板穿槽、14—玻璃板卡槽、15—第一角柱螺栓孔、16—垫片、17—垫块、18—套管、19—橡胶头、20—第二密封橡胶垫、21—第三角柱螺栓孔。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
一种体积可调的物理模型实验箱,如图1所示，包括底板1、角柱2、有机玻璃板、扣件8、螺纹杆和螺栓，所述底板1上设有凹槽3，角柱2的底部设有滑块12，滑块12在所述凹槽3内滑动，底板1的侧面设有多个底板螺栓孔群，每个底板螺栓孔群均包括4个底板螺栓孔11，每个底板螺栓孔群上方均设有垫片16，所述底板螺栓孔11与所述凹槽3连通，所述角柱2内侧设有玻璃板卡槽14，角柱2内还设有玻璃板穿槽13，角柱2上还设有第一角柱螺栓孔15和角柱螺栓孔群，每个角柱螺栓孔群包括9个第二角柱螺栓孔10，所述第一角柱螺栓孔15与玻璃板卡槽14连通，所述第二角柱螺栓孔10与所述玻璃板穿槽13连通，所述有机玻璃板包括第一玻璃板5和第二玻璃板4，第一玻璃板5和第二玻璃板4数量均为两块，如图1中所示，第一玻璃板5沿实验箱长度方向布置，第二玻璃板4沿试验箱宽度方向布置，第一玻璃板5与所述凹槽3平行，所述第一玻璃板5的端部***角柱2的玻璃板卡槽14内，所述第二玻璃板4的端部穿过角柱2的玻璃板穿槽13，且第二玻璃板4的底部与底板1接触，第一玻璃板5、第二玻璃板4与均底板1之间均设有第二密封橡胶垫20，所述螺栓为内六角螺栓，且螺栓的头部设有橡胶头19，所述扣件8包括垫块17和套管18，所述垫块17固定在角柱2上，螺纹杆穿过套管18，螺纹杆上设有螺帽，螺纹杆包括第一螺纹杆6和第二螺纹杆7，所述第一螺纹杆6沿所述物理模型实验箱的长度方向布置，所述第二螺纹杆7沿所述物理模型实验箱的宽度方向布置，玻璃板卡槽14内还设有第一密封橡胶垫。
第二螺纹杆7适用于平面应变物理模型；第一螺纹杆6适用于三向物理模型。在安装时，根据实验类型不同将第一螺纹杆6或第二螺纹管7***第一个扣件内同时拧入两颗微调螺帽；紧接着穿入第二个卡扣内，在螺纹杆两端拧上微调螺帽。如图1适用于三向物理模型，如图9适用于平面应变问题。
同时在安装完成后，在第一玻璃板5、第二玻璃板4与底板1接触部位涂布玻璃胶，防止水或者材料从箱内流出。第一玻璃板5、第二玻璃板4与四根角柱2接触部位涂上辅助玻璃胶防止箱内水流出。
本实施例中，角柱2顶部还设有3个第三角柱螺栓孔21，第三角柱螺栓孔21与底板1连通，拧紧螺栓使得玻璃板底部分别与底板顶部及滑槽底部紧密贴合，可防止实验过程中实验材料或水从底部缝隙中流出。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (2)

1.一种体积可调的物理模型实验箱,其特征在于：包括底板(1)、角柱(2)、有机玻璃板、扣件(8)、螺纹杆和螺栓，所述底板(1)上设有凹槽(3)，角柱(2)的底部设有滑块(12)，滑块(12)在所述凹槽(3)内滑动，底板(1)的侧面设有多个底板螺栓孔群，每个底板螺栓孔群均包括4个底板螺栓孔(11)，每个底板螺栓孔群上方均设有垫片(16)，所述底板螺栓孔(11)与所述凹槽(3)连通，所述角柱(2)内侧设有玻璃板卡槽(14)，角柱(2)内还设有玻璃板穿槽(13)，角柱(2)上还设有第一角柱螺栓孔(15)和角柱螺栓孔群，每个角柱螺栓孔群包括9个第二角柱螺栓孔(10)，所述第一角柱螺栓孔(15)与玻璃板卡槽(14)连通，所述第二角柱螺栓孔(10)与所述玻璃板穿槽(13)连通，所述有机玻璃板包括第一玻璃板(5)和第二玻璃板(4)，所述第一玻璃板(5)与所述凹槽(3)平行，所述第一玻璃板(5)的端部***角柱(2)的玻璃板卡槽(14)内，所述第二玻璃板(4)的端部穿过角柱(2)的玻璃板穿槽(13)，所述螺栓的头部设有橡胶头(19)，所述扣件(8)包括垫块(17)和套管(18)，所述垫块(17)固定在角柱(2)上，螺纹杆穿过套管(18)，螺纹杆上设有螺帽，螺纹杆包括第一螺纹杆(6)和第二螺纹杆(7)，所述第一螺纹杆(6)沿所述物理模型实验箱的长度方向布置，所述第二螺纹杆(7)沿所述物理模型实验箱的宽度方向布置，玻璃板卡槽(14)内还设有第一密封橡胶垫，第一玻璃板(5)、第二玻璃板(4)与底板(1)之间均设有第二密封橡胶垫(20)；所述第二螺纹杆(7)适用于平面应变物理模型；所述第一螺纹杆(6)适用于三向物理模型；根据实验类型不同将所述第一螺纹杆(6)或所述第二螺纹杆(7)***第一扣件内同时拧入两颗微调螺帽，紧接着穿入第二个扣件内，在螺纹杆两端拧上微调螺帽。
2.根据权利要求1所述的一种体积可调的物理模型实验箱,其特征在于：角柱(2)顶部设有3个第三角柱螺栓孔(21)。
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