專利名稱：高壓柔性油壓加載裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種巖土力學(xué)試驗(yàn)和物理模擬試驗(yàn)的加載裝置。
在以往巖土力學(xué)和物理模擬試驗(yàn)過程中，都是采用普通千斤頂對(duì)試體進(jìn)行加載的，使得千斤頂與試體邊界呈剛性接觸。首先，由于試體加載邊界并非一個(gè)純粹的平面，這使得局部微小凸起的地方在加載過程中出現(xiàn)應(yīng)力集中，使試體受力不均勻，從而導(dǎo)致試驗(yàn)所得結(jié)果嚴(yán)重失真。其次，對(duì)于不均勻或包含節(jié)理裂隙的試體，在加載過程中，由于試體的不均勻變形使得試體邊界的變形也呈不均勻性，而普通千斤頂與試體之間的剛性接觸導(dǎo)致變形相對(duì)較少的區(qū)域應(yīng)力集中，變形較大的區(qū)域所承受的力比欲施加荷載明顯偏小，使試件端部受力不均勻，達(dá)不到原有的邊界荷載施加目的，從而引起試驗(yàn)結(jié)果的失真。第三，由于普通千斤頂與試體之間呈剛性接觸，使得加載設(shè)備對(duì)試件的端部約束效應(yīng)十分明顯，從而也引起試驗(yàn)結(jié)果的失真。許多學(xué)者嘗試在加載千斤頂與試體邊界之間添加潤(rùn)滑劑或添加多層減摩隔離層等方法來解決這種剛性接觸帶來的端部約束效應(yīng)。也有的學(xué)者嘗試采用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬研究這種端部約束效應(yīng)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響程度，然后把這種影響從試驗(yàn)結(jié)果中扣除。但普通千斤頂?shù)纳鲜鋈秉c(diǎn)，巖土力學(xué)工作者一直未找到一種較滿意的解決辦法。
本實(shí)用新型的目的是提供一種柔性接觸加載邊界的加載裝置，能使加荷邊界受力均勻，、試體端部不出現(xiàn)應(yīng)力集中和端部約束效應(yīng)不明顯，從而極大改善試體邊界受力條件和試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用經(jīng)刨光的一塊鋼板和一塊中空的環(huán)形鋼板用螺釘沿四周緊密結(jié)合，二塊鋼板間夾一密封圈和耐油橡皮布，施加油壓通過耐油橡皮布均勻出力，構(gòu)成一個(gè)獨(dú)特的柔性出力腔；并在出力腔上設(shè)置若干獨(dú)立分離的傳力鋼塊，通過這些傳力鋼塊使荷載均勻施加于試體上，從而形成柔性加載邊界。改變傳力鋼塊的形狀，可對(duì)不同形狀的試體施加均勻荷載。
本實(shí)用新型的最佳實(shí)施例見附圖
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附圖為高壓柔性油壓加載裝置的結(jié)構(gòu)裝配圖。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述如圖所示，本實(shí)用新型高壓柔性油壓加載裝置由下部鋼板(1)，上部環(huán)形鋼板(2)，密封圈(3)，耐油橡皮布(4)，螺釘(5)，傳力鋼塊(6)，進(jìn)油嘴(7)，油壓表接口(8)等組成。下部鋼板(1)和上部環(huán)形鋼板(2)需刨光，下部鋼板(1)與上部環(huán)形鋼板(2)通過螺釘(5)沿四周緊密結(jié)合，其配合處沿油腔四周加一密封圈(3)以防滲漏，二鋼板間夾耐油橡皮布(4)，上下二層鋼板厚度及耐油橡皮布層數(shù)視設(shè)計(jì)荷載而定。上部環(huán)形鋼板(2)的內(nèi)腔四周邊沿需磨成圓弧形，避免尖銳棱角損傷耐油橡皮布。下部鋼板(1)在油腔位置表面應(yīng)比四周下刨1～2mm。傳力鋼塊(6)由一系列厚1～2cm、高5～8cm、與油腔接觸一側(cè)寬7～10cm、與試體接觸一側(cè)寬7～15cm的“工”字形小鋼塊組成，傳力鋼塊(6)需填滿整個(gè)出力腔。進(jìn)油嘴(7)布置在下部鋼板(1)中油腔的一端，油壓表接口(8)則布置在下部鋼板(1)中油腔的另一端。油壓通過進(jìn)油嘴(7)進(jìn)入油腔，通過耐油橡皮布(4)均勻出力，構(gòu)成一個(gè)獨(dú)特的柔性出力腔，然后再通過傳力鋼塊(6)傳力至被加荷試體上，使試體加荷邊界受力均勻，可適應(yīng)試體不均勻變形而使試體端部不出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，同時(shí)由于傳力鋼塊是獨(dú)立分離的，其對(duì)試體端部的側(cè)向約束效應(yīng)也能很好消除。該加載裝置解決了以往普通千斤頂與試體間呈剛性接觸而導(dǎo)致的端部約束效應(yīng)、端部受力不均勻和端部應(yīng)力集中十分明顯等難題，為巖石力學(xué)試驗(yàn)研究提供了一套極有價(jià)值的加載裝置，得到了許多以往采用普通千斤頂所難以得到的嶄新的結(jié)果和認(rèn)識(shí)。
本實(shí)用新型高壓柔屬性油壓加載裝置的優(yōu)點(diǎn)是能承受的最大油壓達(dá)20MPa，加載邊界的最大位移差可達(dá)15mm；改變傳力鋼塊一端的寬度能使該裝置適應(yīng)多種寬度的試體，并能適應(yīng)各種不同形狀、不同尺寸的試體；整個(gè)加載裝置的高度較小，可適應(yīng)有效空間較小情況下的加載試驗(yàn)；該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，出力均勻，標(biāo)定曲線線性規(guī)律好；具有較高的學(xué)術(shù)價(jià)值和推廣應(yīng)用價(jià)值。
權(quán)利要求1.一種高壓柔性油壓加載裝置，由下部鋼板(1)、上部環(huán)形鋼板(2)、密封圈(3)、耐油橡皮布(4)、螺釘(5)、傳力鋼塊(6)、進(jìn)油嘴(7)、油壓表接口(8)等組成；其特征是下部鋼板(1)和上部環(huán)形鋼板(2)通過螺釘(5)沿四周緊密結(jié)合，其配合處沿油腔四周加一密封圈(3)，二鋼板間夾耐油橡皮布(4)，上部環(huán)形鋼板(2)的內(nèi)腔四周邊沿需磨成圓弧形，在油腔位置下部鋼板(1)的表面應(yīng)比四周下刨1～2mm；傳力鋼塊(6)需填滿整個(gè)出力腔；進(jìn)油嘴(7)布置在下部鋼板(1)中油腔的一端，油壓表接口(8)則布置在下部鋼板(1)中油腔的另一端。
專利摘要一種高壓柔性油壓加載裝置,由下部鋼板(1)、上部環(huán)形鋼板(2)、密封圈(3)、耐油橡皮布(4)、螺釘(5)、傳力鋼塊(6)、進(jìn)油嘴(7)、油壓表接口(8)等組成。下部鋼板(1)和上部環(huán)形鋼板(2)用螺釘(5)沿四周緊密結(jié)合,二塊鋼板間夾一密封圈和耐油橡皮布,施加油壓通過橡皮布均勻出力,然后再通過傳力鋼塊(6)傳力至被加荷試體上,使試體加荷邊界受力均勻。該裝置是一種出力均勻、出力較大,允許試樣在加載邊界上發(fā)生較大位移錯(cuò)動(dòng)、能適應(yīng)不均勻變形而不出現(xiàn)應(yīng)力集中、無明顯端部約束效應(yīng)的加載裝置,能適應(yīng)各種不同形狀、不同尺寸的試體。
文檔編號(hào)F15B1/00GK2504420SQ01252408
公開日2002年8月7日 申請(qǐng)日期2001年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月9日
發(fā)明者任偉中 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所