一種測(cè)算土體泊松比的裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種測(cè)算土體泊松比的裝置，包括放置在被測(cè)土柱頂部的上壓板、放置在被測(cè)土柱底部的下壓板和套裝在被測(cè)土柱外圈上的柔性鋼圈，所述的柔性鋼圈的外側(cè)面粘結(jié)一個(gè)測(cè)量土體橫向變形的傳感器I，在所述的上壓板的底部設(shè)有一個(gè)測(cè)量土體豎向變形的傳感器II。本實(shí)用新型利用兩個(gè)電阻式位移計(jì)分別測(cè)量土體的豎向變形和橫向變形，從而推算出土體的泊松比。將有助于解決土體泊松比難測(cè)的問(wèn)題，此外用這種方法測(cè)量土體泊松比相比于粘貼應(yīng)變片更簡(jiǎn)單易行且比較準(zhǔn)確。
【專利說(shuō)明】—種測(cè)算土體泊松比的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型提供了一種測(cè)算土體泊松比的裝置，屬于土木工程領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]泊松比是由法國(guó)科學(xué)家最先發(fā)現(xiàn)并提出，他在1829年發(fā)表的《彈性體平衡和運(yùn)動(dòng)研究報(bào)告》一文中，用分子間相互作用的理論導(dǎo)出彈性體的運(yùn)動(dòng)方程，發(fā)現(xiàn)在彈性介質(zhì)中可以傳播縱波和橫波，并且從理論上推演出各向同性彈性桿在受到縱向拉伸時(shí)，橫向收縮應(yīng)變與縱向伸長(zhǎng)應(yīng)變之比是一常數(shù)。故此在材料的比例極限內(nèi)，由均勻分布的縱向應(yīng)力所引起的橫向應(yīng)變與相應(yīng)的縱向應(yīng)變之比的絕對(duì)值稱為泊松比。
[0003]在泊松比的提出近200年的歷史中，測(cè)定材料泊松比的方法層出不窮，現(xiàn)在主要以粘貼應(yīng)變片測(cè)量為主，這種方法在測(cè)量彈性體的泊松比時(shí)十分精確，但對(duì)于一些彈性較弱的材料，用這種方法測(cè)量卻非常困難，比如土體，當(dāng)用粘貼應(yīng)變片的方法測(cè)量土體的泊松比時(shí)，在土體壓縮過(guò)程中，土體易開(kāi)裂變形，應(yīng)變片容易脫落，使測(cè)量實(shí)驗(yàn)無(wú)法正常進(jìn)行。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提出一種適用于測(cè)算土體泊松比的新方法，它綜合使用柔性薄鋼圈、電阻式位移計(jì)、基準(zhǔn)支架和壓力機(jī)來(lái)測(cè)算土體的泊松比，這種方法相比于粘貼應(yīng)變片更簡(jiǎn)單易行且比較準(zhǔn)確，但該實(shí)用新型不適宜測(cè)量半剛性體的泊松比，如巖石等。
[0005]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0006]一種測(cè)算土體泊松比的裝置，包括放置在被測(cè)土柱頂部的上壓板、放置在被測(cè)土柱底部的下壓板和套裝在被測(cè)土柱外圈上的柔性鋼圈，所述的柔性鋼圈的外側(cè)面粘結(jié)一個(gè)測(cè)量土體橫向變形的傳感器I，在所述的上壓板的底部設(shè)有一個(gè)測(cè)量土體豎向變形的傳感器II。
[0007]所述的傳感器I連接一個(gè)套環(huán)；所述的套環(huán)套裝在基準(zhǔn)支架上。
[0008]所述的傳感器II固定在基準(zhǔn)支架。
[0009]所述的傳感器1、傳感器II均為電阻式位移計(jì)。
[0010]所述的傳感器II尖端靠在壓力機(jī)的上壓板上。
[0011]所述的上壓板、下壓板均位于壓力機(jī)上，上壓板對(duì)被測(cè)土柱提供向下的壓力。
[0012]所述的基準(zhǔn)支架與下壓板連接，安裝在上壓板和下壓板的側(cè)面。
[0013]所述的測(cè)算土體泊松比的方法，包括以下步驟:
[0014](I)準(zhǔn)備一片柔性薄鋼片約40cm長(zhǎng)、Icm寬，將其制成圈狀，并將其側(cè)面與電阻式位移計(jì)I粘結(jié)到一起，并在該電阻式位移計(jì)上粘結(jié)一個(gè)小套環(huán)，再準(zhǔn)備一支電阻式位移計(jì)II，并預(yù)制好一個(gè)基準(zhǔn)支架；
[0015](2)將預(yù)先制好的基準(zhǔn)支架固定到壓力機(jī)的下壓板上；
[0016](3)制作圓柱形被測(cè)土柱，成型后備用；
[0017](4)將固定有電阻式位移計(jì)I的薄鋼圈套于圓柱體試件上，并將其置于壓力機(jī)下壓板上，同時(shí)將電阻式位移計(jì)I的小套環(huán)套于基準(zhǔn)支架上，將另一支電阻式位移計(jì)II固定于基準(zhǔn)支架上，使電阻式位移計(jì)尖端靠在壓力機(jī)上壓板上。
[0018](5)開(kāi)啟壓力機(jī)，使其壓縮試件，在土體壓縮過(guò)程中記錄電阻式位移計(jì)的變化量，直至土體破壞。
[0019](6)根據(jù)公式計(jì)算土體的泊松比。
[0020]步驟(6)所述的土體的泊松比的計(jì)算方法如下:
[0021]在材料彈性范圍內(nèi)，橫向線應(yīng)變?chǔ)?和豎向應(yīng)變?chǔ)?^的比值為一常數(shù)，其比值的絕對(duì)值即為材料的泊松比，通常用μ表示，即
[0022]
右.橫........m.
[0023]當(dāng)用該實(shí)用新型裝置測(cè)量土體泊松比時(shí)，由于壓力機(jī)對(duì)被測(cè)土柱的壓縮作用，使被測(cè)土柱產(chǎn)生豎向位移，該位移由壓力機(jī)上壓板處的電阻式位移計(jì)記錄，該值記為Ah，原
ΛΑ
被測(cè)土柱高度記為h，則被測(cè)土柱的豎向應(yīng)變?yōu)樵嚰呢Q向應(yīng)變必然會(huì)引起土體橫向
h
的變形，該值由位于被測(cè)土柱位置處的電阻式位移計(jì)記錄，記為△〗，原被測(cè)土柱的直徑記為山則被測(cè)土柱的橫向應(yīng)變?yōu)? f由此可得到被測(cè)土柱的泊松比為:
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[0024]
￡ Al - h
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[0025]本實(shí)用新型的有益效果如下:
[0026]本實(shí)用新型利用兩個(gè)電阻式位移計(jì)分別測(cè)量土體的豎向變形和橫向變形，從而推算出土體的泊松比。將有助于解決土體泊松比難測(cè)的問(wèn)題，此外用這種方法測(cè)量土體泊松比相比于粘貼應(yīng)變片更簡(jiǎn)單易行且比較準(zhǔn)確。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)圖；
[0028]圖中:1上壓板2下壓板3柔性薄鋼圈4電阻式位移計(jì)15小套環(huán)6基準(zhǔn)支架7被測(cè)土柱，8電阻式位移計(jì)I。
【具體實(shí)施方式】
[0029]本實(shí)用新型由薄鋼圈、電阻式位移計(jì)、基準(zhǔn)支架和壓力機(jī)組合而成，用兩個(gè)電阻式位移計(jì)分別測(cè)量土體的豎向變形和橫向變形，從而推算出土體的泊松比，其結(jié)構(gòu)形式如附圖所示，包括放置在被測(cè)土柱7頂部的上壓板1、放置在被測(cè)土柱7底部的下壓板2和套裝在被測(cè)土柱外圈上的柔性薄鋼圈3，所述的柔性薄鋼圈3的外側(cè)面粘結(jié)一個(gè)測(cè)量土體橫向變形的電阻式位移計(jì)14，在所述的上壓板的底部設(shè)有一個(gè)測(cè)量土體豎向變形的電阻式位移計(jì)118。電阻式位移計(jì)14連接一個(gè)套環(huán)；所述的套環(huán)套裝在基準(zhǔn)支架6上。電阻式位移計(jì)118固定在基準(zhǔn)支架6。電阻式位移計(jì)118尖端靠在壓力機(jī)的上壓板上I。上壓板1、下壓板2均位于壓力機(jī)上，上壓板對(duì)被測(cè)土柱提供向下的壓力?；鶞?zhǔn)支架6安裝在下壓板上。
[0030]具體測(cè)試方法如下:
[0031](I)準(zhǔn)備一片柔性薄鋼片約40cm長(zhǎng)、Icm寬，將其制成如附圖所示形狀，并將其與電阻式位移計(jì)粘結(jié)到一起，并在該電阻式位移計(jì)上粘結(jié)一個(gè)小套環(huán)，再準(zhǔn)備一支電阻式位移計(jì)，并預(yù)制好如附圖所示的基準(zhǔn)支架。
[0032](2)將預(yù)先制好的基準(zhǔn)支架固定到壓力機(jī)的下壓板上。
[0033](3)制作圓柱形被測(cè)土柱，成型后備用。
[0034](4)將固定有電阻式位移計(jì)的薄鋼圈套于圓柱體試件上，并將其置于壓力機(jī)下壓板上，時(shí)電阻式位移計(jì)的小套環(huán)套于基準(zhǔn)支架上，將另一支電阻式位移計(jì)固定于基準(zhǔn)支架上，使電阻式位移計(jì)尖端靠在壓力機(jī)上壓板上。
[0035](5)開(kāi)啟壓力機(jī)，使其壓縮試件，在土體壓縮過(guò)程中記錄電阻式位移計(jì)的變化量，直至土體破壞。
[0036](6)根據(jù)公式計(jì)算土體的泊松比；
[0037]在材料彈性范圍內(nèi)，橫向線應(yīng)變?chǔ)?和豎向應(yīng)變?chǔ)?^的比值為一常數(shù)，其比值的絕對(duì)值即為材料的泊松比，通常用μ表示，即
[0038]
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[0039]當(dāng)用該實(shí)用新型裝置測(cè)量土體泊松比時(shí)，由于壓力機(jī)對(duì)被測(cè)土柱的壓縮作用，使被測(cè)土柱產(chǎn)生豎向位移，該位移由壓力機(jī)上壓板處的電阻式位移計(jì)記錄，該值記為Ah，原
AL
被測(cè)土柱高度記為h,則被測(cè)土柱的豎向應(yīng)變?yōu)棣?I試件的豎向應(yīng)變必然會(huì)引起土體橫向
h
的變形，該值由位于被測(cè)土柱位置處的電阻式位移計(jì)記錄，記為△ 1，原被測(cè)土柱的直徑記為d，則被測(cè)土柱的橫向應(yīng)變?yōu)閊，由此可得到被測(cè)土柱的泊松比為
m-
[0040]
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mi.Ah
[0041]在實(shí)驗(yàn)室測(cè)一粘性土的泊松比，實(shí)驗(yàn)前測(cè)得該粘性土的含水量為31%，用模具將其制成高20cm、直徑1cm的圓柱體，成型后放在該實(shí)用新型裝置下測(cè)其泊松比，測(cè)得該試件的豎向位移為28.056mm,橫向位移為21.154mm,通過(guò)上述公式計(jì)算得到該粘性土的泊松比為0.48.
【權(quán)利要求】
1.一種測(cè)算土體泊松比的裝置，其特征在于:包括放置在被測(cè)土柱頂部的上壓板、放置在被測(cè)土柱底部的下壓板和套裝在被測(cè)土柱外圈上的柔性鋼圈，所述的柔性鋼圈的外側(cè)面粘結(jié)一個(gè)測(cè)量土體橫向變形的傳感器I，在所述的上壓板的底部設(shè)有一個(gè)測(cè)量土體豎向變形的傳感器II。
2.如權(quán)利要求1所述的測(cè)算土體泊松比的裝置，其特征在于:所述的傳感器I連接一個(gè)套環(huán)；所述的套環(huán)套裝在基準(zhǔn)支架上。
3.如權(quán)利要求1所述的測(cè)算土體泊松比的裝置，其特征在于:所述的傳感器II固定在基準(zhǔn)支架。
4.如權(quán)利要求1所述的測(cè)算土體泊松比的裝置，其特征在于:所述的傳感器1、傳感器II均為電阻式位移計(jì)。
5.如權(quán)利要求1所述的測(cè)算土體泊松比的裝置，其特征在于:所述的傳感器II尖端靠在壓力機(jī)的上壓板上。
6.如權(quán)利要求1所述的測(cè)算土體泊松比的裝置，其特征在于:所述的上壓板、下壓板均位于壓力機(jī)上，上壓板對(duì)被測(cè)土柱提供向下的壓力。
7.如權(quán)利要求2所述的測(cè)算土體泊松比的裝置，其特征在于:所述的基準(zhǔn)支架與下壓板連接，安裝在上壓板和下壓板的側(cè)面。
【文檔編號(hào)】G01N3/08GK203929511SQ201420306358
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】于一凡, 張宏博, 宋修廣, 厲超, 吳建清 申請(qǐng)人:山東大學(xué)