本發(fā)明涉及巖土工程領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用醫(yī)用ct進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀測(cè)的熱流固耦合三軸試驗(yàn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的推進(jìn)，基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，施工工藝的不斷改進(jìn)。對(duì)三軸試驗(yàn)機(jī)的需求已不僅僅局限于材料工程，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于巖土工程、建筑材料、地質(zhì)災(zāi)害研究與應(yīng)用等領(lǐng)域。特別是在巖石力學(xué)領(lǐng)域，對(duì)巖石在應(yīng)力作用下的變形及滲流特性的研究是巖石力學(xué)領(lǐng)域的主要方向之一，常規(guī)三軸試驗(yàn)儀是試驗(yàn)巖石力學(xué)領(lǐng)域最常見的儀器之一，后經(jīng)學(xué)者們改造后能夠完成熱流固耦合條件下的三軸試驗(yàn)。然而由于加載腔體需承受高強(qiáng)度的載荷，很難將腔體實(shí)現(xiàn)透明化。所以，試驗(yàn)過程中試樣的變形的可視化問題一直困擾著廣大科研工作者。

ct技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于醫(yī)療診斷以及工業(yè)無損檢測(cè)領(lǐng)域，有學(xué)者已經(jīng)開始將ct應(yīng)用于巖石力學(xué)領(lǐng)域，但由于受到限制ct穿透性能和腔體對(duì)射線的吸收。目前用于ct的加載腔體的材料普遍為有機(jī)玻璃或者鋁合金材料，這些材料的強(qiáng)度密度比不高，用這些材料制作的加載腔體所能承受的應(yīng)力也不高。同時(shí)，醫(yī)用ct與三軸加載室較難形成良好的匹配結(jié)構(gòu)，特別是掃描前后在ct機(jī)上的裝卸三軸加載腔，以及巖石試樣裝載，其過程十分繁瑣，需要采用行吊等起吊設(shè)備將三軸室起吊并進(jìn)行裝拆，該過程不僅操作繁瑣，而且還具有較大的危險(xiǎn)性。因此，需要開發(fā)一種帶有快捷裝載機(jī)構(gòu)，能夠承載較大的加載壓力，且具有快速裝卸功能的熱流固耦合三軸試驗(yàn)系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種應(yīng)用醫(yī)用ct進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀測(cè)的熱流固耦合三軸試驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過將裝載單元設(shè)在ct機(jī)前方，以及采用導(dǎo)軌副配合方式將三軸壓力室設(shè)在裝載平臺(tái)上，并通過裝載平臺(tái)與ct掃描機(jī)的病床之間設(shè)置延伸軌道，以便通過外力推拉方式將三軸壓力室推送至ct機(jī)的病床上，或從病床上拉拽回承載平臺(tái)，而不需采用起吊設(shè)備即可完成三軸室的裝卸，其操作簡(jiǎn)單、方便，安全性好。

為實(shí)現(xiàn)前述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

一種應(yīng)用醫(yī)用ct進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀測(cè)的熱流固耦合三軸試驗(yàn)系統(tǒng)，包括三軸試驗(yàn)單元、醫(yī)用ct單元和裝載單元，三軸試驗(yàn)單元通過裝載單元進(jìn)行巖石試樣安裝，醫(yī)用ct單元用于對(duì)巖石試樣進(jìn)行ct掃描，醫(yī)用ct單元包括ct掃描主機(jī)和病床系統(tǒng)，病床系統(tǒng)由病床固定托架和病床活動(dòng)托架組成；所述裝載單元位于所述ct掃描主機(jī)前方；裝載單元與所述三軸試驗(yàn)單元之間設(shè)有供所述三軸試驗(yàn)單元直線水平移動(dòng)的直線形導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)；直線形導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)中的軌道由主體段和延伸段組成，主體段用于三軸試驗(yàn)單元在裝載單元上直線移動(dòng)，延伸段主要用于三軸試驗(yàn)單元從裝載單元直線移動(dòng)至所述病床活動(dòng)托架上。

采用前述技術(shù)方案的本發(fā)明，通過將裝載單元設(shè)在ct掃描單元的掃描系統(tǒng)前方，且裝載單元與三軸試驗(yàn)單元之間設(shè)有供三軸試驗(yàn)單元直線水平移動(dòng)的直線形導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)，并將導(dǎo)軌副中的軌道延伸到ct掃描機(jī)的病床活動(dòng)支架上。因此，在三軸試驗(yàn)單元裝件完成后，能夠從裝載單元直線推移到病床活動(dòng)托架上進(jìn)行ct掃描，相應(yīng)可方便的從ct的病床上推出回到裝載平臺(tái)上。即三軸試驗(yàn)單元安裝在醫(yī)用ct單元上，或從醫(yī)用ct單元撤除時(shí)，不需要起吊設(shè)備吊起三軸試驗(yàn)單元，而是直接推動(dòng)其移動(dòng)即可。其操作方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且操作安全性好。軌道主體段和延伸段上最好設(shè)置限位擋鐵，以消除三軸試驗(yàn)單元在主體段或延伸段上意外滑出的安全隱患。

優(yōu)選的，所述主體段固定連接在裝載臺(tái)上，裝載臺(tái)與所述三軸試驗(yàn)單元之間設(shè)有驅(qū)動(dòng)所述三軸試驗(yàn)單元移動(dòng)的移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置；所述三軸試驗(yàn)單元通過裝載臺(tái)與所述裝載單元連接，裝載臺(tái)通過鉸接結(jié)構(gòu)鉸接在裝載單元的機(jī)架上。鉸接機(jī)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)三軸試驗(yàn)單元的翻轉(zhuǎn)，以便在適宜角度狀態(tài)進(jìn)行巖石試樣裝件，提高操作方便性；移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)三軸試驗(yàn)單元在裝載臺(tái)上移動(dòng)，以便在三軸試驗(yàn)單元處于豎直的裝拆巖石試樣狀態(tài)時(shí)，形成上下升降運(yùn)動(dòng)，為裝拆巖石試樣提供必要空間。移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置可通過液壓缸實(shí)現(xiàn)，也可通過電機(jī)與絲杠螺母副傳動(dòng)結(jié)構(gòu)相接合形成。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述三軸試驗(yàn)單元通過滑臺(tái)與所述裝載臺(tái)連接，所述直線形導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)形成在所述滑臺(tái)與所述裝載臺(tái)之間，滑臺(tái)通過第三構(gòu)件與所述移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置連接，該第三構(gòu)件與所述滑臺(tái)之間通過鎖緊插孔與鎖緊塊或鎖緊插銷相配合形成可拆卸的鎖緊固定?；_(tái)構(gòu)成三軸試驗(yàn)單元反力架的一部分，可有效增強(qiáng)試驗(yàn)單元結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；滑臺(tái)安裝導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)的動(dòng)導(dǎo)軌部分，利用滑臺(tái)與第三構(gòu)件之間設(shè)置鎖緊插孔與鎖緊塊或鎖緊插銷的鎖固結(jié)構(gòu)，以在鎖緊固定解除后，推動(dòng)三軸試驗(yàn)單元隨滑臺(tái)同步移動(dòng)至ct掃描機(jī)的病床上。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述裝載臺(tái)與所述機(jī)架之間設(shè)有水平限位結(jié)構(gòu)和豎直限位鎖緊結(jié)構(gòu)，水平限位結(jié)構(gòu)和豎直限位鎖緊結(jié)構(gòu)分別用于將所述三軸試驗(yàn)單元限制在水平狀態(tài)和豎直狀態(tài)。以確保三軸試驗(yàn)單元具有可靠的水平狀態(tài)，進(jìn)一步確保掃描裝卸操作的方便性；同時(shí)，可使三軸試驗(yàn)單元處于方便安裝巖石試樣的豎直狀態(tài)時(shí)。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述豎直限位鎖緊結(jié)構(gòu)包括豎直限位塊和鎖緊螺桿，豎直限位塊設(shè)在所述機(jī)架側(cè)面上，在所述裝載臺(tái)處于豎直狀態(tài)時(shí)，豎直限位塊頂持在裝載臺(tái)下端后方，鎖緊螺桿鉸接在所述機(jī)架上，并位于裝載臺(tái)下端部，裝載臺(tái)下端設(shè)有供鎖緊螺桿桿部卡入的螺桿容納開槽，鎖緊螺桿通過螺合的鎖緊螺母對(duì)所述機(jī)架與所述裝載臺(tái)形成鎖緊。以形成可靠鎖緊，確保裝件操作的安全性和穩(wěn)定性。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述裝載臺(tái)與所述機(jī)架之間設(shè)有用于所述三軸試驗(yàn)單元豎直和水平狀態(tài)轉(zhuǎn)換的翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置。以通過翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)三軸試驗(yàn)單元的豎直和水平狀態(tài)轉(zhuǎn)換，不需人工翻轉(zhuǎn)，降低操作強(qiáng)度，提高翻轉(zhuǎn)效率和翻轉(zhuǎn)操作安全性。

更進(jìn)一步優(yōu)選的，所述翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置由液壓缸或卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)成。以利用現(xiàn)有技術(shù)中結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)，降低制造成本。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述直線形導(dǎo)軌副呈燕尾形導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)，或者，由雙t形導(dǎo)軌副、雙工字形導(dǎo)軌副或矩形與三角形導(dǎo)軌副組合形成組合型的雙導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)。以有效防止三軸試驗(yàn)單元在豎直狀態(tài)形成傾倒趨勢(shì)，有效提高裝件操作的安全性。當(dāng)采用直線形導(dǎo)軌副由雙t形導(dǎo)軌副或雙工字形導(dǎo)軌副組合形成組合型的雙導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)時(shí)，導(dǎo)軌副通過軌道與滾動(dòng)體形成滾動(dòng)導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)。以通過滾動(dòng)導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)降低三軸試驗(yàn)單元移動(dòng)的摩擦阻力，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)，在滾動(dòng)體設(shè)在滑臺(tái)上時(shí)，可有效承載三軸試驗(yàn)單元的全部重量，并使三軸試驗(yàn)單元的壓力腔形成懸伸狀態(tài)，以有效避開ct掃描區(qū)域，減少動(dòng)導(dǎo)軌部分對(duì)ct射線的不必要吸收，避免對(duì)巖石試樣的成像效果造成影響。

優(yōu)選的，所述延伸段由第一延伸軌道和第二延伸軌道組成，第一延伸軌道連接在所述機(jī)架和所述病床活動(dòng)托架之間，第二延伸軌道設(shè)在病床活動(dòng)托架上。第一延伸軌道形成連接橋梁，第二段構(gòu)成病床活動(dòng)托架對(duì)三軸試驗(yàn)單元掃描時(shí)的支撐；以方便通過拆除第一延伸軌道實(shí)現(xiàn)ct掃描機(jī)與裝載單元的斷開，從而在掃描時(shí)獲得所需的必要操作空間，或者，將醫(yī)用掃描機(jī)恢復(fù)原有醫(yī)用掃描功用。最好，所述病床活動(dòng)托架上設(shè)有高分子結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制成的托板，托板內(nèi)嵌設(shè)有具有內(nèi)外絲扣的復(fù)合螺母；所述第一延伸軌道和第二延伸軌道通過固定螺釘和鑲嵌板與所述病床活動(dòng)托架連接。先用金屬材料復(fù)合螺母的大直徑外螺紋擰入高分子結(jié)構(gòu)材料的托板內(nèi)，利用大直徑螺紋接觸面積大的特性，保證兩者結(jié)合的穩(wěn)定性。再利用內(nèi)螺紋與金屬螺釘螺合，由于兩者均為金屬材質(zhì)，因此保證了延伸軌道與托板連接的牢固性。復(fù)合螺母結(jié)構(gòu)形式包括：一端設(shè)置內(nèi)接圓直徑大于內(nèi)螺紋頂徑的內(nèi)六角沉孔；內(nèi)外螺紋之間周向均布至少兩個(gè)卡爪孔，通過具有與卡爪孔數(shù)量相同數(shù)量卡爪的專用扳手，通過將卡爪插入卡抓孔的方式扳動(dòng)扳手?jǐn)Q緊復(fù)合螺母。另外，可利用加寬的粘扣帶以及綁扎的方式將托板固定在ct病床活動(dòng)托架上，以有效避免對(duì)ct病床活動(dòng)托架造成不可恢復(fù)的損傷。另外，第一延伸軌道，采用下半部分呈加厚加寬結(jié)構(gòu)，以確保不僅具備足夠的承載能力，且可有效保障三軸試驗(yàn)單元移動(dòng)過程中活動(dòng)軌道不會(huì)變形；同時(shí)，該軌道兩端由固定螺孔，其兩端分別固定在裝載臺(tái)和ct病床托架上，避免了在三軸試驗(yàn)單元移動(dòng)過程第一延伸軌道產(chǎn)生滑移的現(xiàn)象?；顒?dòng)導(dǎo)軌在三軸壓力室裝載完成后即拆除，防止其吸收x射線，降低圖像質(zhì)量。

優(yōu)選的，所述三軸試驗(yàn)單元包括軸壓與圍壓加載系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，軸壓加載系統(tǒng)通過加載油缸加載，圍壓加載系統(tǒng)通過電液伺服加載系統(tǒng)加載；控制系統(tǒng)包括磁致伸縮位移傳感器、應(yīng)力傳感器以及中央控制計(jì)算機(jī)；所述電液伺服加載系統(tǒng)包括伺服電機(jī)，伺服電機(jī)通過滾珠絲杠副加載系統(tǒng)。以使形成模擬三軸加載條件，其加載均勻、穩(wěn)定可靠，實(shí)試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確。

本發(fā)明的有益效果是，三軸試驗(yàn)單元可采用推拉方式推入和拉拽出ct掃描機(jī)，無需起吊設(shè)備起吊，且操作簡(jiǎn)單、方便，安全性好；且?guī)r石試樣裝拆方便。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明中三軸試驗(yàn)單元處于水平狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明中三軸試驗(yàn)單元翻轉(zhuǎn)成豎直狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明中的安裝底板與移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置連接關(guān)系的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明中裝載臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明中三軸試驗(yàn)單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是應(yīng)用本發(fā)明中三軸試驗(yàn)單元的部分結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。

參見圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7，一種應(yīng)用醫(yī)用ct進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀測(cè)的熱流固耦合三軸試驗(yàn)系統(tǒng)，包括三軸試驗(yàn)單元100、醫(yī)用ct單元200和裝載單元300，三軸試驗(yàn)單元100通過裝載單元300進(jìn)行巖石試樣安裝，醫(yī)用ct單元200用于對(duì)巖石試樣進(jìn)行ct掃描，醫(yī)用ct單元200包括ct掃描主機(jī)210和病床系統(tǒng)220，病床系統(tǒng)220由病床固定托架220a和病床活動(dòng)托架組成，病床活動(dòng)托架組成可移動(dòng)的設(shè)在病床固定托架220a上；所述裝載單元300位于所述ct掃描主機(jī)210前方；裝載單元300與所述三軸試驗(yàn)單元100之間設(shè)有供所述三軸試驗(yàn)單元100直線水平移動(dòng)的直線形導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)；直線形導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)中的軌道由主體段301和延伸段組成，主體段301用于三軸試驗(yàn)單元100在裝載單元300上直線移動(dòng)，延伸段主要用于三軸試驗(yàn)單元100從裝載單元300直線移動(dòng)至所述病床活動(dòng)托架上。主體段301兩端設(shè)有可拆卸的限位擋鐵305。

其中，所述主體段301固定連接在裝載臺(tái)310a上，裝載臺(tái)310a與所述三軸試驗(yàn)單元100之間設(shè)有驅(qū)動(dòng)所述三軸試驗(yàn)單元100移動(dòng)的移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，該移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置采用由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的絲桿螺母副傳動(dòng)結(jié)構(gòu)；其絲杠螺母副傳動(dòng)結(jié)構(gòu)采用具有自鎖角的絲杠螺母副；所述三軸試驗(yàn)單元100通過裝載臺(tái)310a與所述裝載單元300連接，裝載臺(tái)310a通過鉸接結(jié)構(gòu)鉸接在裝載單元300的機(jī)架320上，鉸接結(jié)構(gòu)用于裝載單元300從水平狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到豎直狀態(tài)，且機(jī)架320一側(cè)下端設(shè)有裝件臺(tái)330，裝件臺(tái)330通過桿部形成t字形，裝件臺(tái)330通過桿部可轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐在機(jī)架320上，裝件臺(tái)330還設(shè)有扳動(dòng)用手輪331，手輪331上連接有手柄，以通過手柄扳動(dòng)裝件臺(tái)330轉(zhuǎn)動(dòng)。其中，三軸試驗(yàn)單元100通過滑臺(tái)110與所述裝載臺(tái)310a連接；滑臺(tái)110底面中部形成有矩形開口的通槽，裝載臺(tái)310a中部設(shè)有條形腰槽a；所述移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置中絲杠螺母副的絲杠311通過其兩端的固定連接在裝載臺(tái)310a底面上的絲杠座312可轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)在裝載臺(tái)310a上，絲杠311一端與驅(qū)動(dòng)電機(jī)313的輸出軸同軸固定連接，驅(qū)動(dòng)電機(jī)313安裝固定在裝載臺(tái)310a上，絲杠螺母副中的螺母111構(gòu)成滑臺(tái)110與移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置連接的第三構(gòu)件，螺母111穿過裝載臺(tái)310a的條形腰槽a，其上端伸入滑臺(tái)110底面中部的通槽內(nèi)，螺母111與所述滑臺(tái)110之間通過鎖緊插孔與鎖緊塊或鎖緊插銷112相配合形成可拆卸的鎖緊固定；螺母111中部?jī)蓚?cè)與條形腰槽a形成滑動(dòng)配合，并由條形腰槽a限制其轉(zhuǎn)動(dòng)。以在鎖固結(jié)構(gòu)鎖固后，由驅(qū)動(dòng)電機(jī)313驅(qū)動(dòng)滑臺(tái)110及三軸試驗(yàn)單元100同步移動(dòng)，主要用于在三軸試驗(yàn)單元100、滑臺(tái)110以及裝載臺(tái)310a處于豎直狀態(tài)時(shí)，通過移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置提升三軸試驗(yàn)單元100主體部分的方式，形成巖石試樣安裝空間，提高安裝方便性；而在三軸試驗(yàn)單元100處于水平狀態(tài)，且鎖緊固定解除后，便于推動(dòng)三軸試驗(yàn)單元100隨滑臺(tái)110同步移動(dòng)至ct掃描機(jī)的病床上。顯然，為滿足安裝巖石試樣需要，裝載臺(tái)310a與所述機(jī)架320之間設(shè)有水平限位結(jié)構(gòu)和豎直限位鎖緊結(jié)構(gòu)，水平限位結(jié)構(gòu)和豎直限位鎖緊結(jié)構(gòu)分別用于將所述三軸試驗(yàn)單元100限制在水平狀態(tài)和豎直狀態(tài)。

其中，水平限位結(jié)構(gòu)由固定連接在機(jī)架320頂部的限位柱321構(gòu)成，在裝載臺(tái)310a處于水平位置時(shí)，限位柱321通過裝載臺(tái)310a的底面對(duì)裝載臺(tái)310a形成支撐；豎直限位鎖緊結(jié)構(gòu)包括豎直限位塊322和鎖緊螺桿323，豎直限位塊322設(shè)在所述機(jī)架320側(cè)面上，在所述裝載臺(tái)310a處于豎直狀態(tài)時(shí)，豎直限位塊322頂持在裝載臺(tái)310a下端背面，該背面與裝載臺(tái)310a水平時(shí)的底面為同一面，鎖緊螺桿323鉸接在所述機(jī)架320上，并位于裝載臺(tái)310a下端部，裝載臺(tái)310a下端設(shè)有供鎖緊螺桿323桿部卡入的螺桿容納開槽b，鎖緊螺桿323通過螺合的鎖緊螺母對(duì)所述機(jī)架320與所述裝載臺(tái)310a形成鎖緊。另外，裝載臺(tái)310a與所述機(jī)架320之間設(shè)有用于所述三軸試驗(yàn)單元100豎直和水平狀態(tài)轉(zhuǎn)換的翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，該翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置由卷?yè)P(yáng)機(jī)324構(gòu)成，卷?yè)P(yáng)機(jī)324的電機(jī)及卷筒固定連接在機(jī)架320一側(cè)，牽引鋼絲繩325通過過輪326與裝載臺(tái)310a的一端端部連接。

其中，所述直線形導(dǎo)軌副由雙工字形導(dǎo)軌副組合形成組合型的雙導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)；所述導(dǎo)軌副通過軌道的主體段301和延伸段分別與滾動(dòng)體形成滾動(dòng)導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)。滾動(dòng)體采用滾針形式，多個(gè)滾針呈并列設(shè)在滾針支架113上，四個(gè)滾針支架113固定連接在滑臺(tái)110的四角；滾針支架113呈u形，滾針支架113中u形的至少一側(cè)壁與軌道的主體段301或延伸段上部的外側(cè)面滑動(dòng)連接，以形成滑臺(tái)110的側(cè)向限位。延伸段由第一延伸軌道302和第二延伸軌道303組成，第一延伸軌道302連接在所述機(jī)架320和所述病床活動(dòng)托架之間，第二延伸軌道303設(shè)在病床活動(dòng)托架上，以使第一延伸軌道302形成連接橋梁；以方便通過拆除第一延伸軌道302實(shí)現(xiàn)ct掃描機(jī)與裝載單元300的斷開，從而在掃描時(shí)獲得所需的必要操作空間，或者，將醫(yī)用掃描機(jī)恢復(fù)原有醫(yī)用掃描功用；第二延伸軌道303構(gòu)成病床活動(dòng)托架對(duì)三軸試驗(yàn)單元100ct掃描時(shí)的支撐，第二延伸軌道303兩端設(shè)有可拆卸的限位擋鐵305，以防止三軸試驗(yàn)單元100意外從病床活動(dòng)托架上脫出。其中，所述病床活動(dòng)托架上設(shè)有高分子結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制成的托板220b，托板220b內(nèi)嵌設(shè)有具有內(nèi)外絲扣的復(fù)合螺母304；所述第一延伸軌道302和第二延伸軌道303通過固定螺釘與托板220b固定連接，托板220b與所述病床活動(dòng)托架之間利用加寬的粘扣帶并采用綁扎的方式將托板220b固定在ct病床活動(dòng)托架上，從而有效避免對(duì)ct病床活動(dòng)托架造成不可恢復(fù)的損傷，同時(shí)合理分布重量，將第二延伸軌道303布置在ct病床固定托架上方，導(dǎo)軌采用上窄下寬的大承載面、長(zhǎng)支撐段結(jié)構(gòu)，避免活動(dòng)托架產(chǎn)生彎曲變形而不穩(wěn)定，從而對(duì)掃描結(jié)果造成影響。

其中，三軸試驗(yàn)單元100的采用軸壓與圍壓同時(shí)加載的方式形成模擬三軸加載；三軸試驗(yàn)單元100包括筒形結(jié)構(gòu)的三軸壓力腔體120，三軸壓力腔體120采用鈦合金制造，三軸壓力腔體120的筒形部?jī)?nèi)壁上襯有絕熱套121，絕熱套121由納米氣凝膠材料制成，三軸壓力腔體120由后端的連接盤120a通過四根柱桿122和軸壓加載缸安裝板123形成反力架結(jié)構(gòu)，三軸試驗(yàn)單元100通過連接盤120a和軸壓加載缸安裝板123與滑臺(tái)110固定連接，軸壓加載缸安裝板123上設(shè)有軸壓加載油缸124，軸壓加載油缸124連接有軸壓加載用電液伺服加載系統(tǒng)，電液伺服加載系統(tǒng)包括加載伺服電機(jī)，伺服電機(jī)通過滾珠絲杠副加載系統(tǒng)；軸壓加載油缸124的缸底蓋124a上裝設(shè)有磁致伸縮位移傳感器124b，磁致伸縮位移傳感器124b的探頭軸向伸入軸壓加載油缸124的活塞內(nèi)，且磁致伸縮位移傳感器124b的磁環(huán)也嵌設(shè)在活塞內(nèi)，軸壓加載油缸124的活塞桿前端依次設(shè)有應(yīng)力傳感器125和加載壓頭，加載壓頭由加載壓頭主體126和加載活動(dòng)頭127組成，加載活動(dòng)頭127和加載壓頭主體126之間形成有內(nèi)外球面配合結(jié)構(gòu)，加載活動(dòng)頭127和加載壓頭主體126通過螺栓和預(yù)緊彈簧128連接，預(yù)緊彈簧128通過彈性力使加載活動(dòng)頭127和加載壓頭主體126之間的內(nèi)外球面保持結(jié)合；磁致伸縮位移傳感器124b和應(yīng)力傳感器125構(gòu)成軸壓加載控制系統(tǒng)，軸壓加載油缸124、軸壓加載用電液伺服加載系統(tǒng)和軸壓加載控制系統(tǒng)通過中央計(jì)算機(jī)連接并控制；三軸壓力腔體120的前端形成連接法蘭120b，連接法蘭120b通過螺栓連接有下底盤129，下底盤129外側(cè)固定連接有定位盤130，下底盤129通過定位盤130與裝件臺(tái)330連接，且下底盤129與裝件臺(tái)330形成同軸線的連接關(guān)系；下底盤129內(nèi)側(cè)裝設(shè)有固定壓頭組合體，固定壓頭組合體由固定壓頭主體131和具有蜂窩孔結(jié)構(gòu)的蜂窩孔固定壓頭132軸向組合形成，蜂窩孔固定壓頭132自由端用于承載巖石試樣133；連接盤120a中部間隙配合有具有法蘭盤的透蓋137，透蓋137具有的法蘭盤位于連接盤120a內(nèi)側(cè)，透蓋137通過其法蘭盤與連接盤120a形成端面密封結(jié)構(gòu)，透蓋137內(nèi)徑向密封配合有活動(dòng)壓頭組合體，活動(dòng)壓頭組合體通過加載壓頭施加軸向載荷，活動(dòng)壓頭組合體由活動(dòng)壓頭主體134和具有蜂窩孔結(jié)構(gòu)的蜂窩孔活動(dòng)壓頭135軸向組成形成，蜂窩孔活動(dòng)壓頭135用于向巖石試樣133施加軸向載荷；固定壓頭主體131和活動(dòng)壓頭主體134上均設(shè)有用于捆扎鐵絲136的環(huán)形凹槽；下底盤129和透蓋137上均固定連接有盤絲加熱器138，兩個(gè)盤絲加熱器138分別包圍在固定壓頭主體131和活動(dòng)壓頭主體134一段桿部的外周；下底盤129和透蓋137之間通過至少兩個(gè)定位桿139連接，定位桿139一端固定在下底盤129上，另一端與透蓋137上的配合孔形成滑動(dòng)配合的連接關(guān)系，多根定位桿139周向均布在固定壓頭主體131外周，以在巖石試樣133安裝后固定壓頭主體131和活動(dòng)壓頭主體134同軸線。三軸壓力腔體120的筒部外壁呈臺(tái)階狀結(jié)構(gòu)，并在與巖石試樣133對(duì)應(yīng)的區(qū)域的外壁形成壁厚減小的內(nèi)凹結(jié)構(gòu)。下底盤129和活動(dòng)壓頭主體134上設(shè)有滲流流體接口，兩個(gè)滲流流體接口之間依次通過活動(dòng)壓頭主體134上設(shè)有的流體通道、蜂窩孔活動(dòng)壓頭135上的滲流流體通道及蜂窩孔、巖石試樣133的滲流流道、蜂窩孔固定壓頭132上的蜂窩孔及滲流流體通道、固定壓頭主體131的滲流流體通道，以及下底盤129上的滲流流體通道接通；并通過外接滲流管路和滲流泵形成滲流流體循環(huán)通路。下底盤129上和連接盤120a上設(shè)有與三軸壓力腔體120內(nèi)部空腔接通的圍壓加載流體通道接口，兩個(gè)圍壓加載流體通道接口通過外接管路與電液伺服加載系統(tǒng)形成圍壓加載循環(huán)回路。該電液伺服加載系統(tǒng)包括加載伺服電機(jī)，伺服電機(jī)通過滾珠絲杠副加載，電液伺服加載系統(tǒng)由中央控制計(jì)算機(jī)控制。在裝拆巖石試樣133時(shí)，通過拆卸連接法蘭120b與下底盤129之間的連接螺栓使下底盤129與三軸壓力腔體120分離，并通過提升滑臺(tái)110的方式，使固定壓頭和活動(dòng)壓頭部分整體露出三軸壓力腔體120；在裝件完成后需要將下底盤129與三軸壓力腔體120通過螺栓連接在一起時(shí)，可通過手柄扳動(dòng)裝件臺(tái)330使下底盤129隨裝件臺(tái)330同步轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到下底盤129與連接法蘭120b上多個(gè)圓周分布的螺栓安裝孔對(duì)應(yīng)同軸線的螺栓安裝要求。其中，下底盤129、固定壓頭、活動(dòng)壓頭、透蓋127以及定位桿139一起形成試件安裝單元。

本實(shí)施例中的翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置可采用液壓缸替代；移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置也可采用另一液壓缸替代，顯然用于與液壓缸鉸接的油缸鉸接座構(gòu)成滑臺(tái)110與移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置連接的第三構(gòu)件。

本實(shí)施例中的雙工字組合導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)，也可采用燕尾形導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)、雙t形導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)，或者，矩形與三角形結(jié)合的組合導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)替代。

基于應(yīng)用醫(yī)用ct進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀測(cè)的熱流固耦合三軸試驗(yàn)系統(tǒng)的三軸試驗(yàn)方法，包括以下步驟：

第一步，試件和設(shè)施準(zhǔn)備：包括按試驗(yàn)要求制作巖石試樣133；在移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置與三軸試驗(yàn)單元100形成鎖緊狀態(tài)后，將三軸試驗(yàn)單元100隨裝載臺(tái)310a一起翻轉(zhuǎn)至豎直狀態(tài)；通過豎直限位鎖緊結(jié)構(gòu)將裝載臺(tái)310a與機(jī)架320鎖緊，并通過移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置使三軸試驗(yàn)單元100隨滑臺(tái)下降，直至三軸試驗(yàn)單元100支撐在裝件臺(tái)330上，并通過定位盤130形成三軸試驗(yàn)單元100與裝件臺(tái)330的同軸線狀態(tài)。

第二步，試件安裝：

第一小步，打開三軸壓力室：在三軸試驗(yàn)單元100的試件安裝單元被裝載單元300上的裝件臺(tái)330支撐后，將壓力腔體120與下底盤129之間的連接擰松拆除，打開三軸壓力室，通過移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置使壓力腔體120隨滑臺(tái)上升并與其下底盤129分離，直至試件安裝單元整體露出壓力腔體120；

第二小步，試件裝設(shè)：用長(zhǎng)出巖石試樣133長(zhǎng)度一段距離的熱縮管套在巖石試樣133外周，將巖石試樣133對(duì)正放置在蜂窩孔固定壓頭132和蜂窩孔活動(dòng)壓頭135之間，同時(shí)，熱縮管長(zhǎng)出巖石試樣133的兩端部分分別包覆在固定壓頭主體131和活動(dòng)壓頭主體134外周，其長(zhǎng)出部分分別超過固定壓頭主體131和活動(dòng)壓頭主體134上用于捆扎鐵絲136的環(huán)形凹槽，用熱風(fēng)槍均勻加熱縮管，使熱縮管與巖石試樣133緊密貼合，在熱縮管與固定壓頭主體131和活動(dòng)壓頭主體134利用捆扎鐵絲136在環(huán)形凹槽箍緊密封，確保圍壓加載的高壓液壓油不會(huì)進(jìn)入到巖石試樣133內(nèi)部；

第三小步，復(fù)位試件安裝單元：在試件裝設(shè)完成后，利用移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置使壓力腔體120隨滑臺(tái)下降至與下底盤129貼合，在貼合前通過在壓力腔體120上的連接法蘭120b的至少兩個(gè)連接螺栓孔內(nèi)穿設(shè)螺栓或插銷，在連接螺栓孔與下底盤129設(shè)有的螺孔軸線對(duì)正后，通過擰緊螺栓，使下底盤129與壓力腔體120固定連接在一起；從而使三軸壓力室形成密封狀態(tài)。若未對(duì)正，則通過手柄扳動(dòng)裝件臺(tái)330使下底盤129隨裝件臺(tái)330同步轉(zhuǎn)動(dòng)，直至二者對(duì)正。

第三步，試驗(yàn)單元就位：

第一小步，試驗(yàn)單元準(zhǔn)備：確認(rèn)豎直限位鎖緊結(jié)構(gòu)處于解鎖狀態(tài)，否則，先解鎖；利用翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置將三軸試驗(yàn)單元100隨裝載臺(tái)310a旋轉(zhuǎn)至水平狀態(tài)；

第二小步，橋梁軌道安裝：手動(dòng)調(diào)節(jié)ct病床高度，使其與裝載單元300中的裝載臺(tái)310a的高度相適應(yīng)，然后，調(diào)節(jié)病床活動(dòng)托架的位置，使其與裝載單元300之間的距離與第一延伸軌道302的長(zhǎng)度相匹配，將第一延伸軌道302通過兩端的安裝螺釘固定，以形成橋梁軌道；

第三小步，試驗(yàn)單元就位：拆卸掉裝載單元300上的限位擋鐵305，拆除鎖緊塊或鎖緊插銷112，以解除移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置與三軸試驗(yàn)單元100的鎖緊狀態(tài)，推動(dòng)三軸試驗(yàn)單元100進(jìn)入ct病床活動(dòng)托架，并在第二延伸軌道303兩端安裝限位擋鐵305；

第四小步，ct病床回位：拆卸掉第一延伸軌道302，并將ct病床托架復(fù)位；

第四步，加載與掃描：

第一小步，試驗(yàn)單元掃描準(zhǔn)備：節(jié)ct病床位置，使三軸試驗(yàn)單元100的壓力腔體120呈懸伸狀地處于ct機(jī)的掃描區(qū)域，即第二延伸軌道303位于掃描區(qū)域外；

第二小步，定位像掃描：利用ct機(jī)內(nèi)置定位程序自動(dòng)調(diào)節(jié)病床位置，使巖石試樣133完全處于掃描區(qū)域內(nèi)；

第三小步，試件預(yù)壓：按照三軸試驗(yàn)單元100的操作規(guī)范對(duì)巖石試樣133進(jìn)行預(yù)接觸，接觸完成保持0.2kn左右的接觸壓力；

第四小步，試驗(yàn)掃描：按照試驗(yàn)方案和三軸試驗(yàn)單元100的操作規(guī)范進(jìn)行加熱和加載，在加載過程中利用ct掃描機(jī)進(jìn)行掃描；

第五步，卸載與拆件：

第一小步，試驗(yàn)單元回位：試驗(yàn)完成后，試驗(yàn)完成后，首先對(duì)軸壓與圍壓以及熱流體進(jìn)行卸載；其次，調(diào)節(jié)ct病床托架高度，使其與裝載單元300中的裝載臺(tái)310a的高度相適應(yīng)，安裝第一延伸軌道302，拆除第二延伸軌道303兩端安裝限位擋鐵305，將三軸試驗(yàn)單元100推到裝載單元300中的裝載臺(tái)310a上，并在裝載單元300安裝限位擋鐵305，在三軸試驗(yàn)單元100與移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置裝設(shè)鎖緊塊或鎖緊插銷112，使二者形成鎖緊連接狀態(tài)，并拆除第一延伸軌道302；

第二小步，卸載：利用翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置將三軸試驗(yàn)單元100旋轉(zhuǎn)至豎直狀態(tài)，放掉三軸壓力腔體120內(nèi)的圍壓油液；

第三小步，試件拆卸：在三軸試驗(yàn)單元100的試件安裝單元被裝件臺(tái)330支撐后，打開三軸試驗(yàn)單元100的三軸壓力室，提升三軸壓力室，使試件安裝單元露出三軸壓力室的壓力腔體120，并從試件安裝單元上拆下巖石試樣133。

以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的試驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。