專利名稱：三軸高速剪切沖擊試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種對巖石或其它材料的動載特性進(jìn)行研究的軸向沖擊加載試驗裝置。
在此之前，國內(nèi)外學(xué)者對巖石或其它材料(如金屬、骨類、復(fù)合材料等)的動載特性的研究，一直采用無法給試件施加側(cè)壓的單軸高速沖擊(剪切)試驗機。實際上，例如在巖石受爆破、鉆鑿及金屬部件、骨類等材料受剪切等沖擊應(yīng)力場的作用時，是處在受圍壓狀態(tài)下。所以，從單軸沖擊(剪切)試驗機得到的數(shù)據(jù)與實際相差較遠(yuǎn)，近似成份較多，無法使人們提供與實際工程更接近、更準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)以指導(dǎo)工程實踐。
本實用新型的目的旨在根據(jù)上述問題對現(xiàn)有的單軸高速剪切沖擊試驗機進(jìn)行改進(jìn)，以得到一種在試件有側(cè)壓(σ2＝σ3)時進(jìn)行軸向沖擊加載的三軸高速剪切沖擊試驗裝置，以使試驗更接近于材料在圍壓狀態(tài)下受沖擊應(yīng)力場作用的實際情況。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型對主要由空氣炮、沖擊棒、發(fā)射(炮)管、入力棒、出力棒及低壓缸組成的單軸沖擊試驗裝置進(jìn)行了改進(jìn)在裝置的軸向壓力系統(tǒng)的入力棒與出力棒之間的軌道上，設(shè)置了用于貯放試件并向其施加側(cè)壓(σ2＝σ3)的高壓缸。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于本實用新型在原有裝置中加入了高壓缸，使得改進(jìn)后的裝置能對試件在側(cè)壓(σ2＝σ3)條件下進(jìn)行軸向沖擊加載試驗，從而使試驗更接近于材料在圍壓狀態(tài)下受沖擊應(yīng)力場作用的實際情況，為對材料破壞的動力學(xué)響應(yīng)的研究及實踐中以后的分析判斷、設(shè)計施工提供了準(zhǔn)確可靠的依據(jù)。


圖1為三軸高速剪切沖擊試驗裝置示意圖。
圖2為沖擊試驗高壓缸剖面示意圖。
圖3為剪切試驗高壓缸剖面示意圖。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進(jìn)一步更詳細(xì)的描述如圖1所示，本實用新型由空氣炮1、沖擊棒2、發(fā)射(炮)管3、入力棒4、高壓缸5、出力棒6及低壓缸7組成。它是在傳統(tǒng)的單軸沖擊試驗裝置的軸向壓力系統(tǒng)中，在入力棒4與出力棒6之間的軌道上，設(shè)置了用于貯放試件并向其施加側(cè)壓(σ2＝σ3)的高壓缸5。
如圖2、3所示，高壓缸5主要由缸體9、彈性密封套11、導(dǎo)向套14、端蓋15及彈性支桿16和沖擊桿套管17組成。缸體9有一個兩端敞開的園柱形空腔，其軸線與裝置軸向壓力系統(tǒng)軸線重合，缸體9中部有高壓液體進(jìn)出孔18；彈性密封套11為園管狀套管，可由橡膠制成，它的兩端有向外翻的翻邊，翻邊外徑與缸體空腔直徑相同，密封套11的內(nèi)徑與試件8直徑相同，其長度大于試件長度但小于缸體空腔長度，試驗時，將試件8放在密封套11的中部，再將密封套11置于缸體空腔中部，密封套11的外壁和它的兩端翻邊內(nèi)側(cè)與缸體空腔壁形成一個貯存高壓液體的密閉環(huán)形空間；導(dǎo)向套14為有中心孔的臺階形園柱體，兩個導(dǎo)向套14緊靠密封套11的兩端放置，其在缸體空腔內(nèi)的較小園柱體的園外徑與缸體空腔直徑相同，它的中心孔園內(nèi)徑與密封套11的內(nèi)徑相同，它在缸體9空腔外部分與端蓋15配合固定，導(dǎo)向套14用于保持彈性支桿16、沖擊桿13及剪切管12在沖擊力的傳播方向上移動，同時還可定位密封套11并有密封作用，因為在導(dǎo)向套14的內(nèi)外園上均設(shè)有O形密封圈18；園柱形彈性支桿16的直徑與密封套11內(nèi)徑相同，其長度為從高壓缸內(nèi)試件端面到高壓缸外約一個試件長度即可；沖擊桿套管17內(nèi)徑與沖擊桿13直徑相同，其外徑與密封套11內(nèi)徑相同，其長度為從試件端面到稍出于高壓缸外即可。沖擊試驗時，密封套11中的試件8的兩端被從導(dǎo)向套14中穿過的彈性支桿16頂住，彈性支桿16是為了方便試件的裝卸而采用；剪切試驗時，試件8的兩端被從導(dǎo)向套14中穿過的剪切管12和沖擊桿13及套在沖擊桿13上的沖擊桿套管17頂住，沖擊桿套管17的作用是為了增大沖擊桿13的直徑，以使高壓缸5不必復(fù)雜化，而結(jié)構(gòu)對稱。拿掉高壓缸5并換上較長的出力棒6，即可進(jìn)行單軸沖擊試驗。該裝置應(yīng)變率可超過104S－1。
權(quán)利要求1.一種三軸高速剪切沖由試驗裝置，包括空氣炮1、沖擊棒2、發(fā)射(炮)管3、入力棒4、出力棒6及低壓缸7，其特征在于它還包括一個在裝置的軸向壓力系統(tǒng)的入力棒4與出力棒6之間的軌道上設(shè)置的用于貯放試件8并向其施加側(cè)壓(σ2=σ3)的高壓缸5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的試驗裝置，其特征在于其中所述的高壓缸5由缸體9、彈性密封套11、導(dǎo)向套14、端蓋15及彈性支桿16和沖擊桿套管17組成，缸體9有一個兩端敞開的園柱形空腔，密封套11為園管狀套管，它的兩端有向外翻的翻邊，翻邊外徑與缸體空腔直徑相同，密封套11的內(nèi)徑與試件8直徑相同，其長度大于試件8長度但小于缸體空腔長度，使用時，試件8放在密封套11的中部，再將密封套11置于缸體空腔中部，密封套11的外壁和它的兩端翻邊內(nèi)側(cè)與缸體9空腔形成一個貯存高壓液體的密閉環(huán)形空間，兩個導(dǎo)向套14緊靠密封套11的兩端放置，其在缸體空腔內(nèi)的園外徑與缸體空腔直徑相同，其中心孔園內(nèi)徑與密封套11的內(nèi)徑相同，沖擊試驗時，密封套11中的試件8的兩端被從導(dǎo)向套14中穿過的彈性支桿16頂住，剪切試驗時，試件8的兩端被從導(dǎo)向套14中穿過的剪切管12和沖擊桿13及套在沖擊桿13上的沖擊套管17頂住，園柱形彈性支桿直徑與密封套11內(nèi)徑相同，其長度為從高壓缸內(nèi)試件端面到高壓缸外一個多試件長度，沖擊桿套管17內(nèi)徑與沖擊桿13直徑相同，其外徑與密封套11內(nèi)徑相同，其長度為從試件端面到稍出于高壓缸外。
專利摘要本實用新型的特征是在傳統(tǒng)的單軸高速剪切沖擊試驗裝置的軸向壓力系統(tǒng)中，在入力棒4與出力棒6之間的軌道上，設(shè)置了用于貯放試件8并向其施加測壓(σ
文檔編號G01N3/30GK2080174SQ90221128
公開日1991年7月3日 申請日期1990年9月28日 優(yōu)先權(quán)日1990年9月28日
發(fā)明者于亞倫, 王林, 雷紅兵 申請人:北京科技大學(xué)