半球形理想膠結(jié)顆粒接觸抗剪、抗彎、抗扭測(cè)試裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種抗剪、抗扭測(cè)試裝置，尤其是涉及一種半球形理想膠結(jié)顆粒接觸抗剪、抗彎、抗扭測(cè)試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]基礎(chǔ)工程與地下工程中常常遇到砂土地基。目前分析砂土這種離散型顆粒材料常采用離散單元法。離散單元法的關(guān)鍵之處是顆粒之間的接觸力學(xué)，即接觸本構(gòu)關(guān)系。離散單元法已經(jīng)成功用于干砂等非膠結(jié)顆粒材料力學(xué)行為的數(shù)值模擬。但現(xiàn)場(chǎng)的天然砂土與干砂有一些截然不同的力學(xué)行為，這是因?yàn)榇蟛糠痔烊簧巴辆哂形⒂^結(jié)構(gòu)性，即土顆粒之間存在膠結(jié)物。通過(guò)試驗(yàn)來(lái)建立膠結(jié)顆粒接觸力學(xué)，可以實(shí)現(xiàn)天然砂土的離散元數(shù)值模擬，為基礎(chǔ)工程與地下工程設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)?，F(xiàn)有的試驗(yàn)只測(cè)定了膠結(jié)顆粒接觸點(diǎn)在線性均布法向壓力下剪切和彎轉(zhuǎn)時(shí)的力學(xué)特性，而未能實(shí)現(xiàn)測(cè)定膠結(jié)顆粒接觸點(diǎn)在集中點(diǎn)荷載法向壓力下膠結(jié)顆粒接觸點(diǎn)剪切、彎轉(zhuǎn)、扭轉(zhuǎn)的力學(xué)特性。
[0003]中國(guó)專利CN 101393093A公布了一種膠結(jié)顆粒接觸抗剪、抗扭測(cè)試裝置，包括L形的零件一、Z形的零件二，零件一由水平部(11)和垂直部(12)組成，零件二由第一垂直部
(21)、第一水平部(22)和第二垂直部(23)組成，零件二的第一水平部(22)與零件一的水平部(11)的相對(duì)面(6)為水平方向，零件二和零件一的相對(duì)面(6)上分別設(shè)置可以固定膠結(jié)顆粒的固定裝置(71、72)，其中心連線為豎直方向。采用這樣的結(jié)構(gòu)，可以精確測(cè)定膠結(jié)顆粒接觸點(diǎn)在不同線性均布法向壓力下剪切和彎轉(zhuǎn)的力學(xué)特性。但是上述裝置只適用于圓柱形膠結(jié)顆粒在線性均布法向壓力下剪切、彎轉(zhuǎn)力學(xué)特性測(cè)試，而不適合于半球形膠結(jié)顆粒在集中點(diǎn)荷載法向壓力下剪切、彎轉(zhuǎn)、扭轉(zhuǎn)、彎扭力學(xué)特性測(cè)試。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的半球形理想膠結(jié)顆粒接觸抗剪、抗彎、抗扭測(cè)試裝置，采用該裝置，可以精確測(cè)定半球形理想膠結(jié)顆粒接觸點(diǎn)在不同法向壓力下剪切、彎轉(zhuǎn)、扭轉(zhuǎn)、彎扭的接觸力學(xué)特性。這對(duì)于建立膠結(jié)顆粒的微觀接觸本構(gòu)理論是很重要的。
[0005]本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0006]一種半球形理想膠結(jié)顆粒接觸抗剪、抗彎、抗扭測(cè)試裝置，包括上下對(duì)齊的上夾持件與下夾持件，所述的上夾持件下側(cè)開設(shè)有上槽口，所述的下夾持件的上側(cè)開設(shè)有下槽口，所述的上槽口與下槽口相連通，并形成夾持半球形理想膠結(jié)顆粒的夾持空間，所述的上夾持件與下夾持件的外側(cè)均設(shè)有用于施力的施力件。
[0007]所述的上夾持件包括上頂板與連接在上頂板兩側(cè)的兩個(gè)上側(cè)面板，兩個(gè)上側(cè)面板與上頂板之間圍合形成上槽口；
[0008]所述的下夾持件包括下頂板與連接在下頂板兩側(cè)的兩個(gè)下側(cè)面板，兩個(gè)下側(cè)面板與下頂板之間圍合形成下槽口。
[0009]所述的上槽口與下槽口為鏡像對(duì)稱結(jié)構(gòu)。
[0010]所述的上槽口上部為矩形槽，下部為梯形槽，且矩形槽與梯形槽上下貫通。
[0011]所述的上頂板與下頂板的中心處均開設(shè)有豎直向螺紋通孔；所述的豎直向螺紋通孔內(nèi)設(shè)置有對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，所述的對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)伸入到上槽口或下槽口內(nèi)；
[0012]所述的對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)為設(shè)置在豎直向螺紋通孔內(nèi)的暗螺絲。當(dāng)暗螺絲穿過(guò)螺紋通孔，一半留在通孔內(nèi)，一半伸入上槽口或下槽口中，試驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)可以保證半球體膠結(jié)試樣正好卡在上夾持件與下夾持件的中間，從而使得半球體間膠結(jié)物的中心與剪彎扭裝置的中心重合。
[0013]所述的上側(cè)面板與下側(cè)面板上分別設(shè)有用于設(shè)置暗螺絲的水平向螺紋通孔。水平向螺紋通孔及內(nèi)部的暗螺絲用來(lái)保證半球體膠結(jié)試樣與剪彎扭裝置的緊密貼合，只有半球體膠結(jié)試樣與剪彎扭裝置之間沒有滑動(dòng)或者轉(zhuǎn)動(dòng)，才能實(shí)現(xiàn)作用力在試驗(yàn)加載儀器、剪彎扭輔助裝置、半球體膠結(jié)試樣的有效傳遞。所述的兩個(gè)上側(cè)面板高度相等，所述的兩個(gè)下側(cè)面板高度不等，所述的上側(cè)面板與下側(cè)面板上下對(duì)齊，且中間形成兩個(gè)高度不等的間隙。
[0014]所述的上頂板的外側(cè)正中心處設(shè)有第一凹槽，其中一個(gè)上側(cè)面板外側(cè)設(shè)有第二凹槽、第三凹槽及第四凹槽，其中第二凹槽位于上側(cè)面板上部，第三凹槽與第四凹槽位于上側(cè)面板下部；另一個(gè)上側(cè)面板外側(cè)設(shè)有第六凹槽、第七凹槽及第八凹槽，其中第六凹槽與第七凹槽位于上側(cè)面板上部，第八凹槽位于上側(cè)面板下部；所述的下頂板的外側(cè)正中心處設(shè)有第五凹槽；
[0015]所述的施力件設(shè)置在上述各凹槽內(nèi)。
[0016]所述的施力件包括底座、膠囊形柱體及緊固件，所述的膠囊形柱體垂直固定在底座上，所述的底座通過(guò)緊固件固定在各凹槽內(nèi)，所述的膠囊形柱體垂直位于各凹槽的外側(cè)。
[0017]各凹槽形狀均為矩形。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以在雙軸加載設(shè)備(如巖石雙軸流變儀)上分別測(cè)試不同法向壓力下膠結(jié)顆粒接觸點(diǎn)的剪切、彎轉(zhuǎn)、扭轉(zhuǎn)、彎扭力學(xué)特性。能夠?qū)崿F(xiàn)三維情況下離散元微觀接觸模型的試驗(yàn)驗(yàn)證，尤其是膠結(jié)顆粒的抗扭、抗彎扭力學(xué)特性測(cè)試，為三維模型驗(yàn)證提供充分的試驗(yàn)基礎(chǔ)。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明測(cè)試裝置的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為上夾持件的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為下夾持件的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4為本發(fā)明測(cè)試裝置的左視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5為上夾持件的左視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖6為下夾持件的左視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖7為本發(fā)明測(cè)試裝置的右視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖8為上夾持件的右視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖9為下夾持件的右視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖10為本發(fā)明測(cè)試裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖11為本發(fā)明測(cè)試裝置的仰視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖中標(biāo)號(hào):1為上夾持件，11為上槽口，12為上頂板，13為上側(cè)面板，2為下夾持件，21為下槽口，22為下頂板，23為下側(cè)面板，3為施力件，31為底座，32為膠囊形柱體，33為緊固件，4為豎直向螺紋通孔，5為對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，6為水平向螺紋通孔，71為第一凹槽，72為第二凹槽，73為第三凹槽，74為第四凹槽，75為第五凹槽，76為第六凹槽，77為第七凹槽，78為第八凹槽。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0032]實(shí)施例
[0033]如圖1?圖11所示，一種半球形理想膠結(jié)顆粒接觸抗剪、抗彎、抗扭測(cè)試裝置，包括上下對(duì)齊的上夾持件I與下夾持件2，上夾持件I下側(cè)開設(shè)有上槽口 11，下夾持件2的上側(cè)開設(shè)有下槽口 21，上槽口 11與下槽口 21相連通，并形成夾持半球形理想膠結(jié)顆粒的夾持空間，上夾持件I與下夾持件2的外側(cè)均設(shè)有用于施力的施力件3。
[0034]上夾持件I包括上頂板12與連接在上頂板12兩側(cè)的兩個(gè)上側(cè)面板13，兩個(gè)上側(cè)面板13與上頂板12之間圍合形成上槽口 11 ;下夾持件2包括下頂板22與連接在下頂板22兩側(cè)的兩個(gè)下側(cè)面板23，兩個(gè)下側(cè)面板23與下頂板22之間圍合形成下槽口 21。兩個(gè)上側(cè)面板13高度相等，兩個(gè)下側(cè)面板23高度不等，上側(cè)面板13與下側(cè)面板23上下對(duì)齊，且中間形成兩個(gè)高度不等的間隙。
[0035]上槽口 11與下槽口 21為鏡像對(duì)稱結(jié)構(gòu)。上槽口 11上部為矩形槽，下部為梯形槽，且矩形槽與梯形槽上下貫通。
[0036]上頂板12與下頂板22的中心處均開設(shè)有豎直向螺紋通孔4 ;豎直向螺紋通孔4內(nèi)設(shè)置有對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)5，對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)5伸入到上槽口 11或下槽口 21內(nèi)；對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)5為設(shè)