光彈顆粒流動(dòng)剪切柔性邊界試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一種試驗(yàn)裝置，特別是一種光彈顆粒流動(dòng)剪切柔性邊界試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)領(lǐng)土遼闊、人口眾多，又是一個(gè)多山國(guó)家，山地、高原和丘陵占我國(guó)國(guó)土面積的高達(dá)69%，每年都會(huì)有大量的滑坡和泥石流等巖土顆粒流動(dòng)所致的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生。研宄巖土顆粒材料流動(dòng)特性對(duì)揭示滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害的破壞機(jī)理以及山區(qū)建筑場(chǎng)地的選址研宄有著重要的意義。目前，傳統(tǒng)的基于光彈測(cè)試技術(shù)的巖土顆粒材料力學(xué)特性研宄試驗(yàn)裝置均采用剛性邊界。由于巖土顆粒材料在發(fā)生流動(dòng)過程中上部荷載并不會(huì)發(fā)生變化，且無變形的限制。因此采用傳統(tǒng)的光彈顆粒試驗(yàn)裝置研宄巖土顆粒流動(dòng)問題便會(huì)無法避免由于巖土顆粒材料流動(dòng)過程中出現(xiàn)的應(yīng)力集中現(xiàn)象，將會(huì)在很大程度上影響試驗(yàn)結(jié)果，使得測(cè)得的剪應(yīng)力偏大，從而影響工程的安全性。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大，試驗(yàn)效果好的光彈顆粒流動(dòng)剪切柔性邊界試驗(yàn)裝置，解決了過去只能通過剛性邊界研宄巖土體顆粒材料破壞而不能真實(shí)的反應(yīng)實(shí)際工程中巖土顆粒材料流動(dòng)過程，此外，通過觀測(cè)光彈顆粒的光彈效應(yīng)可以適時(shí)觀測(cè)細(xì)觀尺度下顆粒材料的力鏈演化特征并且傳感器可以重復(fù)利用，節(jié)省成本。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案:
[0005]光彈顆粒流動(dòng)剪切柔性邊界試驗(yàn)裝置，包括:放置光彈顆粒材料的剪切室，控制剪切室的流動(dòng)剪切速率的驅(qū)動(dòng)組件，連接于剪切室的圍壓控制裝置，測(cè)試剪切室內(nèi)光彈顆粒流動(dòng)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集裝置，剪切室包括:剪切室本體，置于剪切室本體的側(cè)邊的水箱，延伸于剪切室本體的側(cè)邊的邊界。
[0006]前述的光彈顆粒流動(dòng)剪切柔性邊界試驗(yàn)裝置，邊界組成有:位于水箱與顆粒接觸的一邊的橡皮膜，位于其余三邊的硬質(zhì)邊界。
[0007]前述的光彈顆粒流動(dòng)剪切柔性邊界試驗(yàn)裝置，圍壓控制裝置包括:壓力控制機(jī)，連接于壓力控制機(jī)與橡皮膜之間的閥門。
[0008]前述的光彈顆粒流動(dòng)剪切柔性邊界試驗(yàn)裝置，數(shù)據(jù)采集裝置包括；置于剪切室下的光源，置于光源與剪切室之間的第一偏振片，置于剪切室上的分光鏡，鏡頭對(duì)準(zhǔn)分光鏡一面的第一相機(jī)，鏡頭對(duì)準(zhǔn)分光鏡另一面的第二相機(jī)，置于第一相機(jī)與分光鏡之間的第二偏振片O
[0009]前述的光彈顆粒流動(dòng)剪切柔性邊界試驗(yàn)裝置，第一相機(jī)垂直于第二相機(jī)。
[0010]前述的光彈顆粒流動(dòng)剪切柔性邊界試驗(yàn)裝置，驅(qū)動(dòng)組件包括:馬達(dá)，置于馬達(dá)與剪切室之間的扭力感應(yīng)器。
[0011]本實(shí)用新型的有益之處在于:本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大，試驗(yàn)效果好的光彈顆粒流動(dòng)剪切柔性邊界試驗(yàn)裝置，解決了過去只能通過剛性邊界研宄巖土體顆粒材料破壞而不能真實(shí)的反應(yīng)實(shí)際工程中巖土顆粒材料流動(dòng)過程，此外，通過觀測(cè)光彈顆粒的光彈效應(yīng)可以適時(shí)觀測(cè)細(xì)觀尺度下顆粒材料的力鏈演化特征并且傳感器可以重復(fù)利用，節(jié)省成本。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2是本實(shí)用新型的一種實(shí)施例的俯視圖；
[0014]圖中附圖標(biāo)記的含義:
[0015]I剪切室，2光源，3第一偏振片，4分光鏡，5第一相機(jī)，6第二相機(jī)，7第二偏振片，8馬達(dá)，9扭力感應(yīng)器，10閥門，11壓力控制機(jī)，12光彈顆粒。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作具體的介紹。
[0017]光彈顆粒12流動(dòng)剪切柔性邊界試驗(yàn)裝置，包括:放置光彈顆粒12材料的剪切室1，控制剪切室I的流動(dòng)剪切速率的驅(qū)動(dòng)組件，連接于剪切室I的圍壓控制裝置，測(cè)試剪切室I內(nèi)光彈顆粒12流動(dòng)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集裝置，數(shù)據(jù)采集裝置包括；置于剪切室I下的光源2，置于光源2與剪切室I之間的第一偏振片3，置于剪切室I上的分光鏡4，鏡頭對(duì)準(zhǔn)分光鏡4 一面的第一相機(jī)5，鏡頭對(duì)準(zhǔn)分光鏡4另一面的第二相機(jī)6，置于第一相機(jī)5與分光鏡4之間的第二偏振片7。第一相機(jī)5垂直于第二相機(jī)6。驅(qū)動(dòng)組件包括:馬達(dá)8，置于馬達(dá)8與剪切室I之間的扭力感應(yīng)器9。剪切室I包括:剪切室本體，置于剪切室本體的側(cè)邊的水箱，延伸于剪切室本體的側(cè)邊的邊界。邊界組成有:位于水箱與顆粒接觸的一邊的橡皮膜，位于其余三邊的硬質(zhì)邊界。圍壓控制裝置包括:壓力控制機(jī)11，連接于壓力控制機(jī)11與橡皮膜之間的閥門10。本試驗(yàn)系統(tǒng)利用液壓控制的柔性邊界，顆粒材料流動(dòng)剪切試驗(yàn)方法，以橡皮膜內(nèi)部液體(水或油)的壓力控制光彈顆粒12的圍壓，實(shí)現(xiàn)柔性邊界的均布荷載。根據(jù)試驗(yàn)工況調(diào)節(jié)圍壓至設(shè)定值，設(shè)定馬達(dá)8轉(zhuǎn)動(dòng)速度，實(shí)現(xiàn)特定剪切速率下有內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)所形成的光彈顆粒12流動(dòng)試驗(yàn)過程，扭力傳感器開始讀數(shù)并存儲(chǔ)，于此同時(shí)試樣上部?jī)膳_(tái)相機(jī)開始同時(shí)拍攝顆粒材料的位置信息和光彈效應(yīng)。
[0018]本實(shí)用新型通過液壓控制光彈顆粒12材料的圍壓；基于實(shí)際工程中所遇到的巖土顆粒材料發(fā)生流動(dòng)問題，通過控制橡皮膜內(nèi)部的液壓，給光彈顆粒12材料以固定的均布圍壓荷載邊界。通過內(nèi)環(huán)裝置實(shí)現(xiàn)不同剪切速率、無限剪應(yīng)變光彈顆粒12流動(dòng)過程，內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間的光彈顆粒12形成流動(dòng)。整個(gè)試驗(yàn)過程中適時(shí)記錄剪切力、圍壓波動(dòng)以及顆粒材料的力鏈傳遞特征等參數(shù)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大，試驗(yàn)效果好，解決了過去只能通過剛性邊界研宄巖土體顆粒材料破壞而不能真實(shí)的反應(yīng)實(shí)際工程中巖土顆粒材料流動(dòng)過程，此外，通過觀測(cè)光彈顆粒12的光彈效應(yīng)可以適時(shí)觀測(cè)細(xì)觀尺度下顆粒材料的力鏈演化特征并且傳感器可以重復(fù)利用，節(jié)省成本。
[0019]以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，上述實(shí)施例不以任何形式限制本實(shí)用新型，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.光彈顆粒流動(dòng)剪切柔性邊界試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括:放置光彈顆粒材料的剪切室，控制剪切室的流動(dòng)剪切速率的驅(qū)動(dòng)組件，連接于上述剪切室的圍壓控制裝置，測(cè)試剪切室內(nèi)光彈顆粒流動(dòng)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集裝置，上述剪切室包括:剪切室本體，置于上述剪切室本體的側(cè)邊的水箱，延伸于剪切室本體的側(cè)邊的邊界。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光彈顆粒流動(dòng)剪切柔性邊界試驗(yàn)裝置，其特征在于，上述邊界組成有:位于水箱與顆粒接觸的一邊的橡皮膜，位于其余三邊的硬質(zhì)邊界。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光彈顆粒流動(dòng)剪切柔性邊界試驗(yàn)裝置，其特征在于，上述圍壓控制裝置包括:壓力控制機(jī)，連接于上述壓力控制機(jī)與橡皮膜之間的閥門。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光彈顆粒流動(dòng)剪切柔性邊界試驗(yàn)裝置，其特征在于，上述數(shù)據(jù)采集裝置包括；置于上述剪切室下的光源，置于光源與剪切室之間的第一偏振片，置于上述剪切室上的分光鏡，鏡頭對(duì)準(zhǔn)上述分光鏡一面的第一相機(jī)，鏡頭對(duì)準(zhǔn)上述分光鏡另一面的第二相機(jī)，置于上述第一相機(jī)與分光鏡之間的第二偏振片。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光彈顆粒流動(dòng)剪切柔性邊界試驗(yàn)裝置，其特征在于，上述第一相機(jī)垂直于上述第二相機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光彈顆粒流動(dòng)剪切柔性邊界試驗(yàn)裝置，其特征在于，上述驅(qū)動(dòng)組件包括:馬達(dá)，置于上述馬達(dá)與剪切室之間的扭力感應(yīng)器。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種光彈顆粒流動(dòng)剪切柔性邊界試驗(yàn)裝置,包括：放置光彈顆粒材料的剪切室，控制剪切室的流動(dòng)剪切速率的驅(qū)動(dòng)組件，連接于剪切室的圍壓控制裝置，測(cè)試剪切室內(nèi)光彈顆粒流動(dòng)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集裝置，數(shù)據(jù)采集裝置包括；置于剪切室下的光源，置于光源與剪切室之間的第一偏振片，置于剪切室上的分光鏡，鏡頭對(duì)準(zhǔn)分光鏡一面的第一相機(jī)，鏡頭對(duì)準(zhǔn)分光鏡另一面的第二相機(jī)，置于第一相機(jī)與分光鏡之間的第二偏振片。本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大，試驗(yàn)效果好的光彈顆粒流動(dòng)剪切柔性邊界試驗(yàn)裝置，解決了過去只能通過剛性邊界研究巖土體顆粒材料破壞而不能真實(shí)的反應(yīng)實(shí)際工程中巖土顆粒材料流動(dòng)過程，此外，通過觀測(cè)光彈顆粒的光彈效應(yīng)可以適時(shí)觀測(cè)細(xì)觀尺度下顆粒材料的力鏈演化特征并且傳感器可以重復(fù)利用，節(jié)省成本。
【IPC分類】G01N3-00, G01N21-23
【公開號(hào)】CN204556368
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520156528
【發(fā)明人】鄭虎, 王錦國(guó), 周志芳, 趙燕容, 朱旭芬
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)
【公開日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年3月19日