一種手持式常剛度環(huán)剪儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及用機(jī)械應(yīng)力測試固體材料特性領(lǐng)域，尤其涉及一種手持式常剛度環(huán)剪儀。
【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)剪儀在20世紀(jì)20年代開始被研制，之后的幾十年，環(huán)剪儀的發(fā)展幾乎停止，直到20世紀(jì)60年代殘余強(qiáng)度研宄的興起才使得環(huán)剪儀的研宄復(fù)燃，繼而研宄和開發(fā)出了各種在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室使用的環(huán)剪儀。
[0003]目前室內(nèi)環(huán)剪儀按其結(jié)構(gòu)特征可分為兩種類型:單環(huán)式環(huán)剪儀和雙環(huán)式環(huán)剪儀。與其他土工試驗(yàn)方法相比，這些環(huán)剪儀具有兩個共同的優(yōu)點(diǎn)，即在試驗(yàn)過程中可以保持剪切面面積不變和試樣可在連續(xù)的位移條件下進(jìn)行剪切。單環(huán)式環(huán)剪儀在試驗(yàn)過程中將土樣裝入圓筒形試樣盒中，通過上部加壓板對試樣施加垂向壓力和扭轉(zhuǎn)剪力。此類型環(huán)剪儀的主要優(yōu)點(diǎn)是在剪切試驗(yàn)過程中，不會發(fā)生土樣滲漏問題。雙環(huán)式環(huán)剪儀使土樣沿上下各自獨(dú)立的環(huán)狀剪切盒中部的預(yù)設(shè)面進(jìn)行剪切，以期達(dá)到減少試驗(yàn)過程中沿剪切面處應(yīng)力與應(yīng)變分布的不均勻性、減少土樣與剪切環(huán)間阻力以及消除剪切環(huán)邊緣應(yīng)力集中的目的。
[0004]隨著技術(shù)手段的進(jìn)步，現(xiàn)代室內(nèi)環(huán)剪儀能夠通過伺服控制系統(tǒng)和剪切環(huán)間縫傳感器保證各種試驗(yàn)條件下剪切過程中不排水狀態(tài)的實(shí)現(xiàn)，并能夠保證排水和不排水試驗(yàn)條件的實(shí)施和轉(zhuǎn)換，同時(shí)計(jì)算機(jī)控制和高感度記錄設(shè)備的應(yīng)用也使得試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理更加方便快捷。但隨著現(xiàn)代環(huán)剪試驗(yàn)系統(tǒng)日益復(fù)雜化和精密化，環(huán)剪儀的制造成本和使用成本逐漸增加，儀器的日常維護(hù)和保養(yǎng)費(fèi)用變得日益昂貴。而且，現(xiàn)有的環(huán)剪儀設(shè)備復(fù)雜，體積大，只能在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室使用，不能在野外現(xiàn)場使用，只能輸出恒定壓力。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種手持式常剛度環(huán)剪儀，用于在野外現(xiàn)場對土樣在常剛度條件下的抗剪切力和剪切過程中的體變進(jìn)行測定。儀器攜帶方便、操作簡單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，輸出壓力可調(diào)。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種手持式常剛度環(huán)剪儀，包括底座和套設(shè)在該底座內(nèi)的環(huán)形鋼框，所述鋼框頂部扣合有環(huán)形上蓋，該上蓋上部固定有傳壓板，所述底座中央垂直設(shè)置有一轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸穿過所述傳壓板并與該傳壓板通過螺紋固定，所述轉(zhuǎn)軸頂端固定有扳手，該扳手上嵌有數(shù)顯表；所述底座的側(cè)壁上通過螺紋固定有彈簧支架，該彈簧支架下方垂直固定有彈簧導(dǎo)桿，該彈簧導(dǎo)桿上端套設(shè)有限位螺母，該限位螺母下方的彈簧導(dǎo)桿上套設(shè)有彈簧，該彈簧下端壓有滑塊，該滑塊擱置在所述傳壓板上；所述彈簧的上端和傳壓板之間連接有第一夾具，該第一夾具上安裝有第一百分表；所述底座的側(cè)壁上還固定有百分表支架，該百分表支架通過第二夾具與所述傳壓板連接，所述第二夾具上安裝有第二百分表；所述手持式常剛度環(huán)剪儀的整體尺寸為200mmX 120mmX 240mm。使用時(shí)，先將鋼框中裝好土樣，調(diào)試好各部件，記下數(shù)顯表、第一百分表和第二百分表的初始讀數(shù)。轉(zhuǎn)動扳手，所述數(shù)顯表上的讀數(shù)隨著變化，所述轉(zhuǎn)軸帶動所述傳壓板和上蓋轉(zhuǎn)動，土樣被逐漸壓緊，上蓋帶動傳壓板下降，初始壓縮狀態(tài)下的彈簧即時(shí)向下伸展，所述彈簧拉伸所述第一夾具，該第一夾具的拉伸使第一百分表的讀數(shù)產(chǎn)生變化。隨著所述傳壓板的下降，所述第二夾具也會向下拉伸，使第二百分表的度數(shù)產(chǎn)生變化。根據(jù)所述數(shù)顯表的讀數(shù)、環(huán)形土樣的內(nèi)徑和外徑，可以算出土樣上的平均剪應(yīng)力。根據(jù)彈簧的根數(shù)、彈簧的剛度系數(shù)、第一百分表的讀數(shù)、環(huán)形土樣的內(nèi)徑和外徑可以算出土樣上的平均法向應(yīng)力。根據(jù)第二百分表的讀數(shù)可以知道土樣高度的變化，再結(jié)合土樣的內(nèi)徑和外徑，可以算出土樣體積的變化。
[0007]本技術(shù)方案中的手持式常剛度環(huán)剪儀體積小，質(zhì)量輕便，只有2kg，費(fèi)用低，便于野外現(xiàn)場使用；利用彈簧施加豎向力，無需外接壓力源或加荷設(shè)備；通過設(shè)置不同的彈簧初始壓縮量，可進(jìn)行不同初始壓力下的環(huán)剪實(shí)驗(yàn)；通過配置不同剛度的彈簧，可進(jìn)行不同剛度下的常剛度環(huán)剪實(shí)驗(yàn)。
[0008]進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)軸套設(shè)在軸承中，該軸承垂直固定在所述底座中央。所述轉(zhuǎn)軸在軸承中轉(zhuǎn)動，摩擦力小，轉(zhuǎn)動靈活。
[0009]進(jìn)一步地，鋼框底部有限位粧，所述底座內(nèi)限位槽，所述限位粧位于所述限位槽內(nèi)，防止鋼框在底座內(nèi)水平滑動。
[0010]進(jìn)一步地，所述底座外側(cè)有手柄。便于固定儀器，也便于轉(zhuǎn)動手柄。
[0011]進(jìn)一步地，滑塊上部有圓形的墊片，該墊片與彈簧下端接觸，當(dāng)傳壓板轉(zhuǎn)動時(shí)，傳壓板上的環(huán)形的滑塊位置不變，只在傳壓板表面滑動，所述圓形的墊片始終位于彈簧的正下方，避免彈簧發(fā)生彎折。
[0012]有益效果:本技術(shù)方案中的手持式常剛度環(huán)剪儀體積小，質(zhì)量輕便，便于野外現(xiàn)場使用；利用彈簧施加豎向力，無需外接壓力源或加荷設(shè)備；通過設(shè)置不同的彈簧初始壓縮量，可進(jìn)行不同初始壓力下的環(huán)剪實(shí)驗(yàn)；通過配置不同剛度的彈簧，可進(jìn)行不同剛度下的常剛度環(huán)剪實(shí)驗(yàn)。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是本實(shí)用新型另一種實(shí)施例中環(huán)剪試樣的應(yīng)力分布圖。
[0015]圖中標(biāo)記:1_底座；2_鋼框；3_上蓋；4_轉(zhuǎn)軸；5_彈簧支架；6_傳壓板；7_滑塊；
8-彈簧導(dǎo)桿；9-彈簧；10_限位螺母；11-第一夾具；12_第一百分表；13_扳手；14_數(shù)顯表；15-百分表支架；16_第二夾具；17_第二百分表；18_軸承；19_限位粧；20_手柄；21_墊片。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的較優(yōu)的實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
[0017]參見圖1和圖2，一種手持式常剛度環(huán)剪儀，包括底座I和套設(shè)在該底座I內(nèi)的環(huán)形鋼框2，所述鋼框2頂部扣合有環(huán)形上蓋3，該