全文摘要
本实用新型提出了一种用于岩石试样Ⅰ‑Ⅱ复合型动态断裂试验的支撑装置，其中矩形导轨分为前后两部分，对称焊接于套筒上表面。支撑滑块分为左右两部分，位于矩形导轨前后两部分之间。六角螺栓贯穿于矩形导轨前后两部分的轨道和支撑滑块左右两部分的螺纹孔，通过左右滑动支撑滑块调整两支撑点的间距。然后根据霍普金森压杆的杆径选取合适的锥形垫圈，将该支撑装置固定于霍普金森压杆透射杆的端部。再将岩石试样夹好并固定在入射杆和支撑滑块之间，便可开展岩石试样的动态断裂试验。通过更换不同尺寸的岩石试样和调整支撑滑块两部分的间距，即可达到研究不同尺寸岩石试样的Ⅰ型、Ⅱ型及Ⅰ‑Ⅱ复合型断裂特性的目的。
主设计要求
1.一种用于岩石试样Ⅰ-Ⅱ复合型动态断裂试验的支撑装置，其特征在于：所述用于岩石试样Ⅰ-Ⅱ复合型动态断裂试验的支撑装置包括：支撑滑块、矩形导轨、六角螺栓、六角螺母、套筒与锥形垫圈，所述矩形导轨分为前后两部分，对称焊接于所述套筒上表面；所述支撑滑块分为左右两部分，位于所述矩形导轨前后两部分之间；所述锥形垫圈内置于所述套筒之中。
设计方案
1.一种用于岩石试样Ⅰ-Ⅱ复合型动态断裂试验的支撑装置，其特征在于：所述用于岩石试样Ⅰ-Ⅱ复合型动态断裂试验的支撑装置包括：
支撑滑块、矩形导轨、六角螺栓、六角螺母、套筒与锥形垫圈，所述矩形导轨分为前后两部分，对称焊接于所述套筒上表面；所述支撑滑块分为左右两部分，位于所述矩形导轨前后两部分之间；所述锥形垫圈内置于所述套筒之中。
2.根据权利要求1所述的用于岩石试样Ⅰ-Ⅱ复合型动态断裂试验的支撑装置，其特征在于：所述矩形导轨前后两部分的中部各设置一个矩形轨道，轨道高度一致且相互平行，所述矩形导轨前侧部分的前表面设置有精确刻度线。
3.根据权利要求1所述的用于岩石试样Ⅰ-Ⅱ复合型动态断裂试验的支撑装置，其特征在于：所述支撑滑块左右两部分高度一致，可沿所述矩形导轨前后两部分的轨道左右平稳滑动，所述支撑滑块的左右两部分各设置一个贯穿螺纹孔，所述支撑滑块左右两部分的前表面刻有从其前表面顶部支撑点向下的垂直对标线。
4.根据权利要求1所述的用于岩石试样Ⅰ-Ⅱ复合型动态断裂试验的支撑装置，其特征在于：所述六角螺栓直径小于所述矩形导轨的轨道高度与所述支撑滑块的螺纹孔直径，所述六角螺栓贯穿于所述矩形导轨前后两部分的轨道和所述支撑滑块左右两部分的螺纹孔，所述六角螺母安设于所述六角螺栓尾部。
5.根据权利要求1所述的用于岩石试样Ⅰ-Ⅱ复合型动态断裂试验的支撑装置，其特征在于：所述锥形垫圈为橡胶材质，所述锥形垫圈外径比所述套筒的内径大5mm。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及岩石断裂力学和岩石动力学相结合的领域，尤其涉及一种用于岩石试样Ⅰ-Ⅱ复合型动态断裂试验的支撑装置。
背景技术
近年来，随着浅部煤炭资源的日益枯竭，我国的煤炭开采深度不断加大，深部开采将成为煤炭资源开发中的常态。随着开采深度的增加，煤岩体的应力水平随之加大，必然导致高地应力、高地温、高渗透压的“三高”现象显现，所以导致煤矿典型灾害现象更为明显更为频繁，而冲击地压、突水、煤与瓦斯突出、顶板大面积来压等动力灾害更是成为了深部开采的鲜明特征，这也是目前煤炭开采尚未解决的重大难题。而对于上述煤矿灾害事故现象，其本质大多为不同受载方式和不同加载速率下煤岩体的断裂破坏。为此，抓住煤矿灾害事故发生的本质即煤岩体的断裂破坏，是充分认识上述灾害发生的规律和本质的前提，也是对其进行治理与预防的关键所在。同样在岩土工程和地下空间等领域均存在不同受载方式和不同加载速率下岩土体的断裂破坏，且其断裂形式大多为Ⅰ-Ⅱ复合型断裂。目前，静态条件下岩石试样Ⅰ-Ⅱ复合型断裂特性的研究已相对成熟，而对于动态条件下Ⅰ-Ⅱ复合型动态断裂特性的研究相对较少。此外，采用小尺寸试样进行的实验室研究与现场实际情况有很大差异，所以尺寸效应和跨尺度研究对于解决现场问题具有重要的意义。因此，有必要提出一种用于岩石试样Ⅰ-Ⅱ复合型动态断裂测试的试验装置，目前常用的动态试验装置为霍普金森压杆测试装置，其开展大范围内不同尺寸大小岩石试样的动态断裂试验，必须更换不同杆径的压杆，同时需要更多对应的支撑装置，操作复杂，费时费力，所以有必要提出一种用于岩石试样Ⅰ-Ⅱ复合型动态断裂试验的支撑装置来适用于不同尺寸大小岩石试样的Ⅰ-Ⅱ复合型动态断裂试验。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提出一种用于岩石试样Ⅰ-Ⅱ复合型动态断裂试验的支撑装置，其中矩形导轨分为前后两部分，对称焊接于所述套筒上表面。支撑滑块分为左右两部分，位于矩形导轨前后两部分之间。六角螺栓贯穿于矩形导轨前后两部分的轨道和支撑滑块左右两部分的螺纹孔，通过左右滑动支撑滑块调整两支撑点的间距后，使用六角螺母将其固定。然后根据霍普金森压杆的杆径选取合适的锥形垫圈，将该支撑装置固定于霍普金森压杆透射杆的端部。最后，将试验所用岩石试样夹好并固定在入射杆和支撑滑块之间，便可开展岩石试样的动态断裂试验。通过更换不同尺寸大小的岩石试样和调整支撑滑块两部分的间距即可研究不同尺寸大小岩石试样的Ⅰ型、Ⅱ型及Ⅰ-Ⅱ复合型断裂特性，充分认识岩石断裂裂纹演化规律及其破坏机制。为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种用于岩石试样Ⅰ-Ⅱ复合型动态断裂试验的支撑装置，包括：
支撑滑块、矩形导轨、六角螺栓、六角螺母、套筒与锥形垫圈，所述矩形导轨分为前后两部分，对称焊接于所述套筒上表面；所述支撑滑块分为左右两部分，位于所述矩形导轨前后两部分之间；所述锥形垫圈内置于所述套筒之中。
优选地，所述矩形导轨前后两部分的中部各设置一个矩形轨道，轨道高度一致且相互平行，述矩形导轨前侧部分的前表面设置有精确刻度线。
优选地，所述支撑滑块左右两部分高度一致，可沿所述矩形导轨前后两部分的轨道左右平稳滑动，所述支撑滑块的左右两部分各设置一个贯穿螺纹孔，所述支撑滑块左右两部分的前表面刻有从其前表面顶部支撑点向下的垂直对标线。
优选地，所述六角螺栓直径小于所述矩形导轨的轨道高度与所述支撑滑块的螺纹孔直径，所述六角螺栓贯穿于所述矩形导轨前后两部分的轨道和所述支撑滑块左右两部分的螺纹孔，所述六角螺母安设于所述六角螺栓尾部。
优选地，所述锥形垫圈为橡胶材质，所述锥形垫圈外径比所述套筒内径大5mm。
与相关装置相比，本实用新型具有如下优点：
本实用新型述及的用于岩石试样Ⅰ-Ⅱ复合型动态断裂试验的支撑装置，设计合理，安装简单，可用来研究不同尺寸大小岩石试样的Ⅰ型、Ⅱ型及Ⅰ-Ⅱ复合型动态断裂特性。本实用新型制作工艺简单，费用低廉，系统可靠，可通过更换不同内径的锥形垫圈将该支撑装置固定于不同杆径(常用的杆径有37.5mm、50mm、75mm和100mm)的透射杆端部，来研究不同尺寸大小岩石试样的动态断裂特性；同时可以通过改变支撑滑块两个部分的位置来实现岩石试样的Ⅰ型(对称加载)、Ⅱ型及Ⅰ-Ⅱ复合型(非对称加载)加载，来研究岩石试样不同形式的动态断裂特性；此外，试验所用岩石试件不仅可为半圆弯曲试样，亦可为矩形梁岩石试件等，丰富了可选用岩石试样种类的多样性。
附图说明
图1为本实用新型所述支撑装置的立体结构示意图；
图2为本实用新型所述支撑装置内径为75mm的锥形垫圈的示意图；
图3为本实用新型所述支撑装置内径为50mm的锥形垫圈的示意图；
图4为本实用新型所述支撑装置内径为37.5mm的锥形垫圈的示意图；
图5为本实用新型所述支撑装置的装配示意图；
图6为本实用新型所述支撑装置在霍普金森压杆测试装置上的安装示意图；
图7为本实用新型所述支撑装置在霍普金森压杆测试装置上的套筒装配示意图；
图中：1—支撑滑块；2—矩形导轨；3—六角螺栓；4—六角螺母；5—套筒；6—锥形垫圈；7—入射杆；8—透射杆；9—岩石试样(半圆弯曲试样)。
具体实施方式
下面对本实用新型做进一步描述，但本实用新型的保护范围并不局限于以下所描述具体实施方式的范围。
结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7，展示了一种用于岩石试样Ⅰ-Ⅱ复合型动态断裂试验的支撑装置。其中，岩石试样不局限于半圆弯曲试样，也可以为矩形梁试样等。该用于岩石试样Ⅰ-Ⅱ复合型动态断裂试验的支撑装置，具体操作过程如下(其中岩石试样以半圆弯曲试样为例)：
①实验员首先根据试验所用半圆弯曲试样9的尺寸大小，以及试验设计的加载类型(对称加载为Ⅰ型加载，非对称加载为Ⅱ型和Ⅰ-Ⅱ复合型加载)，通过左右滑动两个支撑滑块1来调节两个支撑滑块1距半圆弯曲试样9中心的距离，并利用支撑滑块1上前表面的对标线和矩形导轨2前表面的刻度线进行精确定位，最后使用扳手将六角螺栓3和六角螺母4固紧，达到固定支撑滑块1的目的；
②根据半圆弯曲试样9的大小和霍普金森压杆杆径的大小选择合适的锥形垫圈6，将锥形垫圈6以直径较小一端在前的形式塞进套筒5的凹槽之中。其中，对于75mm、50mm和37.5mm直径的透射杆8，分别选用内径为75mm、50mm和37.5mm的锥形垫圈6，而对于100mm直径的透射杆8因套筒5内径为100mm，所以不需要使用锥形垫圈6；
③在霍普金森压杆的透射杆8前端表面涂抹适量凡士林后，将该支撑装置套在透射杆8上，向透射杆8方向将其推至透射杆8端面与套筒5底面完全接触，通过锥形垫圈6的压缩变形使套筒5达到固紧的目的，然后用胶带将套筒5和透射杆8进行缠绕，避免试验过程中产生脱落；
④将半圆弯曲试样9底面与支撑滑块1顶部贴合，同时保证半圆弯曲试样9的中心线正对矩形导轨2的零刻度线，再通过调整入射杆7和透射杆8的间距使半圆弯曲试样9达到夹紧的效果，然后即可利用调试好的霍普金森杆测试装置进行半圆弯曲试样9的动态断裂试验；
⑤选用不同内径的锥形垫圈6重复步骤②③④，并通过调节支撑滑块1的间距，即可开展不同尺寸大小半圆弯曲试样9的Ⅰ型、Ⅱ型及Ⅰ-Ⅱ复合型动态断裂测试，达到研究尺寸效应对Ⅰ-Ⅱ复合型动态断裂特性的影响特征的目的。
以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。为本实用新型的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所做出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920088542.7
申请日:2019-01-18
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:11(北京)
授权编号:CN209460020U
授权时间:20191001
主分类号:G01N 3/02
专利分类号:G01N3/02;G01N3/08
范畴分类:31E;
申请人:中国矿业大学（北京）
第一申请人:中国矿业大学（北京）
申请人地址:100083 北京市海淀区学院路丁11号
发明人:孙荘;陈坤宇;李鹏;高艺瑞
第一发明人:孙荘
当前权利人:中国矿业大学（北京）
代理人:代理机构:代理机构编号:优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计