专利名称：一种颗粒强度试验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及力学试验装置，尤其涉及颗粒强度的试验装置。主要用于土工领域粒状土体颗粒强度的测试。
背景技术：
随着大规模、超大规模工程建设的开展，作为地基的土体承受的应力越来越高，当其受到的应力大于土体颗粒本身强度时，土体的颗粒就会发生破碎，从而改变土体的宏观力学性质。经典的土力学理论是建立在土体颗粒不发生破碎的基础之上。为了研究颗粒破碎对土体宏观力学性质的影响以及颗粒破碎条件下土体的性质，需要对土体颗粒本身的强度进行研究。颗粒破碎是土工领域内一个新型的研究分支。通常情况下运用直剪仪，三轴仪、压缩仪等土工试验设备对土体试样的宏观力学性质进行研究，这些设备只能用于测试土体的宏观力学性质，无法测试土体颗粒的强度。目前还没有可以测试土体颗粒强度的设备。
发明内容
本实用新型提供了一种颗粒强度试验装置。该装置由加载系统、测试系统和数据采集系统组成。可以准确地测试、记录颗粒在受到径向荷载时应力与应变的大�。绕涫屎隙酝撂蹇帕Ｇ慷冉胁馐�。
为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案一种颗粒强度试验装置，由加载系统、测试系统和数据采集系统组成；加载系统采用现有三轴仪的加载系统，由加压活塞、主机、反力框架和横梁组成；测试系统由位移传感器、连接球头、柱状连杆、力传感器、上压头、下压头、传感器固定装置组成，下压头为变截面圆柱形，平置于加载系统的加压活塞上，上压头为变截面圆柱形，其上端为外螺纹，与力传感器下部的内螺纹连接，力传感器上部的内螺纹与柱状连杆下端的外螺纹连接，柱状连杆上端通过连接球头与加载系统的横梁相连；位移传感器通过传感器固定装置固定于加载系统的反力框架上，其测试触头与下压头底盘上的环形表面接触；数据采集系统由放大电路A、滤波电路A、放大电路B、滤波电路B、A/D转换器和计算机组成；放大电路A输入端与力传感器连接，输出端与滤波电路A连接，放大电路B输入端与位移传感器连接，输出端与滤波电路B连接，滤波电路A和滤波电路B输出端均通过A/D转换器与计算机连接。
本实用新型有如下技术效果可以对不同粒径的颗粒在受到径向荷载时的应力应变大小进行测试，并记录测试数据。尤其适合对土体颗粒测试。测试方法简单，操作简便。
图1是本实用新型的结构示意图。
其中1为位移传感器、2为连接球头、3为柱状连杆、4为力传感器、5为上压头、6为下压头、7为加压活塞、8为主机、9为反力框架、10为传感器固定装置、11为横梁、12为放大电路A、13为滤波电路A、14为放大电路B、15为滤波电路B、16为A/D转换器、17为计算机。
图2是本实用新型对直径2.1mm钙质砂颗粒的试验结果曲线图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明。
由图1可知，一种颗粒强度试验装置，由加载系统、测试系统和数据采集系统组成；加载系统采用现有的三轴仪加载系统，由加压活塞7、主机8、反力框架9和横梁11组成；测试系统由位移传感器1、连接球头2、柱状连杆3、力传感器4、上压头5、下压头6、传感器固定装置10组成，下压头6为变截面圆柱形，平置于加载系统的加压活塞7上，下压头6的上表面经过热处理，以提高其硬度，并对其表面进行抛光；上压头5为变截面圆柱形，其下表面经过热处理，以提高其硬度，并对其表面进行抛光，其上端为外螺纹，与力传感器4下部的内螺纹连接，力传感器4上部的内螺纹与柱状连杆3下端的外螺纹连接，柱状连杆3上端通过连接球头2连接在加载系统的横梁11上，位移传感器1通过传感器固定装置10固定于加载系统的反力框架9上，其测试触头与下压头6底盘上的环形表面接触，传感器固定装置10可以选用磁力表座；数据采集系统由放大电路A、滤波电路A、放大电路B、滤波电路B、A/D转换器和计算机组成；放大电路A12输入端与力传感器4连接，输出端与滤波电路A13连接，放大电路B14输入端与位移传感器1连接，输出端与滤波电路B15连接，滤波电路A13和滤波电路B15均通过A/D转换器16与计算机17连接。
用本实用新型测试土体颗粒的方法如下调节下压头6底座的位置，使上压头5与下压头6轴线重合；将被测颗粒试样置于下压头6上工作面的中心，通过调节加载系统加压活塞7的位置来调节上压头5与下压头6之间的距离，使其略大于待测颗粒试样的直径；调整球头连接2使上下两个压头的工作面保持平行；同时调整好位移传感器的位置，使其测试触头与下压头6底盘上环形表面接触。起动加载系统，使下压头以一定速度向上移动，同时打开数据采集系统，由位移传感器和力传感器输出的电信号经过放大，滤波，A/D转换后输入计算机，采集系统记录试验过程中应力与位移，直至颗粒发生破碎，关闭加载系统。附图2为实测直径为2.1mm钙质砂颗粒的应力应变曲线。
权利要求1.一种颗粒强度试验装置，其特征在于，该装置由加载系统、测试系统和数据采集系统组成；加载系统采用三轴仪加载系统，由加压活塞(7)、主机(8)、反力框架(9)和横梁(11)组成；测试系统由位移传感器(1)、连接球头(2)、柱状连杆(3)、力传感器(4)、上压头(5)、下压头(6)、传感器固定装置(10)组成，下压头(6)为变截面圆柱形，平置于加载系统的加压活塞(7)上，下压头(6)的上表面经过热处理，以提高其硬度，并对其表面进行抛光；上压头(5)为变截面圆柱形，其下表面经过热处理，以提高其硬度，并对其表面进行抛光，其上端为外螺纹，与力传感器(4)下部的内螺纹连接，力传感器(4)上部的内螺纹与柱状连杆(3)下端的外螺纹连接，柱状连杆(3)上端通过连接球头(2)连接在加载系统的横梁(11)上，位移传感器1通过传感器固定装置(10)固定于加载系统的反力框架(9)上，其测试触头与下压头(6)底盘上的环形表面接触，传感器固定装置(10)可以选用磁力表座；数据采集系统由放大电路A(12)、滤波电路A(13)、放大电路B(14)、滤波电路B(15)、A/D转换器(16)和计算机(17)组成；放大电路A(12)输入端与力传感器(4)连接，输出端与滤波电路A(13)连接，放大电路B(14)输入端与位移传感器(1)连接，输出端与滤波电路B(15)连接，滤波电路A(13)和滤波电路B(15)均通过A/D转换器(16)与计算机(17)连接。
专利摘要本实用新型公开了一种颗粒强度试验装置，涉及力学试验装置。该装置由加载系统、测试系统和数据采集系统组成。图中的1为位移传感器、2为连接球头、3为柱状连杆、4为力传感器、5为上压头、6为下压头、7为加压活塞、8为主机、9为反力框架、10为传感器固定装置、11为横梁、12为放大电路A、13为滤波电路A、14为放大电路B、15为滤波电路B、16为A/D转换器、17为计算机。本实用新型可以对不同粒径的颗粒在受到径向荷载时的应力应变大小进行测试，并记录测试数据。尤其适合对土体颗粒测试。测试方法简单，操作简便。
文档编号G01N3/40GK2682407SQ200420017590
公开日2005年3月2日 申请日期2004年3月31日 优先权日2004年3月31日
发明者张家铭, 汪稔, 胡明鉴, 李建国, 陈海洋, 秦尚岭 申请人:中国科学院武汉岩土力学研究所
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