土梁弯曲试验装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种土梁弯曲试验装置，包括四根钢杆、第一钢板、第二钢板、第三钢板、伺服控制器、电机、行星减速机、滚珠丝杆升降机、力传感器、第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器、第四位移传感器、静态数据采集仪、第一支座、第二支座、有机玻璃板，高清相机。本发明可进行三点弯梁试验和四点弯梁试验；采用位移控制式加载，速率稳定、可控、选择空间大，可捕捉到土梁的软化特性；数据采集系统采用力传感器和位移传感器，数据测量精度高，通过静态数据采集仪采集数据，可完整记录土梁开裂过程；采用高清相机记录土梁裂纹扩展过程，精确观测应变局部化现象，获得开裂应变。
【专利说明】土梁弯曲试验装置
【技术领域】
[0001]本发明属于力学特性测试【技术领域】，特别涉及一种土梁弯曲试验装置。
【背景技术】
[0002]张拉裂缝广泛存在于粘性土层中，如粘土屏障和土石坝粘土心墙中的变形裂缝，黄土地区的张拉型地裂缝，土坡和基坑坡顶的拉伸裂缝等。裂缝的存在显著降低粘土层的防渗性能和强度特性。因此，从试验角度去研究粘性土层的张拉开裂特性十分必要。
[0003]但是，目前国内外研制的土体拉伸特性测试设备存在以下问题:单元体试验设备比较多，模型试验设备很少；传统的试验装置一般采用应力控制式加载，不能捕捉到土体的软化特性；试验数据的采集方法简单，精度较差；功能单一。
[0004]因此，为了满足开展压实粘土断裂机理研究的要求，需要研制一套综合型、集成化的土梁弯曲试验仪系统。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种土梁弯曲试验装置。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:一种土梁弯曲试验装置包括:四根钢杆、第一钢板、第二钢板、第三钢板、伺服控制器、电机、行星减速机、滚珠丝杆升降机、力传感器、第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器、第四位移传感器、静态数据采集仪、第一支座、第二支座、有机玻璃板，高清相机；其中，四根钢杆的底端均与第三钢板锚固，四根钢杆的上部均与第一钢板锚固，第二钢板位于第一钢板和第三钢板之间，第二钢板通过四个直线滑块与四根钢杆相连；第一支座和第二支座固定在第二钢板上；伺服控制器、电机、行星减速机、静态数据采集仪置于第三钢板上，伺服控制器与电机相连，电机与行星减速机相连，行星减速机上部与滚珠丝杆升降机相连，滚珠丝杆升降机上部与力传感器的底部相接，力传感器的上部与第二钢板的底部正中间位置相接；静态数据采集仪与力传感器、第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器、第四位移传感器相连；第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器、第四位移传感器依次穿过第一钢板；第一位移传感器位于第一支座的正上方，第四位移传感器位于第二支座的正上方；第二位移传感器和第三位移传感器对称布置于第一钢板中间位置的左右；有机玻璃板顶部固定于第一钢板底面；高清相机放置于有机玻璃板的正前方；此外，土梁弯曲试验装置还包括一固定于第一钢板下表面正中间位置的第三支座或还包括两个对称固定于第一钢板下表面正中间位置的左右的第四支座。
[0007]进一步地，土梁弯曲试验装置还包括第一垫片、第二垫片和第三垫片，所述第一垫片置于第二钢板和力传感器之间，所述第二垫片和第三垫片置于力传感器和滚珠丝杆升降机之间。
[0008]本发明的有益效果是:
1.加载方式技术先进，采用位移控制式加载，且速率稳定、可控、选择空间大，可捕捉到土梁的软化特性；
2.数据采集系统采用力传感器和位移传感器，数据测量精度高，通过静态数据采集仪采集数据，可完整记录土梁开裂过程；
3.采用高清相机记录土梁裂纹扩展过程，精确观测应变局部化现象，获得开裂应变；
4.可进行三点弯梁试验和四点弯梁试验，一机多用。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本发明三点弯梁试验的装置示意图，其中(a)为主视图，(b)为侧视图；
图2为本发明四点弯梁试验的装置示意图，其中(a)为主视图，(b)为侧视图；
图中，土样1、钢杆2、第一钢板3、第二钢板4、第三钢板5、伺服控制器6、电机7、行星减速机8、滚珠丝杆升降机9、力传感器10、第一位移传感器11、第二位移传感器12、第三位移传感器13、第四位移传感器14、静态数据米集仪15、第一支座16、第二支座17、第三支座18、第四支座19、第一垫片20、第二垫片21、第三垫片22、聚乙烯薄板23、直线滑块24、有机玻璃板25，高清相机26。
【具体实施方式】
[0010]结合附图和实例对本发明作进一步详细说明。
[0011]如图1-2所示，本发明一种土梁弯曲试验装置，包括:四根钢杆2、三块钢板3-5、伺服控制器6、电机7、行星减速机8、滚珠丝杆升降机9、力传感器10、四个位移传感器11-14、静态数据采集仪15、第一支座16、第二支座17、三个垫片20-22、有机玻璃板25、高清相机26 ；
其中，四根钢杆2的底端均与第三钢板5锚固，四根钢杆2的上部均与第一钢板3锚固，第二钢板4位于第一钢板3和第三钢板5之间，第二钢板4通过四个直线滑块24与四根钢杆2相连；第一支座16和第二支座17固定在第二钢板4上；伺服控制器6、电机7、行星减速机8、静态数据采集仪15置于第三钢板5上，伺服控制器6与电机7相连，电机7与行星减速机8相连，行星减速机8上部与滚珠丝杆升降机9相连，滚珠丝杆升降机9上部通过第三垫片22和第二垫片21与力传感器10的底部相接，力传感器10的上部通过第一垫片20与第二钢板4的底部正中间位置相接；静态数据采集仪15与力传感器10和四个位移传感器11-14相连；四个位移传感器11-14依次穿过第一钢板3 ;第一位移传感器11位于第一支座16的正上方,第四位移传感器14位于第二支座17的正上方；第二位移传感器12和第三位移传感器13对称布置于第一钢板3中间位置的左右各50mm处；有机玻璃板25顶部固定于第一钢板3底面；高清相机26放置于有机玻璃板的正前方。
[0012]如图1所示，本发明还包括一固定于第一钢板3下表面正中间位置的第三支座18。
[0013]如图2所示，本发明还包括两个固定于第一钢板3下表面正中间位置的左右各10mm的第四支座19。
[0014]本发明的工作过程如下:
将土样I放置于第一支座16和第二支座17上,在土样I上第三支座18或两个第四支座19对应位置处放置聚乙烯薄板23，伺服控制器6设定速率，通过电机7、行星减速机8和滚珠丝杆升降机9带动第二钢板4向上运动，直至土样I上的聚乙烯薄板23与第三支座18或两个第四支座19相接触，即可进行试验，试验过程中，静态数据采集仪15通过力传感器10和四个位移传感器11-14实时采集并保存所测量的数据；高清相机26透过有机玻璃板25记录土梁弯曲变形过程。
【权利要求】
1.一种土梁弯曲试验装置包括:四根钢杆(2)、第一钢板(3)、第二钢板(4)、第三钢板(5)、伺服控制器(6)、电机(7)、行星减速机(8)、滚珠丝杆升降机(9)、力传感器(10)、第一位移传感器(11)、第二位移传感器(12)、第三位移传感器(13)、第四位移传感器(14)、静态数据采集仪(15)、第一支座(16 )、第二支座(17 )、有机玻璃板(25 )，高清相机(26 );其中，四根钢杆(2)的底端均与第三钢板(5)锚固，四根钢杆(2)的上部均与第一钢板(3)锚固，第二钢板(4)位于第一钢板(3)和第三钢板(5)之间，第二钢板(4)通过四个直线滑块(24)与四根钢杆(2)相连；第一支座(16)和第二支座(17)固定在第二钢板(4)上；伺服控制器(6)、电机(7)、行星减速机(8)、静态数据采集仪(15)置于第三钢板(5)上，伺服控制器(6)与电机(7)相连，电机(7)与行星减速机(8)相连，行星减速机(8)上部与滚珠丝杆升降机(9)相连，滚珠丝杆升降机(9)上部与力传感器(10)的底部相接，力传感器(10)的上部与第二钢板(4)的底部正中间位置相接；静态数据采集仪(15)与力传感器(10)、第一位移传感器(11)、第二位移传感器(12)、第三位移传感器(13)、第四位移传感器(14)相连；第一位移传感器(11)、第二位移传感器(12)、第三位移传感器(13)、第四位移传感器(14)依次穿过第一钢板(3);第一位移传感器(11)位于第一支座(16)的正上方,第四位移传感器(14)位于第二支座(17)的正上方；第二位移传感器(12)和第三位移传感器(13)对称布置于第一钢板(3)中间位置的左右；有机玻璃板(25)顶部固定于第一钢板(3)底面；高清相机(26)放置于有机玻璃板的正前方；此外，土梁弯曲试验装置还包括一固定于第一钢板(3)下表面正中间位置的第三支座(18)或还包括两个对称固定于第一钢板(3)下表面正中间位置的左右的第四支座(19)。
2.根据权利要求1所述土梁弯曲试验装置，其特征在于，还包括第一垫片(20)、第二垫片(21)和第三垫片(22)，所述第一垫片(20)置于第二钢板(4)和力传感器(10)之间，所述第二垫片(21)和第三垫片(22)置于力传感器(10)和滚珠丝杆升降机(9)之间。
【文档编号】G01N3/20GK104034602SQ201410223712
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年5月23日 优先权日:2014年5月23日
【发明者】凌道盛, 蔡武军, 徐泽龙, 卜令方, 石吉森 申请人:浙江大学