用于巴西劈裂试验的多角度加载压头系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种试验系统，尤其是涉及巴西劈裂试验的压头系统。
【背景技术】
[0002]巴西圆盘劈裂试验即巴西试验(Brazilian test)，在岩石力学与工程中的应用非常广泛，通常用于测量岩石的抗拉强度、弹性模量和断裂韧度等。实验室试验是进行科学研究、发现问题的一种重要手段，然而，在实验室里进行巴西圆盘劈裂试验的过程中，由于试验受多种条件和因素的影响，如压板与巴西盘之间的垫板(条)刚度、强度的大小及垫板的尺寸、形状等，所得结果通常不能获取分析问题所需的足够信息，甚至不能反映问题的本质，这就限制了这一研究方法的进一步发展和应用。
[0003]现实生活中工程结构不可避免地承受拉应力，工程材料特别是脆性材料的抗拉强度是衡量安全性能的基础参数之一，对于结构设计与预防脆性破坏具有重要意义。受限于直接拉伸试验的操作复杂，巴西劈裂试验已经成为一种各领域广泛应用的测试拉伸强度的重要方法，也是国际岩石力学学会(ISRM)所建议的间接拉伸强度测试方法之一。然而，加载压头的几何形式与荷载类型对巴西劈裂试验结果影响很大。目前，ISRM推荐使用半径约为40.5mm的弧形压头施加线荷载，但是由于加载过程中试件不断变形，导致加载处接触面积不断增大，无法保证恒定的线荷载加载。此时，采用多角度面接触施加不同形式的荷载研究巴西劈裂十分必要，对探索所测拉伸强度及最终劈裂破坏形态同样具有重要意义。
[0004]现有技术中的压头只能以特定角度的面接触实现单一加载，难以实现线荷载加载，也无法研究压头形式对巴西劈裂试验的影响，从而难以评估所测间接抗拉强度的可靠性。因此，需要一种可以实现多角度面接触加载的压头系统，探讨巴西圆盘劈裂强度可靠性的同时，又能研究不同形式加载对劈裂破坏形态与所测拉伸强度的影响。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是为了克服现有技术的压头在进行巴西劈裂试验时只能以特定角度的面接触实现单一加载，而难以实现线荷载加载的缺点，提供一种用于巴西劈裂试验的多角度加载压头系统，该压头系统在进行巴西劈裂试验时能够快速定位试件并且多个角度接触施加不同形式的面荷载。
[0006]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:用于巴西劈裂试验的多角度加载压头系统，包括上部台座、下部台座、加载压头、定位支架、活动支座及螺杆;所述上部台座上设置有第一导轨槽，第一导轨槽两侧对称设置有若干个支柱，所述下部台座上设置有第二导轨槽以及与支柱相适配的盲孔，所述第二导轨槽的位置与第一导轨槽的位置相对应，所述加载压头包括第一加载压头和第二加载压头，加载压头的结构包括弧形加载部及底座，弧形加载部的顶面为内凹曲面，第一加载压头的弧形加载部和第二加载压头的弧形加载部分别与巴西劈裂试验中的巴西圆盘试件相匹配，使得巴西圆盘试件能够夹持在两个弧形加载部之间，第一加载压头的底座与第一导轨槽相适配，第二加载压头的底座与第二导轨槽相适配，定位支架呈L形，包括定位部及用于固定定位支架的固定部，固定部上设置有通孔，定位部外侧面用于限定加载压头位置，活动支座包括第一活动支座及第二活动支座，所述第一活动支座及第二活动支座分别与第一导轨槽及第二导轨槽相匹配，活动支座的顶部设有螺纹孔，通过螺杆及活动支座将定位支架固定到第一导轨槽或第二导轨槽中。
[0007]具体的，所述第一导轨槽为T型母槽，其位于上部台座中心位置，且沿上部台座长边方向设置;第二导轨槽为T型母槽，其位于下部台座中心位置，且沿下部台座长边方向设置;相应的，活动支座的横截面呈T形。
[0008]进一步的，所述上部台座上沿第一导轨槽的外侧设有刻度尺，下部台座上沿第二导轨槽外侧设有刻度尺。
[0009]进一步的，所述弧形加载部包括若干个紧密相接的子部，所述加载压头为整体加工，然后根据加载角度需要分割成若干子部。
[0010]优选的，弧形加载部侧面设有角度刻度尺。
[0011]具体的，所述加载压头的顶面最高处与定位支架的定位部最高位置在同一平面。
[0012]优选的，所述定位支架的通孔为螺纹孔，该螺纹孔的直径比活动支座的螺纹孔直径大1mm。
[0013]优选的，所述第一导轨槽及第二导轨槽的横截面的底部长度比活动支座的底部长度长1mm。
[0014]优选的，所述活动支座顶端与定位支架的固定部底部之间的距离为1?5_。
[0015]本实用新型的有益效果是:结构简单，易于操作，能够准确定位巴西圆盘，与巴西圆盘试件进行多弧度接触，有效保证巴西圆盘试件承受的竖向加载，并提高试验操作效率。此外，可以根据试验方案选择不同角度的面接触或线接触加载，对于评估所测间接抗拉强度的可靠性具有重要意义。本实用新型适用于进行巴西劈裂试验，其原理同样适用于三点弯曲试验等断裂测试试验。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的正视图；
[0017]图2是本实用新型的侧视图；
[0018]图3是本实用新型在进行巴西劈裂试验时的结构示意图；
[0019]图4是本实用新型上部台座的结构示意图；
[0020]图5是本实用新型下部台座的结构示意图；
[0021]图6是本实用新型加载压头的不意图；
[0022]图7是本实用新型定位支架及螺杆的结构示意图；
[0023]图8是本实用新型活动支座的示意图；
[0024]其中，1为上部台座，11为第一导轨槽，12为支柱，13为刻度尺，2为下部台座，21为第二导轨槽，22为盲孔，3为加载压头，31为弧形加载部，32为底座，33为角度刻度尺，34为子部，4为定位支架，5为活动支座，6为螺杆，7为巴西圆盘。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图，详细描述本实用新型的技术方案。
[0026]如图1?3所示，本实用新型的用于巴西劈裂试验的多角度加载压头系统，包括上部台座1、下部台座2、加载压头3、定位支架4、活动支座5及螺杆6。
[0027]如图4和5所示，所述上部台座1上设置有第一导轨槽11，第一导轨槽11两侧对称设置有若干个支柱12。所述支柱12为四个，分别位于第一台座主体10四个角部。支柱12的长度根据巴西圆盘试件尺寸确定，用于支撑上部台座位置并确保巴西圆盘试件竖向加载。所述下部台座2上设置有第二导轨槽21以及与支柱12相适配的盲孔22，所述第二导轨槽21的位置与第一导轨槽11的位置相对应。第二导轨槽的结构可以与第一导轨槽的结构一样，也可以不一样，只要能起到对定位支架、活动支座等部件进行限位固定作用就可以。优选的是，第二导轨槽和第一导轨槽一样，上下台座都是对称的，上面对应的定位部、活动支座也是完全一致。所述上部台座1上沿第一导轨槽11的外侧设有刻度尺13，下部台座2上沿第二导轨槽21外侧设有刻度尺13，刻度尺13的作用是引导定位支架4固定加载压头3。可以只在第一导轨槽11的单边外侧或双边外侧设置刻度尺，也可以只在第二导轨槽21内侧或外侧设置，为了便于操作者观察刻度读数，所述刻度尺设置在上述导轨槽外侧，为了使得准确定位，在第一导轨槽11的外侧及第二导轨槽21的外侧都设有刻度尺。所述刻度尺13可以是一个单独的量尺，也可以是直接设置在上部台座1或下部台座2上的刻度线以形成简易刻度尺。每次试验中可以根据上部台座1两侧的刻度尺确定加载压头3及定位支架4的位置，便于试验人员操作。所述上部台座与下部台座的底座及导轨凹槽基本尺寸相同，以便在操作过程中更好地进行匹配。
[0028]如图6所示，所述加载压头3为整体加工，随后根据加载所需的接触角度切割成多个子部34，而后将若干个子部紧密连接形成弧形加载部，图6中纵向线即为子部的轮廓线。因为半径要保持一致，因此需要整体加工，分开加工达不到半径一致的效果，而后再切割成子部34，然后根据实际情况进行组装，形成所需要的弧形加载部。所述加载压头3包括第一加载压头和第二加载压头两个加载压头，所述加载压头3的结构包括弧形加载部31及底座32，弧形加载部31的顶面为内凹曲面，第一加载压头的弧形加载部31和第二加载压头的弧形加载部31分别与巴西劈裂试验中的巴西圆盘试件相匹配，具体而言，即弧形加载部31的半径及厚度根据巴西圆盘尺寸确定，如此则可以将巴西圆盘试件夹持在两个加载压头的弧形加载部31中。具体实施例中，常用的半径为25mm，厚度为40mm。第一加载压头的底座32与第一导轨槽11相