[发明专利]基于永磁体的模型试验重力场模拟装置及方法

权利要求书

1.基于永磁体的模型试验重力场模拟装置，其特征在于：包括重力场模拟台（4）和核心磁场发生器；

所述核心磁场发生器包括直流电源（3）、永磁体筒形磁铁（1）和梯度场线圈，所述梯度场线圈包括A梯度场线圈（2A）和B梯度场线圈（2B）；所述永磁体筒形磁铁（1）、A梯度场线圈（2A）和B梯度场线圈（2B）同轴固定，且A梯度场线圈（2A）和B梯度场线圈（2B）均套设在永磁体筒形磁铁（1）外、A梯度场线圈（2A）和B梯度场线圈（2B）在轴向上存在间隙；所述直流电源（3）与A梯度场线圈（2A）和B梯度场线圈（2B）通过导线（8）电连接，通电时A梯度场线圈（2A）和B梯度场线圈（2B）具有大小相同、方向相反的电流场；

所述重力场模拟台（4）包括加载底座（7）和支架，所述加载底座（7）固定在永磁体筒型磁铁（1）内侧底部，所述核心磁场发生器安装在支架上。

2.根据权利要求1所述的基于永磁体的模型试验重力场模拟装置，其特征在于：所述支架包括梯度场线圈固定盒和尼龙棒支柱（6），所述梯度场线圈固定盒包括A梯度场线圈固定盒（5A）和B梯度场线圈固定盒（5B）；所述A梯度场线圈固定盒（5A）中部开设适配永磁体筒形磁铁（1）的A通孔，所述A通孔内侧壁设置有适配A梯度场线圈（2A）的A凹槽；所述B梯度场线圈固定盒（5B）中部开设适配永磁体筒形磁铁（1）的B通孔，所述B通孔内侧壁设置有适配B梯度场线圈（2B）的B凹槽；所述A梯度场线圈（2A）安装在A凹槽内，所述B梯度场线圈（2B）安装在B凹槽内，所述永磁体筒形磁铁（1）的两端分别插入在A通孔和B通孔内；所述A梯度场线圈固定盒（5A）和B梯度场线圈固定盒（5B）之间通过尼龙棒支柱（6）固定。

3.根据权利要求2所述的基于永磁体的模型试验重力场模拟装置，其特征在于：所述梯度场线圈固定盒为环氧树脂板材质材料。

4.根据权利要求1所述的基于永磁体的模型试验重力场模拟装置，其特征在于：所述永磁体筒形磁铁（1）由钕铁硼磁粉制成，所述钕铁硼磁粉的剩余磁感应强度不低于9500Gs，矫顽力不低于2500Oe。

5.根据权利要求1所述的基于永磁体的模型试验重力场模拟装置，其特征在于：所述A梯度场线圈（2A）和B梯度场线圈（2B）均以玻璃钢材料作为骨架由铜导线缠绕而成。

6.根据权利要求1所述的基于永磁体的模型试验重力场模拟装置，其特征在于：所述加载底座（7）由高强度混凝土浇筑而成，所述混凝土强度不低于C100，养护龄期不低于30天。

7.根据权利要求1所述的基于永磁体的模型试验重力场模拟装置的试验方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）将直流电源（3）的输入端接入外设电源、输出端分别与A梯度场线圈（2A）和B梯度场线圈（2B）相连接；

（2）核心磁场区域为永磁体筒型磁铁（1）内加载底座（7）以上部分，核心磁场区域的强度为由轴向均匀磁场和轴向梯度磁场叠加而成，通过调节直流电源（3）的输出电流大小控制轴向梯度磁场大小；

（3）在重力场模拟台核心磁场区域内安装由磁敏性相似材料制作的试验模型，并安装测试传感器；

（4）开启直流电源（3）的开关，并调节直流电源（3）的输出电流值直至产生所需要的磁场环境；此时核心磁场区域同时具备轴向均匀磁场和轴向梯度磁场，试样在核心磁场区域内受到电磁力和自身重力叠加以模拟n倍重力场；

（5）进行相关试验，同时对直流电源（3）的输出电流值进行监测，保证核心磁场区域的磁场环境始终满足要求；

（6）试验完成后，将直流电源（3）的电流输出值调节至零，然后关闭直流电源（3）的开关，取出试样，结束试验。

8.根据权利要求7所述的基于永磁体的模型试验重力场模拟装置的试验方法，其特征在于：所述直流电源（3）为工频全波整流方式的可调直流电源。