[发明专利]一种模拟温度梯度场和自动加载装置及其使用方法

权利要求书

1.一种模拟温度梯度场和自动加载装置，其特征在于：它包括烘箱、制热系统、制冷系统、温度传感器、压力传感器、伺服压力机、多梯度压力供给装置、实心钢管、局部加压钢片和电脑控制系统，所述制热系统和制冷系统均匀分布在烘箱内壁，温度传感器和压力传感器埋置在烘箱内部，伺服压力机设于烘箱下方，伺服压力机上部设有多梯度压力供给装置，实心钢管设于多梯度压力供给装置下方，局部加压钢片设于烘箱内的试样上方，伺服压力机上部的多梯度压力供给装置通过实心钢管和局部加压钢片将压力传递到烘箱内的试样中，电脑控制系统分别与制热系统、制冷系统、温度传感器、压力传感器、伺服压力机、多梯度压力供给装置电连接。

2.根据权利要求1所述的一种模拟温度梯度场和自动加载装置，其特征在于：所述制热系统和制冷系统均为环形设置，所述制热系统和制冷系统分别设有制热管和制冷管，制热管和制冷管均采用有机玻璃钢材料制成。

3.根据权利2所述的一种模拟温度梯度场和自动加载装置，其特征在于：所述制热系统和制冷系统随烘箱高度相互交替布置，分别与外界热量交换系统构成循环回路，制热管和制冷管直径均为10mm，制热管和制冷管相互间平行距离在8mm-10mm之间。

4.根据权利1或2所述的一种模拟温度梯度场和自动加载装置，其特征在于：所述烘箱的内壁上设有凹槽，制热管和制冷管分别紧贴于凹槽中，凹槽表面设有绝热材料层。

5.根据权利要求1所述的一种模拟温度梯度场和自动加载装置，其特征在于：所述温度传感器和压力传感器分别通过数据采集仪与电脑控制系统相连接。

6.一种模拟温度梯度场和自动加载装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)首先把将要进行研究的模型放到烘箱内；

(2)将温度传感器由下到上布置在模型外壁和土试样中，并通过导线与数据采集仪相连，数据采集仪采集完数据后传到电脑控制系统进行处理，反映土壤各位置温度，以便于及时调整；

(3)将压力传感器由下到上布置在模型外壁和土试样中，并通过导线与数据采集仪相连，数据采集仪采集完数据后传到电脑控制系统进行处理，反映土壤各位置应力状态，以便于及时调整；

(4)将土试样上部整平并在其上部均匀放置局部加压钢片，伺服压力机上部的多梯度压力供给装置通过实心钢管和局部加压钢片将压力传递到烘箱内的试样中，使土试样局部均匀受力，现有改进后的伺服压力机可以实现多梯度加压，使得每个局部加压钢片上受到不同数值的压力，而且可以通过电脑随时调整，这样就可以模拟自然条件下复杂的土应力状态；

(5)通过电脑控制系统启动制热系统和制冷系统，通过两系统协调工作使烘箱内温度达到预设温度，同时启动伺服压力机并设置好压力参数，温度传感器和压力传感器反馈信息，电脑控制系统接收信息控制两系统进行反馈调节，两系统同时独立工作，所有过程由电脑控制系统自动控制，从而实现了烘箱内的温度和应力模拟。