[实用新型]基于直角四面体角应变的三维应变状态测试装置

说明书

本实用新型提供了一种基于直角四面体角应变的三维应变状态测试装置，该装置包括直角四面体基座，6个角度测量器，测试导线。直角四面体的6条棱分别装有角度测量器，角度测量器与测试导线连接，组成三维应变状态测试装置。本实用新型的有益效果是：依据广义角应变与常规应变之间的关系，直角四面体的6个二面角即可推算出对应坐标下的常规应变状态，并利用建立的空间坐标系和数学基座提出三维应变状态计算方法,对土体应力应变测试及本构研究具有重要参考价值。

技术领域

本实用新型属于土体三维应变状态计算及土体变形测试领域，该计算方法可通过两个平面夹角的改变量推算出常规三维应变状态，由此可计算出土体应变状态，对估算土体稳定性具有重要意义。该理论及计算方法可用于土体变形的测试与理论研究。

背景技术

应变是应力的反应，其大小与应力密切相关，认识和测试材料的应变是进行强度、变形和本构关系研究的基础。与应力的测试不同，应变的测量从理论基础到技术手段都更为困难和有限。特别是在三维条件下，通过测试获得完整的应变状态是非常困难的。

剪应变又被称为剪切应变、角应变、切应变等。常规测试中，剪应变难以测量，但是在连续介质力学中，剪应变被定义为直角二面角以弧度表示的改变量，即两个相互垂直的面在受力变形后以弧度表示的夹角改变量。相对于直角二面角表示，非直角二面角表示剪应变更具有一般性。且二面角剪应变与常规应变具有定量联系，这为计算常规三维应变状态奠定理论基础，以及实现应变状态测试的可能。

目前的常规三维应变状态测试方法还很少，理论基础及技术手段尚还欠缺。且受测试手段等因素影响，也会出现测试精度不高的现象。专利201621144337.0及专利201610917550.9提供了一种测试土体三维应变的装置及测试方法，专利201710191411.7提出一种土体单向应变测试装置及其测试方法。不同于上述专利的理论基础及计算方法，本专利提出利用广义角应变计算常规三维应变状态的方法，其理论基础及计算方法均具有可行性及创新性。该计算理论及计算方法应用范围广泛，且理论测试误差小，对提高常规三维应变状态测试可能性及测试精度均具用重要意义。

发明内容

本实用新型目的是提供一种基于直角四面体角应变的三维应变状态测试装置及方法，使通过广义角应变计算常规三维应变成为可能，拓宽了计算应变状态的手段。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基于直角四面体角应变的三维应变状态测试装置，该装置与数据采集系统相连接，该装置包括直角四面体基座、角度测量器、测试导线、安装导线孔、总导线孔；直角四面体基座由正方体切割而成，分布有安装导线孔和总导线孔，安装导线孔位于直角四面体基座棱上，总导线孔位于基座一个面的形心处，安装导线孔在直角四面体基座直角四面体基座内分别贯通总导线孔；角度测量器连接测试导线且固定在直角四面体基座的棱线上。

本实用新型的有益效果是，构建了广义角应变与常规三维应变状态之间的联系，拓宽了三维应变状态计算理论，丰富了常规应变状态的计算手段，提高计算精度0.6ρ～0.8ρ，构建计算常规三维应变状态的新渠道。改变了以往只能测试表面应变且测试位置不准确的局限，更加准确、直观的被测物体内部的变形状态，且该装置可以重复使用，复合绿色环保理念，并且提高工程施工的安全储备，为应变测试技术领域相关研究提供了新的思路和途径。

附图说明

图1为本实用新型直角四面体空间向量及向量分量；

图2为本实用新型直角四面体基座；

图3为本实用新型直角四面体基座制作图；

图4为本实用新型测试装置。

图中：1.直角四面体基座2.角度测量器3.测试导线

11.安装导线孔12.总导线孔6.方向向量

7.二面角