[发明专利]基于单轴试验机改造的充填体双轴加载系统及使用方法

权利要求书

1.一种基于单轴试验机改造的充填体双轴加载系统，其特征在于：包括单轴试验机(1)、加载垫块(2)、单轴试验机数据采集及处理系统(3)、反力挡板(4)、反力挡板固定装置(5)、压头(6)、压力室(7)、滚珠丝杠(8)、压力传感器(9)、位移传感器(10)、数据采集器(11)、连接线(12)、电脑(13)、联轴器(15)、减速机(16)和电机(17)；左右两个压头(6)之间为压力室(7)，压力室(7)内放置试件(14)，试件(14)上方和单轴试验机(1)之间设置加载垫块(2)，单轴试验机(1)连接单轴试验机数据采集及处理系统(3)，试件(14)左侧压头(6)外部设置反力挡板(4)，反力挡板(4)通过反力挡板固定装置(5)固定，构成反力系统；试件(14)右侧压头(6)外部依次设置滚珠丝杠(8)、联轴器(15)、减速机(16)和电机(17)，且右侧的压头(6)和滚珠丝杠(8)、联轴器(15)、减速机(16)、电机(17)构成侧向加压系统，滚珠丝杠(8)处设置压力传感器(9)，减速机(16)上方设置位移传感器(10)，压力传感器(9)和位移传感器(10)通过连接线(12)与数据采集器(11)相连，数据采集器(11)连接电脑(13)；

该系统的应用方法，包括步骤如下：

S1：根据需要，选择合适规格和型号的电机(17)、减速机(16)、联轴器(15)和滚珠丝杠(8)，根据试件(14)的尺寸加工2个压头(6)，其中1个用于反力系统，另1个用于侧向加压系统，并加工连接装置；通过连接装置将电机(17)、减速机(16)、联轴器(15)、滚珠丝杠(8)和压头(6)安装在一起，即为侧向加压系统；加工一个轴向的加载垫块(2)，使用连接装置将加载垫块(2)与单轴试验机(1)的压头连接在一起；

S2：根据系统压力大小的要求加工反力挡板(4)及反力挡板固定装置(5)，将反力挡板(4)、反力挡板固定装置(5)与左侧的压头(6)连接固定在试件(14)左侧，组成反力系统；

S3：根据试件(14)的强度、位移范围选择合适量程的压力传感器(9)、位移传感器(10)，压力传感器(9)安装在滚珠丝杠(8)和右侧的压头(6)之间，位移传感器(10)通过连杆与右侧的压头(6)相连接；

S4：根据试件(14)尺寸，加工压力室(7)；

S5：根据试件(14)尺寸，加工加载垫块(2)，通过连接装置将单轴试验机(1)压头与加载垫块(2)相连接，加压过程中单轴试验机(1)压头推动加载垫块(2)对试件(14)施以轴向的压力；

S5：开始测试前，将电脑(13)控制程序打开并设定好，将试件(14)放入压力室(7)内，先进行侧向加载到设定好的力值后停止，再进行轴向加载直至试件(14)破坏；

S6：数据收集完毕，采用电脑(13)对数据进行下载，并进行数据处理和分析。

2.根据权利要求1所述的基于单轴试验机改造的充填体双轴加载系统，其特征在于：所述单轴试验机(1)为现有商用压力机，能够对混凝土、充填体材料的单轴抗压强度进行测量，并获取应力-应变曲线及峰值强度数据，单轴试验机(1)试验力范围为0～100KN。

3.根据权利要求1所述的基于单轴试验机改造的充填体双轴加载系统，其特征在于：所述加载垫块(2)用于使试件(14)尺寸适合轴向加压要求。

4.根据权利要求1所述的基于单轴试验机改造的充填体双轴加载系统，其特征在于：所述压力传感器(9)安装在右侧的压头(6)和滚珠丝杠(8)之间，实现压力测量。

5.根据权利要求1所述的基于单轴试验机改造的充填体双轴加载系统，其特征在于：所述位移传感器(10)上的连杆与右侧的压头(6)相连。

6.根据权利要求1所述的基于单轴试验机改造的充填体双轴加载系统，其特征在于：所述单轴试验机数据采集及处理系统(3)用于轴向数据的采集。