[发明专利]湿颗粒间液桥拉伸-压缩力学性能试验仪

权利要求书

1.一种湿颗粒间液桥拉伸-压缩力学性能试验仪，其特征在于：包括可轴向拉伸和压缩的作动系统、液桥体积控制器、基质吸力控制装置、控制系统和数据采集与图像处理系统五个部分；控制系统分别控制作动系统和液桥体积控制器，液桥体积控制器与作动系统连接，作动系统与基质吸力控制装置连接，数据采集与图像处理系统采集作动系统产生的数据；

所述作动系统包括由上至下依次设置的拉压装置、位置调节装置、上支座和下支座；

所述液桥体积控制器包括前端开口的筒体，筒体开口端安装有中心开孔的封头，筒体后端设置有动力机构，动力机构与壳体内的T型柱塞机构连接，并能带动T型柱塞机构往复移动；在筒体内侧嵌设有密封圈，使筒体、封头和T型柱塞形成独立密闭空间，当T型柱塞向上运动时即可将独立密闭空间内的液体注出；

所述筒体由两段不同内径的圆筒通过外部的套环和第二压环连接组成，前段内径小于后段内径，前段为柱筒，后段为第一导筒，套环嵌套于第一导筒和柱筒外侧，之后用第二压环固定，第一导筒内侧面沿长度方向开设有第一导槽；

所述动力机构包括第一步进电机，第一步进电机与第一轴承盒固定为一体，第一轴承盒通过第一压环和第一键环与第一导筒一端连接，第一键环嵌套于第一导筒下端外侧的凹槽内，之后用第一压环固定；

所述位置调节装置包括安装于壳体内的上下两组固定连接的齿轮齿条机构，两组齿轮齿条机构的齿条相互垂直设置；上组齿轮齿条机构的齿条与拉压装置底部固定连接，下组齿轮齿条机构的齿条与上支座固定连接，上、下支座匹配对应设置；

所述T型柱塞机构包括设置于第一导筒内且与第一步进电机输出轴通过联轴器连接的第一丝杠，第一丝杠上配套有第一丝母，第一丝母的侧面上固定有第一导键，第一导键嵌入到第一导槽中，并能沿第一导槽往复移动，第一丝母在第一导筒中竖向运动时不会随第一丝杠旋转；第一丝母与T型柱塞的大头端固定连接，T型柱塞内部开有盲孔，盲孔的开口朝向T型柱塞的大头端，盲孔的直径大于第一丝杠的外径，能保证第一丝杠在盲孔中自由运动；T型柱塞的大头端外径大于T型柱塞的内径小于第一导筒的内径，大头端位于第一导筒内，T型柱塞其余部分位于柱筒内；

所述拉压装置包括第二导筒，第二导筒一端通过第四压环和第三键环与第二轴承盒连接，第三键环嵌套于第二导筒上端外侧的凹槽内，之后用第四压环固定；第二轴承盒与第二步进电机固定为一体；第一导筒内侧面沿长度方向开设有第二导槽；第一导筒的另一端安装有封环，封环嵌于第二导筒内侧，之后用第五压环固定；第二步进电机的输出轴通过联轴器与第二丝杠连接，第二丝杠配套有第二丝母，第二丝母的侧面上固定有第二导键，第二导键嵌入到第二导槽中，并能沿第二导槽往复移动，第二丝母在第二导筒中竖向运动时不会随第二丝杠旋转；第二丝母上安装有拉杆，拉杆穿过封环与位置调节装置连接。

2.根据权利要求1所述的湿颗粒间液桥拉伸-压缩力学性能试验仪，其特征在于：所述封头通过第二键环和第三压环安装于柱筒前端，第二键环嵌套于柱筒上端外侧的凹槽内，之后用第三压环固定。

3.根据权利要求1所述的湿颗粒间液桥拉伸-压缩力学性能试验仪，其特征在于：上组齿轮齿条机构包括相啮合的第一齿轮和第一齿条，第一齿轮固定于第一旋钮上，第一旋钮支撑安装于壳体上的纵向槽中，并能沿纵向槽往复移动；

下组齿轮齿条机构包括相啮合的第二齿轮和第二齿条，第二齿轮固定于第二旋钮上，第二旋钮支撑安装于壳体上的横向槽中，并能沿横向槽往复移动；

第一齿条和第二齿条固定连接；第一齿条与拉压装置的拉杆连接，第二齿条底部与上支座固定连接。

4.根据权利要求1所述的湿颗粒间液桥拉伸-压缩力学性能试验仪，其特征在于：所述上支座为一上下端密封的桶体，且上下端面以及相对的侧面上分别设有开口，上端开口为排气口，排气口上安装有第三截止阀；下端开口用于安装上颗粒，并向上颗粒注入液体；左右侧开口分别通过管路与液桥体积控制器和基质吸力控制装置连通，且管路上设置有阀门。

5.根据权利要求4所述的湿颗粒间液桥拉伸-压缩力学性能试验仪，其特征在于：所述基质吸力控制装置包括升降台，升降台上设置有烧杯，升降台一侧设置有量筒，量筒和烧杯分别通过管路与上支座的一侧面开口连通，管路上设置有阀门。

6.根据权利要求1所述的湿颗粒间液桥拉伸-压缩力学性能试验仪，其特征在于：所述数据采集和图像处理系统包括计算机、高精度天平和两个工业电子显微镜，高精度天平和两个工业电子显微镜均通过数据线与数据采集与计算机连接，高精度天平上置有下支座，下支座为倒T型结构，其竖直部分中心开有用于放置下颗粒的竖向盲孔；两个工业电子显微镜分别对应设置于上下支座之间的测试颗粒的正面与侧面，观察颗粒位置并用位置调节装置使两颗粒对中，以形成对称性好、不影响试验初始条件的液桥。