[发明专利]一种单个散粒体力学性能与细观结构同步表征的方法

权利要求书

1.一种单个散粒体力学性能与细观结构同步表征的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，试样准备：将散粒体粉碎处理成能通过筛孔为5.0mm筛子的颗粒，并剔除掉通过筛孔0.2mm筛子的细小颗粒；对于不需要粉碎处理就可以通过筛孔5.0mm筛子的散粒体，采用原样进行试验；

步骤二，试样安装：在力学载台专用的压缩试验夹具的散粒体粘贴面粘贴双面胶，将单个散粒体放置在双面胶上，起到固定作用，再将压缩试验夹具通过螺母固定到力学载台上，最后将力学载台放置在光学显微镜的载物台上；

步骤三，力学-光学显微镜组合系统参数调节：根据光学显微镜物镜倍数，调节光学显微镜物镜的工作距离和放大倍数，同时调节光源方向、对比度、采集图像所需的采集间隔、采集时间；设置力学试验系统的测试速率、采样间隔时间、压缩模式参数；

步骤四，力学-光学实时监测试验：同时点击力学载台驱动按钮和光学显微镜实时录像按钮，力学试验软件记录散粒体在压缩载荷力作用下的应力、时间、应变参数；光学显微镜实时监测不同形变状态下散粒体的细观结构形貌，待在光学显微镜下观察到试样形变完全，停止驱动按钮和光学显微镜的录像按钮；

步骤五，散粒体的压缩性能和光学图像分析：通过压缩力学试验数据，获得散粒体在压缩力作用下的力-位移曲线和应力-应变曲线，同时由光学显微镜实时记录图像；

通过压缩力学试验数据得到压缩应力、应变公式如下：

σ＝F/(π·r²)

ε＝Δl/l

上式中，σ为应力，F为散粒体压缩过程中的力，r为散粒体的半径，ε为应变，Δl为散粒体当前形变量，l是散粒体的粒径；

通过光学显微镜实时记录图像能同步获得不同形变量即不同位移时对应的光学图像；

步骤六，力学性能与细观结构同步表征：对压缩力学性能和同步获得的光学图像进行同步相关，当前位移所对应的图像序号的关系如下：

Δl＝(l/P)×(n-1)

推导出：n＝Δl/l×P+1＝ε×P+1

上式中，Δl为散粒体当前形变量即当前位移，l是散粒体的粒径即总位移，P为图像总数，n为图像序号，ε为应变；

根据散粒体的力-位移曲线、应力-应变曲线中的位移和应变，均可推断出对应的光学图像，分析其细观结构。

2.如权利要求1所述的单个散粒体力学性能与细观结构同步表征的方法，其特征在于，所述压缩试验夹具为硬铝材质，压缩试验夹具为一体式结构，包括安装端和压紧端，安装端和压紧端厚度均为5.5mm，安装端和压紧端总宽为17mm，安装端左右长度为36mm，压紧端左右长度为10mm，安装端上设有四个螺母孔，螺母孔内径4.2mm，用于固定安装在力学载台上；压紧端的端面为散粒体粘贴面，尺寸为10mm×5.5mm。

3.如权利要求2所述的单个散粒体力学性能与细观结构同步表征的方法，其特征在于，所述压缩试验夹具有两个，两个压缩试验夹具呈镜面对称固定安装在力学载台上且两个压缩试验夹具的压缩端相对，压缩过程中，两个压缩试验夹具的散粒体粘贴面相互靠近以对散粒体施压。