專利名稱：一種直剪儀數(shù)據(jù)自動(dòng)采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種直剪儀，尤其是一種適用于剪切應(yīng)力和剪切應(yīng)變數(shù)據(jù)的直剪儀數(shù)據(jù)自動(dòng)采集裝置。
背景技術(shù)：
直剪儀是一種用于測(cè)定土體試樣在靜荷載條件下的抗剪切強(qiáng)度的儀器。常用的直剪儀主要由剪切盒及導(dǎo)軌、垂直加載裝置、剪切力施加裝置、讀數(shù)儀表、附件等構(gòu)成，示意圖見圖1。傳統(tǒng)的直剪儀通過在鋼環(huán)5內(nèi)安裝千分表，試驗(yàn)時(shí)由專門人員在固定時(shí)間間隔內(nèi)不斷記錄千分表讀數(shù)來測(cè)定由于剪切力引起的鋼環(huán)5的變形，進(jìn)而通過事先標(biāo)定好的鋼環(huán)系數(shù)來反算剪切力值；同時(shí)在試驗(yàn)時(shí)分別記錄開始剪切和結(jié)束剪切時(shí)間以及剪切電機(jī)的速度，然后通過電機(jī)速度以及加載時(shí)間來計(jì)算剪切應(yīng)變值?？梢钥闯觯瑐鹘y(tǒng)的直剪儀在數(shù)據(jù)記錄過程中存在著極大的不便，首先，由于試驗(yàn)過程中千分表的讀數(shù)處于動(dòng)態(tài)變化過程，采用人工讀數(shù)的方法既增加了試驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差，同時(shí)增加了試驗(yàn)操作人員的工作量，一般需要兩個(gè)人配合完成。其次，由于試驗(yàn)剛開始時(shí)可能剪切盒與加載電機(jī)、剪切盒與鋼環(huán)5之間存在一定間隙，以及儀器長(zhǎng)期使用導(dǎo)致電機(jī)老化等原因，導(dǎo)致通過試驗(yàn)開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間以及電機(jī)速度來計(jì)算剪切應(yīng)變值的方法計(jì)算得到的應(yīng)變值不能反映真實(shí)的應(yīng)變值。因此所測(cè)得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)與實(shí)際值偏差較大。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服已有技術(shù)中的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、直剪儀測(cè)量數(shù)據(jù)誤差小、使用效果好的直剪儀數(shù)據(jù)自動(dòng)采集裝置。本實(shí)用新型的直剪儀數(shù)據(jù)自動(dòng)采集裝置，包括計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集器、上剪切盒、下剪切盒、鋼環(huán)、應(yīng)力位移計(jì)、應(yīng)變位移計(jì)，所述的應(yīng)變位移計(jì)通過底座固定于直剪儀上的固定支架與下剪切盒緊密接觸，應(yīng)力位移計(jì)通過連接件與鋼環(huán)緊密接觸，鋼環(huán)與上剪切盒緊密接觸，應(yīng)力位移計(jì)和應(yīng)變位移計(jì)通過導(dǎo)線與數(shù)據(jù)采集器連接，數(shù)據(jù)采集器通過數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)連接。所述的連接件包括左右夾塊、固定左右夾塊的螺栓，左右夾塊的上部對(duì)稱設(shè)有與應(yīng)力位移計(jì)的探頭相連的上接觸槽，左右夾塊的下部對(duì)稱設(shè)有與鋼環(huán)的連接桿上相連的下接觸槽。有益效果:本實(shí)用新型可在不改動(dòng)直剪儀結(jié)構(gòu)的前提下安裝數(shù)據(jù)自動(dòng)采集裝置，能方便用于常規(guī)直剪儀、應(yīng)變控制式四聯(lián)直剪儀等直剪儀上。數(shù)據(jù)采集器采集試驗(yàn)過程中應(yīng)力位移計(jì)和應(yīng)變位移計(jì)的電阻值，并將數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)中，通過事先標(biāo)定鋼環(huán)的系數(shù)、應(yīng)力位移計(jì)和應(yīng)變位移計(jì)的電阻-位移關(guān)系，結(jié)合數(shù)據(jù)采集器采集到的應(yīng)力位移計(jì)和應(yīng)變位移計(jì)的電阻值，可以計(jì)算得到精確的剪切應(yīng)力值和剪切應(yīng)變值。具有如下優(yōu)點(diǎn):1、通過數(shù)據(jù)采集器采集數(shù)據(jù)并自動(dòng)傳送到計(jì)算機(jī)上保存，減少了試驗(yàn)人員的工作量，提聞了試驗(yàn)效率。[0008]2、通過應(yīng)力位移計(jì)和應(yīng)變位移計(jì)采集試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并通過相關(guān)換算得到剪切應(yīng)力值和剪切應(yīng)變值，由于位移計(jì)具有較高的靈敏度，增加了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確度，克服了人工讀數(shù)引起的試驗(yàn)誤差。3、傳統(tǒng)的直剪應(yīng)變計(jì)算方法依賴于電機(jī)速度，電機(jī)由于長(zhǎng)期使用，其設(shè)定速度值會(huì)產(chǎn)生變化，本實(shí)用新型的直剪應(yīng)變值采用位移計(jì)測(cè)量直剪應(yīng)變值，避免了因電機(jī)原因引起的測(cè)試誤差。

圖1為本實(shí)用新型的平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型的鋼環(huán)內(nèi)部應(yīng)變位移計(jì)俯視結(jié)構(gòu)圖；圖4為本實(shí)用新型的鋼環(huán)內(nèi)部應(yīng)變位移計(jì)仰視結(jié)構(gòu)圖；圖5為本實(shí)用新型的應(yīng)變傳感器俯視結(jié)構(gòu)圖；圖6為本實(shí)用新型的應(yīng)變傳感器仰視結(jié)構(gòu)圖；圖7為本實(shí)用新型的連接件結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步的描述:圖1圖2所示，本實(shí)用新型的直剪儀數(shù)據(jù)自動(dòng)化采集裝置，包括計(jì)算機(jī)1、數(shù)據(jù)采集器2、上剪切盒3、下剪切盒4、鋼環(huán)5、應(yīng)力位移計(jì)6、應(yīng)變位移計(jì)7、固定支架8及連接件9，所述的應(yīng)力位移計(jì)6通過連接件9與鋼環(huán)5緊密連接，且應(yīng)力位移計(jì)6探頭方向與剪切力作用方向的鋼環(huán)5表面及上剪切盒3側(cè)面垂直，應(yīng)變位移計(jì)7通過固定支架8與下剪切盒4緊密連接且其探頭方向與下剪切盒剪切位移發(fā)生方向同向。試驗(yàn)時(shí)，由于剪切應(yīng)力弓I起鋼環(huán)5變形，鋼環(huán)5變形導(dǎo)致應(yīng)力位移計(jì)6電阻值發(fā)生變化，同時(shí)由于剪切位移引起下剪切盒4發(fā)生位移，導(dǎo)致應(yīng)變位移計(jì)7的電阻值發(fā)生變化，應(yīng)力位移計(jì)6和應(yīng)變位移計(jì)7的電阻值變化經(jīng)數(shù)據(jù)采集器2實(shí)時(shí)測(cè)量并傳送至計(jì)算機(jī)I儲(chǔ)存。由事先標(biāo)定的鋼環(huán)5的鋼環(huán)系數(shù)、應(yīng)力位移計(jì)6的電阻-位移關(guān)系、應(yīng)變位移計(jì)7的電阻-位移關(guān)系可以計(jì)算得到精確的剪切應(yīng)力值和剪切應(yīng)變值。圖3、圖4、圖7所示，應(yīng)力位移計(jì)6的探頭的外保護(hù)殼夾于連接件9的上接觸槽10中，連接件9的下接觸槽11夾于鋼環(huán)5的連接桿上，連接件經(jīng)中間螺栓12固定，連接時(shí)保證應(yīng)力位移計(jì)6垂直于相對(duì)的上剪切盒3的側(cè)面且其探頭與鋼環(huán)5表面緊密接觸。圖5、圖6所示，固定支架8底座和兩根連接桿組成，固定支架底座連接于直剪儀面板上，應(yīng)變位移計(jì)7的探頭保護(hù)殼與固定支架8連接桿經(jīng)連接頭連接于一起，調(diào)整固定支架8的兩根連接桿的方向及長(zhǎng)短使得應(yīng)變位移計(jì)7的探頭與下剪切盒4緊密接觸，且保證探頭垂直于下剪切盒4位移方向的側(cè)面。工作過程:標(biāo)定鋼環(huán)5的鋼環(huán)系數(shù)、應(yīng)力位移計(jì)6及應(yīng)變位移計(jì)7的電阻-位移關(guān)系；安數(shù)據(jù)自動(dòng)采集裝置于直剪儀上，調(diào)整剪切盒位移，裝入剪切試樣。連接數(shù)據(jù)采集器2的電源，并將其與計(jì)算機(jī)I連接。利用數(shù)據(jù)采集器2采集數(shù)據(jù)，待采集到的數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，開始剪切試樣。剪切完畢后，保存采集到的數(shù)據(jù)；利用鋼環(huán)5的鋼環(huán)系數(shù)、應(yīng)力位移計(jì)6及應(yīng)變位移計(jì)7的電阻-位移關(guān)系以及試驗(yàn)過程中采集的數(shù)據(jù)即可求得試樣的剪切應(yīng)力和剪切應(yīng)變。
權(quán)利要求1.一種直剪儀數(shù)據(jù)自動(dòng)采集裝置，包括計(jì)算機(jī)(I)、數(shù)據(jù)采集器(2)、上剪切盒(3)、下剪切盒(4)、鋼環(huán)(5)、應(yīng)力位移計(jì)(6)、應(yīng)變位移計(jì)(7)，其特征在于:所述的應(yīng)變位移計(jì)(7)通過底座固定于直剪儀上的固定支架(8)與下剪切盒(4)緊密接觸，應(yīng)力位移計(jì)(6)通過連接件(9)與鋼環(huán)(5)緊密接觸，鋼環(huán)(5)與上剪切盒(3)緊密接觸，應(yīng)力位移計(jì)(6)和應(yīng)變位移計(jì)(7 )通過導(dǎo)線與數(shù)據(jù)采集器(2 )連接，數(shù)據(jù)采集器(2 )通過數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)(I)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直剪儀數(shù)據(jù)自動(dòng)采集裝置，其特征在于:所述的連接件(9)包括左右夾塊、固定左右夾塊的螺栓(12)，左右夾塊的上部對(duì)稱設(shè)有與應(yīng)力位移計(jì)(6)的探頭相連的上接觸槽(10)，左右夾塊的下部對(duì)稱設(shè)有與鋼環(huán)(5)的連接桿上相連的下接觸槽(11)。
專利摘要一種直剪儀數(shù)據(jù)自動(dòng)采集裝置，包括計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集器、上剪切盒、下剪切盒、鋼環(huán)、應(yīng)力位移計(jì)、應(yīng)變位移計(jì)、固定支架及連接件。所述鋼環(huán)與上剪切盒連接，應(yīng)力位移計(jì)通過連接件固定在鋼環(huán)內(nèi)且其探頭與鋼環(huán)接觸；應(yīng)變位移計(jì)通過固定支架與下剪切盒接觸。利用所述應(yīng)力位移計(jì)和應(yīng)變位移計(jì)分別測(cè)定由于鋼環(huán)變形和下剪切盒位移引起的位移計(jì)電阻值變化，通過所述數(shù)據(jù)采集器采集數(shù)據(jù)并傳送到計(jì)算機(jī)中，結(jié)合所述鋼環(huán)及位移計(jì)的標(biāo)定公式經(jīng)計(jì)算可以得到剪切應(yīng)力值和應(yīng)變值。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了直剪儀數(shù)據(jù)采集的自動(dòng)化，減少了人工讀數(shù)的誤差及工作量，提高了試驗(yàn)效率和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。
文檔編號(hào)G01N3/06GK202947927SQ20122067534
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者李瑞林, 陳國舟, 周國慶, 姜雄, 王英杰, 張嘉睿 申請(qǐng)人:中國礦業(yè)大學(xué)