一種飽和土應(yīng)力路徑全自動(dòng)三軸試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種飽和土應(yīng)力路徑全自動(dòng)三軸試驗(yàn)系統(tǒng),它包括:壓力室(1),計(jì)算機(jī)(2)、軸力體積控制器(3)、圍壓體積控制器(4)、反壓體積控制器(5)、數(shù)據(jù)采集盒(6)和與計(jì)算機(jī)(2)相連的壓力體積控制系統(tǒng)。本發(fā)明所述的三軸試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理,操作方便,自動(dòng)化程度高,穩(wěn)定性好,可精確控制土體的復(fù)雜應(yīng)力路徑。
【專利說(shuō)明】一種飽和土應(yīng)力路徑全自動(dòng)三軸試驗(yàn)系統(tǒng)
所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種測(cè)試飽和土變形、強(qiáng)度特性的試驗(yàn)儀器,尤其涉及一種能精確模擬土體應(yīng)力路徑,能自動(dòng)處理試驗(yàn)數(shù)據(jù),實(shí)時(shí)生成試驗(yàn)圖表的三軸試驗(yàn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]三軸儀是用于測(cè)試土體變形、強(qiáng)度特性的土工試驗(yàn)儀器,考慮土體真實(shí)應(yīng)力路徑的三軸試驗(yàn)?zāi)軌蚪⒎从吃煌馏w真實(shí)力學(xué)行為的本構(gòu)關(guān)系,對(duì)于科學(xué)研究以及土木工程設(shè)計(jì)具有重大意義。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)的三軸儀自動(dòng)化程度很低,有的完全依靠手動(dòng)操作,模擬應(yīng)力路徑的功能差,甚至不具備這樣的功能。例如應(yīng)變控制式三軸儀,由于試驗(yàn)土樣的豎向最大主應(yīng)力完全依賴于圍壓和土樣豎向應(yīng)變速率,所以無(wú)法模擬土樣的應(yīng)力路徑。常規(guī)的應(yīng)力控制式三軸儀使用砝碼施加軸向力,受限于加載方式和自動(dòng)化低,只能模擬簡(jiǎn)單的應(yīng)力路勁。
[0004]經(jīng)過(guò)專利文獻(xiàn)檢索,現(xiàn)有技術(shù)在應(yīng)力路徑和試驗(yàn)自動(dòng)化方面對(duì)常規(guī)三軸儀做了一些有益的探索和改進(jìn),例如:(1) 一種應(yīng)力路徑自動(dòng)控制三軸儀(中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?201110253505.5),將常規(guī)應(yīng)變控制式三軸儀的軸向加壓系統(tǒng)換成由微機(jī)控制的氣壓加壓系統(tǒng),從而實(shí)現(xiàn)了應(yīng)力控制式三軸儀的功能,但是受到氣壓加載能力和控制靈活性的限制,難以模擬復(fù)雜的應(yīng)力路徑。(2)—種基于拉壓扭剪耦合的應(yīng)力路徑三軸儀(中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?201310064907.X),軸向荷載通過(guò)電動(dòng)機(jī)以及軸向傳動(dòng)絲杠來(lái)施加,對(duì)于土樣豎向變形速率較大的情況軸向荷載的可控性較差,因此能夠模擬的應(yīng)力路徑十分有限。(3)—種應(yīng)力路徑全自動(dòng)液壓伺服控制式剛?cè)嵝远喙δ苋S儀(中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?201210315390.2),雖然實(shí)現(xiàn)了伺服液壓控制應(yīng)力路徑,但是由于軸向荷載采用的是反力架豎向加載,并且將荷重傳感器置于壓力室外部,會(huì)導(dǎo)致施加于土樣的軸向力無(wú)法消除傳力桿摩擦力的影響,試驗(yàn)精確度不高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的以下不足:
(1)現(xiàn)有三軸儀不能精確控制土體的復(fù)雜應(yīng)力路徑出種應(yīng)力路徑);
(2)僅僅實(shí)現(xiàn)元器件操作的自動(dòng)化,試驗(yàn)過(guò)程控制仍舊依靠手動(dòng)操作(閉環(huán)伺服控制),無(wú)法自動(dòng)處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可視化。
[0006]本發(fā)明提供一種自動(dòng)化程度高,可精確控制土體的復(fù)雜應(yīng)力路徑出種應(yīng)力路徑)的飽和土應(yīng)力路徑全自動(dòng)三軸試驗(yàn)系統(tǒng)。
[0007]技術(shù)方案:為了實(shí)現(xiàn)以上目的,本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
一種飽和土應(yīng)力路徑全自動(dòng)三軸試驗(yàn)系統(tǒng),它包括:壓力室,計(jì)算機(jī)、軸力體積控制器、圍壓體積控制器、反壓體積控制器、數(shù)據(jù)采集盒和與計(jì)算機(jī)相連的壓力體積控制系統(tǒng);所述的計(jì)算機(jī)、軸力體積控制器、圍壓體積控制器、反壓體積控制器和數(shù)據(jù)采集盒通過(guò)通訊串口串聯(lián); 所述的壓力室包括基座、安裝在基座上有機(jī)玻璃筒、連接螺桿,安裝在有機(jī)玻璃筒上的頂板,所述頂板連接有連接桿,連接桿與機(jī)玻璃筒內(nèi)的水下荷重傳感器相連,水下荷重傳感器下端依次與試樣帽和拉伸帽相連;
所述的軸向體積控制器的出水口和壓力室基座的基座進(jìn)水口相連;
所述的圍壓體積控制器的出水口和壓力室的注水口相連;
所述的反壓體積控制器的出水口和壓力室的反壓進(jìn)水口相連;
所述的壓力室底板側(cè)面的排水口連接有孔隙水壓力傳感器,壓力室的基座的懸臂梁上安裝有軸向位移傳感器;
所述的孔隙水壓力傳感器、水下荷重傳感器和軸向位移傳感器的數(shù)據(jù)線接口分別與數(shù)據(jù)采集盒的采集端口相連。
[0008]作為優(yōu)選方案,以上所述的飽和土應(yīng)力路徑全自動(dòng)三軸試驗(yàn)系統(tǒng),所述的軸力體積控制器、圍壓體積控制器和反壓體積控制器均包括控制面板和依次相連的啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)、減速器、帶動(dòng)聯(lián)軸器、絲杠與活塞,所述的活塞安裝在水缸中。所述軸力體積控制器、圍壓體積控制器、反壓體積控制器,通過(guò)電機(jī)和減速機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠,從而推動(dòng)水缸活塞輸出壓力。滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)的角度和圈數(shù)能夠精確計(jì)算水缸中水體積的變化,精度為0.0Olml0
[0009]作為優(yōu)選方案,以上所述的飽和土應(yīng)力路徑全自動(dòng)三軸試驗(yàn)系統(tǒng),所述的基座包括包括上螺桿、下螺桿、連接上螺桿和下螺桿的螺桿連接套,下螺桿外設(shè)有下螺桿隔套,下螺桿貫穿懸臂梁,懸臂梁由螺桿連接套和下螺桿隔套夾緊,所述的下螺桿的下端安裝有下活塞,下膜片安裝在下活塞和密封螺母之間,且下膜片的邊耳固定在壓力室基座的內(nèi)壁上,所述的下膜片與壓力室基座底部形成一個(gè)與基座進(jìn)水口連通的小空腔,所述的上螺桿的上端安裝上活塞,上膜片安裝在上活塞和試樣座活塞之間,上膜片的邊耳固定在壓力室基座的內(nèi)壁上,試驗(yàn)座活塞的頂面安裝有試樣座和試樣座底板,試驗(yàn)座活塞外周安裝有下封板。
[0010]作為優(yōu)選方案,以上所述的飽和土應(yīng)力路徑全自動(dòng)三軸試驗(yàn)系統(tǒng),所述的壓力體積控制系統(tǒng)由微機(jī)控制,壓力體積控制系統(tǒng)包括中央控制器、2通道16位A/D轉(zhuǎn)換器、薄膜按鍵控制單元、LCD顯示單元、電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元、液壓傳感器測(cè)量單元、限位開(kāi)關(guān)單元、串口通信單元。
[0011]作為優(yōu)選方案,以上所述的飽和土應(yīng)力路徑全自動(dòng)三軸試驗(yàn)系統(tǒng),所述的數(shù)據(jù)采集盒包括8通道16位A/D轉(zhuǎn)換器、中央控制器、串口通信,16位A/D轉(zhuǎn)換器的通道與檢測(cè)傳感器接口。
[0012]以上所述的飽和土應(yīng)力路徑全自動(dòng)三軸試驗(yàn)系統(tǒng),所述的軸力體積控制器的壓力輸出范圍為0?3Mpa,采用金屬T型三通三向閥門(mén)控制壓力輸出,其耐壓值范圍為-1OMpa?1Mpa。
[0013]所述圍壓體積控制器的壓力輸出范圍為(T2Mpa,采用金屬T型三通三向閥門(mén)控制壓力輸出,其耐壓值范圍為-1OMpa?lOMpa。
[0014]所述反壓體積控制器的壓力輸出范圍為(T2Mpa,采用金屬T型三通三向閥門(mén)控制壓力輸出,其耐壓值范圍為-1OMpa?lOMpa。
[0015]所述孔隙水壓力傳感器為壓阻式傳感器,量程為:(T2Mpa,精度為lkPa。
[0016]所述水下荷重傳感器量程為:(TlOkN,精度為IN。
[0017]所述位移傳感器為數(shù)顯千分表所述位移傳感器,量程為:(T50mm,精度為0.003mm,分辨率 0.0001mm。
[0018]在試驗(yàn)系統(tǒng)的控制上,用戶通過(guò)控制面板選擇試驗(yàn)類型(可以設(shè)置多級(jí)試驗(yàn)階段),輸入試驗(yàn)所需的所有參數(shù)和試驗(yàn)結(jié)束條件參數(shù)(包括該階段試驗(yàn)時(shí)間、該級(jí)試驗(yàn)結(jié)束后各控制器如何工作等參數(shù)設(shè)置),用戶輸入完畢,三軸試驗(yàn)系統(tǒng)就可以全自動(dòng)的進(jìn)行所有試驗(yàn)步驟,實(shí)時(shí)采集試驗(yàn)數(shù)據(jù),實(shí)時(shí)保存并計(jì)算試驗(yàn)所需各類參數(shù)數(shù)據(jù),顯示6種各類試驗(yàn)曲線圖(用戶可自行設(shè)置)。試驗(yàn)系統(tǒng)全自動(dòng)控制的原理如圖4所示。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比,本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明采用閉環(huán)控制的水壓力體積控制系統(tǒng),軸壓、反壓和圍壓自身實(shí)現(xiàn)伺服控制加載,而且整個(gè)系統(tǒng)又可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)伺服控制。
[0020]2、采用基座底部進(jìn)水施加試樣軸壓,應(yīng)用水下荷重傳感器采集軸壓,軸壓控制更精確。
[0021]3、采用拉伸帽結(jié)合試樣帽為試樣施加軸壓,能夠模擬任意應(yīng)力路徑,能夠進(jìn)行低頻循環(huán)試驗(yàn)。
[0022]4、計(jì)算機(jī)、軸力體積控制器、圍壓體積控制器、反壓體積控制器形成大閉合回路控制,三個(gè)水壓力體積控制器各自又形成獨(dú)立的閉環(huán)回路控制,數(shù)據(jù)采集精度和控制精度更聞。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是飽和土應(yīng)力路徑全自動(dòng)三軸試驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2是拉伸帽和試樣帽剖面圖。
[0025]圖3是三軸壓力室基座剖面圖。
[0026]圖4是試驗(yàn)系統(tǒng)原理圖。
[0027]圖5是試驗(yàn)系統(tǒng)邏輯圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例,進(jìn)一步闡明本發(fā)明,應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍,在閱讀了本發(fā)明之后,本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0029]如圖1至圖3所示,一種飽和土應(yīng)力路徑全自動(dòng)三軸試驗(yàn)系統(tǒng),它包括:壓力室
(1),計(jì)算機(jī)(2)、軸力體積控制器(3)、圍壓體積控制器(4)、反壓體積控制器(5)、數(shù)據(jù)采集盒(6)和與計(jì)算機(jī)(2)相連的壓力體積控制系統(tǒng);
所述的計(jì)算機(jī)(2)、軸力體積控制器(3)、圍壓體積控制器(4)、反壓體積控制器(5)、數(shù)據(jù)采集盒(6)通過(guò)通訊串口串聯(lián);
所述的壓力室(I)包括基座(17)、安裝在基座(17)上有機(jī)玻璃筒(14)、連接螺桿(13),安裝在有機(jī)玻璃筒(14)上的頂板(8 ),所述頂板(8 )連接有連接桿(7 ),連接桿(7 )與機(jī)玻璃筒(14)內(nèi)的水下荷重傳感器(9)相連,水下荷重傳感器(9)下端依次與試樣帽(11)和拉伸帽(10)相連;
所述的軸向體積控制器(3 )的出水口( 23 )和壓力室(I)基座(17 )的基座進(jìn)水口( 18 )相連; 所述的圍壓體積控制器(4)的出水口(22)和壓力室(I)的注水口(19)相連;
所述的反壓體積控制器(5)的出水口(21)和壓力室(I)的反壓進(jìn)水口(20)相連;所述的壓力室(I)底板側(cè)面的排水口連接有孔隙水壓力傳感器(15),壓力室(I)的基座(17)的懸臂梁(42)上安裝有軸向位移傳感器(16);
所述的孔隙水壓力傳感器(15)、水下荷重傳感器(9)和軸向位移傳感器(16)的數(shù)據(jù)線接口分別與數(shù)據(jù)采集盒的采集端口相連。
[0030]以上所述的飽和土應(yīng)力路徑全自動(dòng)三軸試驗(yàn)系統(tǒng),所述的軸力體積控制器(3)、圍壓體積控制器(4)和反壓體積控制器(5)均包括控制面板(30)和依次相連的啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)
(24)、減速器(25)、帶動(dòng)聯(lián)軸器(26)、絲杠(27)與活塞28,所述的活塞28安裝在水缸(29)中。
[0031]以上所述的飽和土應(yīng)力路徑全自動(dòng)三軸試驗(yàn)系統(tǒng),所述的基座(17)包括包括上螺桿(39)、下螺桿(41 )、連接上螺桿(39)和下螺桿(41)的螺桿連接套(40),下螺桿(41)外設(shè)有下螺桿隔套(43),下螺桿(41)貫穿懸臂梁(42),懸臂梁(42)由螺桿連接套(40)和下螺桿隔套(43)夾緊,所述的下螺桿(41)的下端安裝有下活塞(45),下膜片(44)安裝在下活塞(45)和密封螺母(46)之間,且下膜片(44)的邊耳固定在壓力室基座(17)的內(nèi)壁上,所述的下膜片(44)與壓力室基座(17)底部形成一個(gè)與基座進(jìn)水口( 18)連通的小空腔,所述的上螺桿(39 )的上端安裝上活塞(38 ),上膜片(37 )安裝在上活塞(38 )和試樣座活塞(36 )之間,上膜片(37)的邊耳固定在壓力室基座(17)的內(nèi)壁上,試驗(yàn)座活塞(36)的頂面安裝有試樣座(47 )和試樣座底板(34),試驗(yàn)座活塞(36 )外周安裝有下封板(35 )。
[0032]以上所述的飽和土應(yīng)力路徑全自動(dòng)三軸試驗(yàn)系統(tǒng),所述的壓力體積控制系統(tǒng)由微機(jī)控制,壓力體積控制系統(tǒng)包括中央控制器、2通道16位A/D轉(zhuǎn)換器、薄膜按鍵控制單元、IXD顯示單元、電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元、液壓傳感器測(cè)量單元、限位開(kāi)關(guān)單元、串口通信單元。
[0033]以上所述的飽和土應(yīng)力路徑全自動(dòng)三軸試驗(yàn)系統(tǒng),所述的數(shù)據(jù)采集盒(6)包括8通道16位A/D轉(zhuǎn)換器、中央控制器、串口通信,16位A/D轉(zhuǎn)換器的通道與檢測(cè)傳感器接口。
[0034]本發(fā)明所述的飽和土應(yīng)力路徑全自動(dòng)三軸試驗(yàn)系統(tǒng),壓力體積控制器的工作方式。軸力體積控制器(3)、圍壓體積控制器(4)和反壓體積控制器(5)根據(jù)用戶在計(jì)算機(jī)(2)或控制面板(30 )中設(shè)定的水壓力,從串行接口獲得電信號(hào),通過(guò)啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)(24 )和減速器(25 ),帶動(dòng)聯(lián)軸器(26 )使得絲杠(27 )能夠精確地旋轉(zhuǎn)一定的圈數(shù)或角度,推動(dòng)水缸(29 )中的活塞(28)產(chǎn)生水壓力。
[0035]三軸壓縮和三軸拉伸試驗(yàn)過(guò)程中,將飽和土試樣(12)安裝在試樣座(47)上,試樣
(12)頂面依次安裝試樣帽(11)和拉伸帽(10)。拉伸帽(10)上端通過(guò)螺孔與水下荷載傳感器(9)連接,下端與試樣帽(11)密封連接。上膜片(37)密封性和耐壓性很好,壓力室頂板
(8)、有機(jī)玻璃筒(14)、下封板(35)安裝好以后,壓力室(I)完全密封。通過(guò)注水口(19)能夠?yàn)樵嚇?12)提供圍壓。
[0036]當(dāng)軸力體積控制器(3)內(nèi)的水通過(guò)基座進(jìn)水口(18)進(jìn)入下膜片(44)下部的空腔時(shí),向上推動(dòng)壓力室基座(17 )中間的豎向活動(dòng)構(gòu)件(上螺桿(39 )、下螺桿(41)、連接上螺桿(39 )和下螺桿(41)的螺桿連接套(40 ),下螺桿隔套(43 )),試樣座(47 )推動(dòng)試樣(12 )向上壓縮,進(jìn)行三軸壓縮試驗(yàn)。當(dāng)軸力體積控制器(3)內(nèi)活塞回退,下膜片(44)下部空腔中的水通過(guò)基座進(jìn)水口( 18 )流出,壓力室基座(17 )中間的豎向活動(dòng)構(gòu)件向下移動(dòng)。由于試樣(12 )的頂面安裝了拉伸帽(10),能夠確保試樣(12)的頂面位置不變,試樣(12)隨試樣座(47)的下移受到拉伸,進(jìn)行三軸拉伸試驗(yàn)。
[0037]試樣軸向荷載的采集,由于壓力室基座(17)內(nèi)部安裝了上膜片(37)、下膜片
(44),因此在軸向荷載施加過(guò)程中,(上螺桿(39)、下螺桿(41)、螺桿連接套(40)和下螺桿隔套(43)構(gòu)成的豎向活動(dòng)構(gòu)件與壓力室基座(17)內(nèi)壁的摩擦非常小,可確保軸向荷載施加的準(zhǔn)確度。軸向荷載的自動(dòng)采集依靠安裝于連接桿(7)的水下荷重傳感器(9)。
[0038]連接桿(7)在試樣(12)安裝完畢以后可以通過(guò)緊固密封機(jī)構(gòu)與壓力室頂板(8)牢固連接,荷重傳感器(9)的數(shù)據(jù)采集線從連接桿(7)的中間引出到壓力室(I)的外面,通過(guò)水下荷重傳感器(9)采集試樣(12)的軸向荷載能夠完全消除連接桿(7)與壓力室頂板(8)之間的摩擦力,從而可保證軸向荷載采集的精確度。
[0039]本發(fā)明所涉及的全自動(dòng)應(yīng)力路徑三軸儀由三軸壓力室、三個(gè)微機(jī)控制的壓力體積控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集盒、計(jì)算機(jī)和相應(yīng)軟件組成。壓力體積控制系統(tǒng)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件控制加載。整個(gè)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)控制,可設(shè)置摸擬各種復(fù)雜的應(yīng)力路徑,可模擬低頻循環(huán)加載,并自動(dòng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與處理、參數(shù)的計(jì)算以及圖形的繪制,整個(gè)系統(tǒng)是閉環(huán)回路。
[0040]本發(fā)明所述的飽和土應(yīng)力路徑全自動(dòng)三軸試驗(yàn)系統(tǒng),如圖4所示,試驗(yàn)運(yùn)行指令(注水、排水、加壓)通過(guò)薄膜按鍵輸入中央控制器,中央控制器控制步進(jìn)電機(jī)的速度及轉(zhuǎn)向,啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換,A/D轉(zhuǎn)換器將采集到的壓力、位移、荷重傳感器、軸力的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)發(fā)送給中央控制器,同時(shí)將采集到的壓力與設(shè)置的目標(biāo)壓力值不斷比較,不斷反饋逐漸向目標(biāo)值逼近,并將采集到的傳感器的值用LCD顯示屏顯示。
[0041]如圖5所示,開(kāi)始試驗(yàn)前,打開(kāi)電源控制開(kāi)關(guān),實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入初始化,進(jìn)行系統(tǒng)自檢,獲取傳感器初始數(shù)據(jù),等待試驗(yàn)開(kāi)始指令。一旦接到實(shí)驗(yàn)開(kāi)始指令,系統(tǒng)讀取輸入?yún)?shù),控制三個(gè)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),系統(tǒng)記錄驅(qū)動(dòng)電機(jī)推動(dòng)升降機(jī)主軸運(yùn)行位移量,同時(shí)將荷重傳感器、孔隙水壓力傳感器和位移傳感器采集的數(shù)據(jù),經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后反饋給定時(shí)監(jiān)測(cè)與校正模塊,并在LCD屏幕顯示出來(lái),系統(tǒng)記錄并儲(chǔ)存運(yùn)行數(shù)據(jù)。
[0042]以上所述,僅為本發(fā)明最佳具體實(shí)施方法,但本發(fā)明的構(gòu)造特征并不局限于此,任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員,在本發(fā)明領(lǐng)域內(nèi),可輕易思及的變化或修飾,皆可涵蓋在權(quán)利要求范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種飽和土應(yīng)力路徑全自動(dòng)三軸試驗(yàn)系統(tǒng),其特征在于,它包括:壓力室(1),計(jì)算機(jī)(2)、軸力體積控制器(3)、圍壓體積控制器(4)、反壓體積控制器(5)、數(shù)據(jù)采集盒(6)和與計(jì)算機(jī)(2)相連的壓力體積控制系統(tǒng); 所述的計(jì)算機(jī)(2)、軸力體積控制器(3)、圍壓體積控制器(4)、反壓體積控制器(5)、數(shù)據(jù)采集盒(6)通過(guò)通訊串口串聯(lián); 所述的壓力室(I)包括基座(17)、安裝在基座(17)上有機(jī)玻璃筒(14)、連接螺桿(13),安裝在有機(jī)玻璃筒(14)上的頂板(8),所述頂板(8)連接有連接桿(7),連接桿(7)與機(jī)玻璃筒(14)內(nèi)的水下荷重傳感器(9)相連,水下荷重傳感器(9)下端依次與試樣帽(11)和拉伸帽(10)相連; 所述的軸向體積控制器(3 )的出水口( 23 )和壓力室(I)基座(17 )的基座進(jìn)水口( 18 )相連; 所述的圍壓體積控制器(4)的出水口(22)和壓力室(I)的注水口(19)相連; 所述的反壓體積控制器(5)的出水口(21)和壓力室(I)的反壓進(jìn)水口(20)相連; 所述的壓力室(I)底板側(cè)面的排水口連接有孔隙水壓力傳感器(15),壓力室(I)的基座(17)的懸臂梁(42)上安裝有軸向位移傳感器(16); 所述的孔隙水壓力傳感器(15)、水下荷重傳感器(9)和軸向位移傳感器(16)的數(shù)據(jù)線接口分別與數(shù)據(jù)采集盒的采集端口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飽和土應(yīng)力路徑全自動(dòng)三軸試驗(yàn)系統(tǒng),其特征在于,所述的軸力體積控制器(3)、圍壓體積控制器(4)和反壓體積控制器(5)均包括控制面板(30)和依次相連的啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)(24)、減速器(25 )、帶動(dòng)聯(lián)軸器(26 )、絲杠(27 )與活塞(28 ),所述的活塞(28)安裝在水缸(29)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飽和土應(yīng)力路徑全自動(dòng)三軸試驗(yàn)系統(tǒng),其特征在于,所述的基座(17)包括包括上螺桿(39)、下螺桿(41)、連接上螺桿(39)和下螺桿(41)的螺桿連接套(40),下螺桿(41)外設(shè)有下螺桿隔套(43),下螺桿(41)貫穿懸臂梁(42),懸臂梁(42)由螺桿連接套(40)和下螺桿隔套(43)夾緊,所述的下螺桿(41)的下端安裝有下活塞(45),下膜片(44)安裝在下活塞(45)和密封螺母(46)之間,且下膜片(44)的邊耳固定在壓力室基座(17)的內(nèi)壁上,所述的下膜片(44)與壓力室基座(17)底部形成一個(gè)與基座進(jìn)水口(18)連通的小空腔,所述的上螺桿(39)的上端安裝上活塞(38),上膜片(37)安裝在上活塞(38)和試樣座活塞(36)之間,上膜片(37)的邊耳固定在壓力室基座(17)的內(nèi)壁上,試驗(yàn)座活塞(36)的頂面安裝有試樣座(47)和試樣座底板(34),試驗(yàn)座活塞(36)外周安裝有下封板(35)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飽和土應(yīng)力路徑全自動(dòng)三軸試驗(yàn)系統(tǒng),其特征在于,所述的壓力體積控制系統(tǒng)由微機(jī)控制,壓力體積控制系統(tǒng)包括中央控制器、2通道16位A/D轉(zhuǎn)換器、薄膜按鍵控制單元、LCD顯示單元、電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元、液壓傳感器測(cè)量單元、限位開(kāi)關(guān)單元、串口通信單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飽和土應(yīng)力路徑全自動(dòng)三軸試驗(yàn)系統(tǒng),其特征在于,所述的數(shù)據(jù)采集盒(6)包括8通道16位A/D轉(zhuǎn)換器、中央控制器、串口通信,16位A/D轉(zhuǎn)換器的通道與檢測(cè)傳感器接口。
【文檔編號(hào)】G01N3/08GK104048879SQ201410311953
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】季李通, 姜淮莉 申請(qǐng)人:南京力淮軟件科技有限公司