專(zhuān)利名稱(chēng):用于巖石試樣直接拉伸試驗(yàn)的壓拉轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對(duì)巖石試樣進(jìn)行直接拉伸試驗(yàn)的壓拉轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
目前在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測(cè)定巖石抗拉強(qiáng)度的方法主要有直接拉伸法和間接受拉法。
直接拉伸試驗(yàn)即軸向拉伸法。在測(cè)定巖石抗拉強(qiáng)度的直接拉伸試驗(yàn)中，存在的具體問(wèn)題是(1)一般采用“8”字型試樣；由于巖石是脆性材料，而且往往包含有微裂隙，因此試件加工困難，尤其是軟巖更難加工。(2)試驗(yàn)過(guò)程中，存在試件軸線和試驗(yàn)機(jī)軸線對(duì)中問(wèn)題。即試件拉伸時(shí)不可避免地產(chǎn)生偏心，在試件中引起附加力矩。(3)通常情況下，試驗(yàn)時(shí)將巖石試件安裝在拉伸挾持器中，但是一般挾持器很容易損傷試件，因此直接試驗(yàn)(軸向拉伸法)一直以來(lái)都未能被普遍采用。
目前一般采用的間接受拉方法，即劈裂法(巴西法)。其存在下列問(wèn)題(1)試驗(yàn)不可避免地在加載點(diǎn)處出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。(2)測(cè)得的抗拉強(qiáng)度數(shù)值偏小且離散性較大，變異也較大。(3)一般來(lái)說(shuō)，試件表面總有一定的粗糙度，即使線形加載也不能保證受力均勻。
同時(shí)，上述兩種方法所得試驗(yàn)結(jié)果還存在以下問(wèn)題(1)不同的實(shí)驗(yàn)方法所得的巖石抗拉強(qiáng)度不一致，并且沒(méi)有明顯的規(guī)律性；(2)同一測(cè)試方法，試件尺寸不同，所得的抗拉強(qiáng)度也不一致；(3)在完全相同條件下進(jìn)行多次試驗(yàn)，其結(jié)果也較分散。
因此，若能解決好直接拉伸試驗(yàn)中存在的問(wèn)題，其所得的試驗(yàn)結(jié)果將較直接拉伸法和間接受拉法的結(jié)果更加理想。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種壓拉轉(zhuǎn)換裝置，用于巖石試樣的直接拉伸試驗(yàn)中。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種用于巖石試樣直接拉伸試驗(yàn)的壓拉轉(zhuǎn)換器，包括上下拉塊、調(diào)節(jié)桿、外筒和內(nèi)筒，外筒與內(nèi)筒之間為可滑動(dòng)配合，所述上下拉塊位于內(nèi)筒內(nèi)，上拉塊向上與內(nèi)筒頂板固定連接，下拉塊向下與調(diào)節(jié)桿相連接，調(diào)節(jié)桿的兩端穿過(guò)內(nèi)筒筒壁并與外筒的下端相接觸，外筒的下端高于內(nèi)筒的下端。
本發(fā)明的壓拉轉(zhuǎn)換器在使用時(shí)，將試件的兩端分別固定在上下拉塊上，內(nèi)筒底部直接放在試驗(yàn)機(jī)座上，內(nèi)筒以及固定在內(nèi)筒上的上拉塊是固定不動(dòng)的。當(dāng)試驗(yàn)機(jī)對(duì)外筒施加壓力時(shí)，外筒帶動(dòng)調(diào)節(jié)桿向下運(yùn)動(dòng)，由于調(diào)節(jié)桿與下拉塊相連接，就拉動(dòng)下拉塊向下運(yùn)動(dòng)，從而對(duì)試件產(chǎn)生直接拉伸。這樣就將試驗(yàn)機(jī)的壓力轉(zhuǎn)換為對(duì)試件的拉力。
優(yōu)選地，所述內(nèi)筒的下端開(kāi)有兩個(gè)∩形缺口，所述調(diào)節(jié)桿的兩端從這兩個(gè)∩形缺口穿出。
優(yōu)選地，所述外筒的下端開(kāi)有兩個(gè)∩形缺口，這兩個(gè)∩形缺口分別卡在調(diào)節(jié)桿的兩端。
優(yōu)選地，所述上拉塊的下端面設(shè)有圓形凹槽，下拉塊的上端面也設(shè)有圓形凹槽。采用易于加工的圓形試件，將圓形試件的兩端在上下拉塊的圓形凹槽中定位，并通過(guò)粘結(jié)劑固定在上下拉塊上。這種連接方式便于實(shí)現(xiàn)試件軸線與試驗(yàn)機(jī)軸線的對(duì)中，同時(shí)又克服了現(xiàn)有技術(shù)中挾持器損傷試件表面的問(wèn)題。
優(yōu)選地，本發(fā)明的壓拉轉(zhuǎn)換器還包括一個(gè)拉塊基座和底基座，底基座上設(shè)有通孔，所述調(diào)節(jié)桿可活動(dòng)地插在該通孔中，底基座與拉塊基座固定連接，拉塊基座與下拉塊固定連接。
作為對(duì)上一個(gè)優(yōu)選方案的改進(jìn)，所述調(diào)節(jié)桿的下部呈兩端細(xì)、中間粗的外鼓形，與其配合的底基座中的通孔呈內(nèi)鼓形。試驗(yàn)過(guò)程中，底基座與調(diào)節(jié)桿互相配合，在環(huán)向可以自由調(diào)節(jié)，軸向也可做適當(dāng)微調(diào)，使試件軸線與試驗(yàn)機(jī)軸線自動(dòng)對(duì)中，從而可以消除由于試件加工、試件與拉塊粘結(jié)及整個(gè)裝置加工等的誤差引起的偏心受力而產(chǎn)生的彎矩。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明壓拉轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖2是外筒筒體的剖視圖。
圖3是圖1中A-A處的剖視圖。
圖4是內(nèi)筒筒體的剖視圖。
具體實(shí)施方式如圖所示，將圓柱體的待測(cè)試件3兩端通過(guò)粘結(jié)劑9固定在上下拉塊4、5之間，上拉塊4的下端面和下拉塊5的上端面均設(shè)有圓形的凹槽，便于試件3的定位。上拉塊4通過(guò)螺栓連接在內(nèi)筒2的頂板10上，但不完全緊固，以便于試件有一定的活動(dòng)對(duì)中的范圍，由于內(nèi)筒2的底部是放在試驗(yàn)機(jī)座上固定不動(dòng)的，因此在試驗(yàn)過(guò)程中上拉塊4也是固定不動(dòng)的；下拉塊5則通過(guò)螺栓連接一個(gè)拉塊基座6，但不完全緊固，以便于試件有一定的活動(dòng)對(duì)中的范圍，拉塊基座6通過(guò)螺紋與底基座7相連接，底基座7的下部有一個(gè)鼓形通孔，調(diào)節(jié)桿8可自由活動(dòng)地插在這個(gè)通孔中，調(diào)節(jié)桿8的下部呈兩端較細(xì)中間較粗的外鼓形；內(nèi)筒2的筒壁下部開(kāi)有兩個(gè)∩形缺口，調(diào)節(jié)桿8的兩端從這兩個(gè)∩形缺口中穿過(guò)，調(diào)節(jié)桿8向下運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)受到內(nèi)筒2的限制；外筒1倒扣在內(nèi)筒2的外面并可沿內(nèi)筒2的外壁上下滑動(dòng)，外筒1的筒壁下部也開(kāi)有兩個(gè)∩形缺口，這兩個(gè)∩形缺口正好卡在調(diào)節(jié)桿8的兩端，當(dāng)試驗(yàn)機(jī)對(duì)外筒1上部的受壓板11施壓時(shí)，外筒1壓迫調(diào)節(jié)桿8向下運(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)桿8帶動(dòng)下拉塊5向下運(yùn)動(dòng)；這樣上拉塊4固定不動(dòng)，下拉塊5向下運(yùn)動(dòng)就對(duì)試件3產(chǎn)生直接拉伸作用，試驗(yàn)過(guò)程中，調(diào)節(jié)桿8的下部與底基座7內(nèi)鼓形通孔的下部相互擠壓，從而在軸向和環(huán)向微調(diào)試件的位置，使試件軸線與試驗(yàn)機(jī)軸線對(duì)中。
采用本發(fā)明的壓拉轉(zhuǎn)換器可以在壓力試驗(yàn)機(jī)上完成拉伸試驗(yàn)，并且可以實(shí)現(xiàn)試件軸線與試驗(yàn)機(jī)軸線的對(duì)中。同時(shí)采用粘結(jié)劑來(lái)連接拉塊與試件，不會(huì)損傷試件的表面，試件也不必做成8字型，圓柱體的試件就可以用，試件的加工就更加容易。
為了更清楚地理解本發(fā)明，下面對(duì)使用本發(fā)明—壓拉轉(zhuǎn)換器進(jìn)行的試驗(yàn)過(guò)程作一闡述試件采用圓柱體，試件兩端面不平行度最大不超過(guò)0.05mm；端面應(yīng)垂直試件軸線，最大偏差不超過(guò)0.25度。試件安裝前，將其兩端用丙酮清洗，干燥后用504高級(jí)萬(wàn)能粘結(jié)劑安裝在壓～拉轉(zhuǎn)換器的拉塊上。
上、下兩拉塊分別與內(nèi)筒頂板和拉塊基座用螺絲相連，其中拉塊基座通過(guò)螺紋擰在底基座上。然后將固定在內(nèi)筒頂板上的巖石試樣由上至下插入內(nèi)鋼筒，套上外鋼筒并將調(diào)節(jié)桿插入底基座的鼓形通孔中。內(nèi)鋼筒的底部直接放于試驗(yàn)機(jī)座上。
試驗(yàn)機(jī)對(duì)受壓頂板施加壓力，加載速率約為0.01mm/min，緩慢加載，直至試件拉伸破壞。試件被拉斷時(shí)記錄的壓力值除以試件面積即為巖石的單向抗拉強(qiáng)度(簡(jiǎn)稱(chēng)抗拉強(qiáng)度)，即σt＝P/F式中σt—抗拉強(qiáng)度(Pa)；P—試件被拉斷時(shí)的拉力(N)；F—試件橫截面積(m2)。
權(quán)利要求
1.一種用于巖石試樣直接拉伸試驗(yàn)的壓拉轉(zhuǎn)換器，包括上下拉塊(4，5)，其特征是還包括調(diào)節(jié)桿(8)、外筒(1)和內(nèi)筒(2)，外筒(1)與內(nèi)筒(2)之間為可滑動(dòng)配合，所述上下拉塊(4，5)位于內(nèi)筒(2)內(nèi)，上拉塊(4)向上與內(nèi)筒頂板(10)固定連接，下拉塊(5)向下與調(diào)節(jié)桿(8)相連接，調(diào)節(jié)桿(8)的兩端穿過(guò)內(nèi)筒(2)筒壁并與外筒(1)的下端相接觸，外筒(1)的下端高于內(nèi)筒(2)的下端。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的用于巖石試樣直接拉伸試驗(yàn)的壓拉轉(zhuǎn)換器，其特征是所述內(nèi)筒(2)的下端開(kāi)有兩個(gè)∩形缺口，所述調(diào)節(jié)桿(8)的兩端從這兩個(gè)∩形缺口穿出。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的用于巖石試樣直接拉伸試驗(yàn)的壓拉轉(zhuǎn)換器，其特征是所述外筒(1)的下端開(kāi)有兩個(gè)∩形缺口，這兩個(gè)∩形缺口分別卡在調(diào)節(jié)桿(8)的兩端。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的用于巖石試樣直接拉伸試驗(yàn)的壓拉轉(zhuǎn)換器，其特征是所述上拉塊(4)的下端面設(shè)有圓形凹槽，下拉塊(5)的上端面也設(shè)有圓形凹槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的用于巖石試樣直接拉伸試驗(yàn)的壓拉轉(zhuǎn)換器，其特征是還包括一個(gè)拉塊基座(6)和底基座(7)，底基座(7)上設(shè)有通孔，所述調(diào)節(jié)桿(8)可活動(dòng)地插在該通孔中，底基座(7)與拉塊基座(6)固定連接，拉塊基座(6)與下拉塊(5)固定連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的用于巖石試樣直接拉伸試驗(yàn)的壓拉轉(zhuǎn)換器，其特征是所述調(diào)節(jié)桿(8)的下部呈兩端細(xì)中間粗的鼓形，與其配合的底基座(7)上的通孔也呈鼓形。
專(zhuān)利摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于巖石試樣直接拉伸試驗(yàn)的壓拉轉(zhuǎn)換器，包括上下拉塊、調(diào)節(jié)桿、外筒和內(nèi)筒，外筒與內(nèi)筒之間為可滑動(dòng)配合，所述上下拉塊位于內(nèi)筒內(nèi)，上拉塊向上與內(nèi)筒頂板固定連接，下拉塊向下與調(diào)節(jié)桿相連接，調(diào)節(jié)桿的兩端穿過(guò)內(nèi)筒筒壁并與外筒的下端相接觸，外筒的下端高于內(nèi)筒的下端。將試件的兩端分別固定在上下拉塊上，內(nèi)筒底部放在試驗(yàn)機(jī)座上，內(nèi)筒以及固定在內(nèi)筒上的上拉塊是固定不動(dòng)的。當(dāng)試驗(yàn)機(jī)對(duì)外筒施加壓力時(shí)，外筒帶動(dòng)調(diào)節(jié)桿向下運(yùn)動(dòng)，由于調(diào)節(jié)桿與下拉塊相連接，就拉動(dòng)下拉塊向下運(yùn)動(dòng)，從而對(duì)巖石試件產(chǎn)生直接拉伸。這樣就將試驗(yàn)機(jī)的壓力轉(zhuǎn)換為對(duì)試件的拉力。為了便于自動(dòng)對(duì)中，調(diào)節(jié)桿最好呈兩頭細(xì)中間粗的鼓形。
文檔編號(hào)G01N3/08GK1991332SQ200510111986
公開(kāi)日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2005年12月26日
發(fā)明者夏才初 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan