制作半圓盤帶裂隙面的類巖石試件的模具及制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制作半圓盤帶裂隙面的類巖石試件模具，包括一上部開口的圓筒形模具槽，模具槽內(nèi)沿其直徑方向在底面和側(cè)面上有一連貫的下凹的隔板槽，隔板槽中豎直安裝一隔板，隔板將圓筒形模具槽分隔為對稱的兩部分，隔板上端沿其長度方向開設有倒T型滑槽，剛性定位尺滑動安裝于隔板的倒T型滑槽中，隔板上端面上倒T型滑槽的兩側(cè)設置有第一標尺，剛性定位尺上由中部沿其長度方向設置有兩個間隔開的上下通透的直槽孔，每個直槽孔中活動安裝有一鋼片定位裝置，鋼片定位裝置下部安裝有鋼片。本發(fā)明同時公開了類巖石試件制作方法。本發(fā)明方便調(diào)整試件裂隙面的參數(shù)，并一次性制作兩個試件，易于加工且可重復利用，提高了制作效率和精度。
【專利說明】制作半圓盤帶裂隙面的類巖石試件的模具及制作方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種巖石相似材料實驗技術(shù)領(lǐng)域，主要用于半圓盤帶裂隙面的類巖石試件的制作，尤其是一種制作半圓盤帶裂隙面的類巖石試件模具及制作方法。
【背景技術(shù)】
[0003]巖體中裂隙面的存在導致巖體相關(guān)力學參數(shù)存在差異，同時裂隙的擴展與演化規(guī)律也是巖石力學的主要內(nèi)容。目前最主要的研究方法為模型試驗方法:采用混凝土或石膏等材料制作類巖石試塊，在類巖石試塊內(nèi)部設置裂隙面，并較精確控制裂隙面的間距、長度、角度和連通率等因素。目前對于方形的含裂隙面的類巖石試塊模具已經(jīng)有一定成果，但對于某些巖石動態(tài)拉伸的試驗和研究巖石裂隙結(jié)構(gòu)面擴展機理及裂紋尺寸效應的問題中，需要半圓盤類巖石試件，其相關(guān)裂隙面的制作研究較少。
[0004]巖石材料的動態(tài)拉伸力學特性是評價爆炸以及地震等動荷載作用下巖體工程響應以及安全的基本參數(shù)，目前進行巖石材料拉伸試驗的方法主要有:直接單向拉伸試驗、對軸壓模拉伸試驗、巴西圓盤試驗。圓盤、半圓盤試樣則易于加工，簡單易行，其靜態(tài)加載下的理論分析己非常成熟，應用也較為廣泛。所以制作半圓盤類巖石試件成為研究巖石材料動態(tài)拉伸力學特性的有效手段，如何在半圓盤類巖石試件里精確的設置裂隙面是目前有待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種制作半圓盤帶裂隙面的類巖石試件模具及制作方法，該模具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，精確可控、高效率的實現(xiàn)半圓盤帶裂隙面的類巖石試件的制備。該模具可以一次性成型兩個半圓盤類巖石試件，且可以模擬多個裂隙面組合從而保證試件制備的精度和效率。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
一種制作半圓盤帶裂隙面的類巖石試件模具，包括一上部開口的圓筒形模具槽，模具槽內(nèi)沿其直徑方向在底面和側(cè)面上有一連貫的下凹的隔板槽，隔板槽中豎直安裝一隔板，隔板將圓筒形模具槽分隔為對稱的兩部分，隔板上端沿其長度方向開設有倒T型滑槽，剛性定位尺滑動安裝于隔板的倒T型滑槽中，隔板上端面上倒T型滑槽的兩側(cè)設置有第一標尺，剛性定位尺上由中部沿其長度方向設置有兩個間隔開的上下通透的直槽孔，每個直槽孔中活動安裝有一鋼片定位裝置，鋼片定位裝置下部安裝有鋼片。
[0007]所述隔板上開有一長條形通孔，隔板安裝到位后，長條通孔的下表面與模具槽上端面處于同一高度，保證了半圓盤試件尺寸規(guī)整并且為鋼片槽提供使用空間。
[0008]所述隔板上設置有第一標尺，用于剛性定位尺定位。
[0009]所述隔板嵌入隔板槽中兩端由穿過模具槽側(cè)面的螺釘固定。
[0010]所述剛性定位尺的上表面上由中間向兩側(cè)對稱設置有第二標尺，且第二標尺的零點靠近隔板的上表面的中間處。
[0011]所述剛性定位尺被分為左右兩部分，其上第二標尺的零點都與隔板邊緣對齊；剛性定位尺的中間設有螺栓孔，螺栓孔左右各開有直槽孔，直槽孔長度大于模具槽的半徑。
[0012]所述剛性定位尺由穿過其中心螺栓孔的第一螺栓安裝于隔板上，且第一螺栓能帶動剛性定位尺在隔板的倒T型滑槽中滑動。
[0013]所述兩個直槽孔在靠近中心螺栓孔處設有第二指針，第二指針指向所述隔板上表面的第一標尺，通過第一指針調(diào)整剛性定位尺的縱向位置，通過第一螺栓上的第一自緊螺母的實施將其固定，實現(xiàn)鋼片的縱向定位。
[0014]所述鋼片定位裝置包括量角器、第二螺栓和鋼片槽，第二螺栓穿過量角器的圓心并與下部的鋼片槽固定連接，鋼片槽下部安裝有鋼片，第二螺栓滑入所述剛性定位尺的直槽孔中，將量角器底部圓心線對準剛性定位尺的刻度，通過第三螺栓將量角器固定，實現(xiàn)鋼片的橫向定位。
[0015]所述第二螺栓上有與鋼片槽平行的第一指針，通過第一指針調(diào)整鋼片所需的角度，通過第二螺栓的第二自緊螺母的實施將其固定，實現(xiàn)鋼片的角度定位。
[0016]所述鋼片一端安裝有與鋼片槽相匹配的塑料套頭，將塑料套頭插入上述鋼片槽中；鋼片槽上等間距設有螺栓孔，通過螺栓孔和第四螺栓將帶塑料套頭的鋼片固定在鋼片槽中。
[0017]所述第一、第二、第三和第四螺栓都帶有阻尼墊片，為其自緊螺母提供足夠的摩擦力。
[0018]—種利用前述模具制作半圓盤帶裂隙面的類巖石試件的方法，包括以下步驟:
1)根據(jù)試件所需裂隙面大小制作鋼片和塑料套頭，鋼片一端安裝塑料套頭，將塑料套頭插入鋼片定位裝置的鋼片槽中；通過鋼片槽上的螺栓孔和第四螺栓將帶塑料套頭的鋼片固定在鋼片槽中，重復此步驟，將鋼片及鋼片定位裝置組裝完成；
2)將鋼片定位裝置的第四螺栓滑入剛性定位尺的直槽孔中，將量角器底部圓心線對準剛性定位尺的刻度，根據(jù)試件要求調(diào)整鋼片定位裝置的橫向位置，通過第三螺栓將量角器固定，實現(xiàn)鋼片的橫向定位;第二螺栓上有與鋼片槽平行的第一指針，通過量角器將第一指針調(diào)到鋼片所需的角度，通過第二螺栓的第二自緊螺母的實施將其固定，實現(xiàn)鋼片的角度定位，重復此步驟，將全部剛性定位尺與鋼片定位裝置組裝完成；
3)將剛性定位尺的中間螺栓孔穿過第一螺栓，將第一螺栓頭部滑入隔板的倒T型滑槽中，使剛性定位尺沿倒T型滑槽滑動;剛性定位尺螺栓孔處的第二指針指向隔板上表面的第一標尺，根據(jù)試件要求調(diào)整剛性定位尺的縱向位置，通過第一螺栓的第一自緊螺母的實施將其固定，實現(xiàn)鋼片的縱向定位，重復此步驟，將全部剛性定位尺固定在隔板相應位置上；
4)將隔板嵌入隔板槽中，兩側(cè)用螺釘固定，所述模具組裝完成；
5)模具組裝完成后，開始制備所需半圓盤帶裂隙面試件，達到預定時間后取下剛性定位尺，鋼片隨之抽出，從而形成裂隙面;最后將隔板取出，進行試件脫模，保證了一次性制作兩個半圓盤帶裂隙面的試件。
[0019]本發(fā)明中，模具槽是由兩個半圓盤槽和隔板槽組成的金屬構(gòu)件；隔板是刻有標尺的厚塑料板;剛性定位尺是有兩個直槽孔的厚剛性尺;鋼片定位裝置由螺栓、量角器和鋼片槽組成。模具槽由兩個半圓盤槽和隔板槽組成，隔板槽比半圓盤槽略深，使隔板完全阻隔兩個半圓盤試件，保證了能同時制作兩個半圓盤試件。本發(fā)明解決了半圓盤帶裂隙面類巖石試件的制作問題。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
(1)本發(fā)明可按設計需求加工不同規(guī)格的鋼片安裝在鋼片槽中，可以快速、方便、精準的調(diào)整鋼片的縱向、橫向和角度等參數(shù)；
(2)本發(fā)明可按設計需求安裝多個剛性定位尺，實現(xiàn)多組裂隙面的制作，高效的調(diào)整試件裂隙面的數(shù)量、位置和連通率等。
[0021](3)本發(fā)明可以一次性制作兩個半圓盤試件，同時方便人工脫模，易于加工且可重復使用，提高了效率。
[0022](4)本發(fā)明設計巧妙，裝置新穎，結(jié)構(gòu)簡單，組裝、拆模方便，提高了半圓盤帶裂隙面的類巖石試件制備效率。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)不意圖；
圖2為本發(fā)明局部俯視圖；
圖3為本發(fā)明鋼片定位裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明多裂隙面實施圖；
圖中:1.模具槽，Ia.半圓盤槽，Ib.隔板槽，2.隔板，3.剛性定位尺，4a.第一標尺，4b.第二標尺，5.量角器，6.鋼片槽，7.鋼片，8a.第一螺栓，Sb.第二螺栓，Sc.第三螺栓，8d.第四螺栓，9a.第一自緊螺母，9b.第二自緊螺母，10.螺釘，11.塑料套頭，12a.第一指針，12b.第二指針，13.阻尼墊片，14.長方形通孔，15.倒T型滑槽，16.直槽孔。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0025]本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實施的限定條件，故不具技術(shù)上的實質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間，，及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當亦視為本發(fā)明可實施的范疇。
[0026]如圖1、2和3所示，一種制作半圓盤帶裂隙面的類巖石試件模具，包括模具槽1、隔板2、剛性定位尺3、鋼片定位裝置、鋼片7和螺栓;模具槽I為一上部開口的圓筒形結(jié)構(gòu)，模具槽I內(nèi)沿其直徑方向在底面和側(cè)面上有一連貫的下凹的隔板槽lb，隔板槽中豎直安裝一隔板2，隔板2將圓筒形模具槽I分隔為對稱的兩部分。模具槽I是由兩個半圓盤槽Ia和隔板槽Ib組成的金屬構(gòu)件；隔板2是刻有第一標尺4a的厚塑料板;剛性定位尺3是有兩個直槽孔的厚剛性尺;鋼片定位裝置由量角器5、螺栓和鋼片槽6組成。
[0027]模具槽I由兩個半圓盤槽Ia和隔板槽Ib組成，隔板槽Ib比半圓盤槽Ia略深，使隔板完全阻隔兩個半圓盤試件，保證了能同時制作兩個半圓盤試件。
[0028]隔板2上與上述模具槽I上邊緣的等高處設有長方形通孔14，保證了半圓盤試件尺寸規(guī)整并且為鋼片槽6提供使用空間；長方形通孔14上方設有倒T型滑槽15，將與之匹配的第一螺栓8a頭部滑入并可沿其滑動；隔板2的上表面刻有第一標尺4a，且第一標尺4a的零點位于中間，將隔板2嵌入隔板槽Ib中并用螺釘10固定。
[0029]剛性定位尺3被分為左右兩部分，零點都與隔板2邊緣對齊；中間設有與第一螺栓8a相匹配的圓孔，圓孔左右各開有直槽孔16，直槽孔16長度不短于模具半徑，可安裝鋼片定位裝置;將圓孔穿過第一螺栓8a，使剛性定位尺3沿隔板2上的倒T型滑槽15滑動，兩個直槽孔16在靠近中心圓孔處設有第二指針12b，第二指針12b指向上述隔板2上表面的第一標尺4a，通過第二指針12b調(diào)整剛性定位尺3的縱向位置，通過第一自緊螺母9a的實施將其固定，實現(xiàn)鋼片7的縱向定位。
[0030]鋼片定位裝置是第二螺栓Sb穿過量角器5的圓心并與鋼片槽6固定連接，第二螺栓Sb滑入上述剛性定位尺3的直槽孔16中，將量角器5底部圓心線對準剛性定位尺3的刻度，通過第三螺栓8c將量角器5固定，實現(xiàn)鋼片7的橫向定位;第二螺栓8b上有與鋼片槽6平行的第一指針12a，通過第一指針12a調(diào)整鋼片7所需的角度，通過第二自緊螺母9b的實施將其固定，實現(xiàn)鋼片7的角度定位。
[0031]鋼片7—端安裝與鋼片槽6相匹配的塑料套頭11，將塑料套頭11插入上述鋼片槽6中；鋼片槽6上等間距設有螺栓孔，通過螺栓孔和第四螺栓Sd將帶塑料套頭11的鋼片7固定在鋼片槽6中。
[0032]第一、第二、第三、第四螺栓8a、8c、8c、8d都帶有阻尼墊片13，為自緊螺母9提供足夠的摩擦力。
[0033]下面通過具體實施進一步說明本發(fā)明:
如圖4所示多裂隙面實施圖，本實施例包括I個模具槽1、一個隔板2、2個剛性定位尺3、8個鋼片定位裝置、8個鋼片7和若干螺栓。
[0034]本實施例中的半圓盤試件設置四個裂隙面。根據(jù)試件所需裂隙面大小制作鋼片7和塑料套頭11，鋼片7—端安裝塑料套頭11，將塑料套頭11插入鋼片定位裝置的鋼片槽6中；通過鋼片槽6上的螺栓孔和第四螺栓Sd將帶塑料套頭11的鋼片7固定在鋼片槽6中，重復此步驟，將8個鋼片7與8個鋼片定位裝置組裝完成。
[0035]將鋼片定位裝置的第二螺栓Sb滑入剛性定位尺3的直槽孔中，將量角器5底部圓心線對準剛性定位尺3的刻度，根據(jù)試件要求調(diào)整鋼片定位裝置的橫向位置，通過第三螺栓Sc將量角器5固定，實現(xiàn)鋼片7的橫向定位;第二螺栓Sb上有與鋼片槽6平行的第一指針12a，通過量角器5將第一指針12a調(diào)到鋼片7所需的角度，通過第二自緊螺母9b的實施將其固定，實現(xiàn)鋼片7的角度定位，重復此步驟，將2個剛性定位尺3與8個鋼片定位裝置組裝完成。
[0036]將剛性定位尺3的中間圓孔穿過第一螺栓8a，將第一螺栓8a頭部滑入隔板2的倒T型滑槽中，使剛性定位尺3沿倒T型滑槽滑動;剛性定位尺3圓孔處的第二指針12b指向隔板2上表面的第一標尺4a，根據(jù)試件要求調(diào)整剛性定位尺3的縱向位置，通過第一自緊螺母9a的實施將其固定，實現(xiàn)鋼片7的縱向定位，重復此步驟，將2個剛性定位尺3固定在隔板2相應位置上。
[0037]將隔板2嵌入隔板槽Ib中，兩側(cè)用螺釘10固定，所述模具組裝完成。
[0038]模具組裝完成后，開始制備所需半圓盤帶裂隙面試件，一段時間后取下2個剛性定位尺3，鋼片7隨之抽出，從而形成裂隙面;最后將隔板2取出，進行試件脫模，保證了一次性制作兩個半圓盤帶裂隙面的試件。
[0039]上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種制作半圓盤帶裂隙面的類巖石試件模具，其特征是，包括一上部開口的圓筒形模具槽，模具槽內(nèi)沿其直徑方向在底面和側(cè)面上有一連貫的下凹的隔板槽，隔板槽中豎直安裝一隔板，隔板將圓筒形模具槽分隔為對稱的兩部分，隔板上端沿其長度方向開設有倒T型滑槽，剛性定位尺滑動安裝于隔板的倒T型滑槽中，隔板上端面上倒T型滑槽的兩側(cè)設置有第一標尺，剛性定位尺上由中部沿其長度方向設置有兩個間隔開的上下通透的直槽孔，每個直槽孔中活動安裝有一鋼片定位裝置，鋼片定位裝置下部安裝有鋼片。2.如權(quán)利要求1所述的制作半圓盤帶裂隙面的類巖石試件模具，其特征是，所述隔板上開有一長條形通孔，隔板安裝到位后，長條通孔的下表面與模具槽上端面處于同一高度，保證了半圓盤試件尺寸規(guī)整并且為鋼片槽提供使用空間。3.如權(quán)利要求1所述的制作半圓盤帶裂隙面的類巖石試件模具，其特征是，所述隔板上設置有第一標尺;所述隔板嵌入隔板槽中兩端由穿過模具槽側(cè)面的螺釘固定。4.如權(quán)利要求1所述的制作半圓盤帶裂隙面的類巖石試件模具，其特征是，所述剛性定位尺的上表面上由中間向兩側(cè)對稱設置有第二標尺，且第二標尺的零點靠近隔板的上表面的中間處;所述剛性定位尺被分為左右兩部分，其上第二標尺的零點都與隔板邊緣對齊;剛性定位尺的中間設有螺栓孔，螺栓孔左右各開有直槽孔，直槽孔長度大于模具槽的半徑。5.如權(quán)利要求1所述的制作半圓盤帶裂隙面的類巖石試件模具，其特征是，所述剛性定位尺由穿過其中心螺栓孔的第一螺栓安裝于隔板上，且第一螺栓能帶動剛性定位尺在隔板的倒T型滑槽中滑動。6.如權(quán)利要求3所述的制作半圓盤帶裂隙面的類巖石試件模具，其特征是，所述兩個直槽孔在靠近中心螺栓孔處設有第二指針，第二指針指向所述隔板上表面的第一標尺，通過第一指針調(diào)整剛性定位尺的縱向位置，通過第一螺栓上的第一自緊螺母的實施將其固定，實現(xiàn)鋼片的縱向定位。7.如權(quán)利要求1所述的制作半圓盤帶裂隙面的類巖石試件模具，其特征是，所述鋼片定位裝置包括量角器、第二螺栓和鋼片槽，第二螺栓穿過量角器的圓心并與下部的鋼片槽固定連接，鋼片槽下部安裝有鋼片，第二螺栓滑入所述剛性定位尺的直槽孔中，將量角器底部圓心線對準剛性定位尺的刻度，通過第三螺栓將量角器固定，實現(xiàn)鋼片的橫向定位。8.如權(quán)利要求7所述的制作半圓盤帶裂隙面的類巖石試件模具，其特征是，所述第二螺栓上有與鋼片槽平行的第一指針，通過第一指針調(diào)整鋼片所需的角度，通過第二螺栓的第二自緊螺母的實施將其固定，實現(xiàn)鋼片的角度定位。9.如權(quán)利要求7所述的制作半圓盤帶裂隙面的類巖石試件模具，其特征是，所述鋼片一端安裝有與鋼片槽相匹配的塑料套頭，將塑料套頭插入上述鋼片槽中；鋼片槽上等間距設有螺栓孔，通過螺栓孔和第四螺栓將帶塑料套頭的鋼片固定在鋼片槽中。10.—種制作半圓盤帶裂隙面的類巖石試件的方法，其特征是，包括以下步驟: 1)根據(jù)試件所需裂隙面大小制作鋼片和塑料套頭，鋼片一端安裝塑料套頭，將塑料套頭插入鋼片定位裝置的鋼片槽中；通過鋼片槽上的螺栓孔和第四螺栓將帶塑料套頭的鋼片固定在鋼片槽中，重復此步驟，將鋼片及鋼片定位裝置組裝完成； 2)將鋼片定位裝置的第四螺栓滑入剛性定位尺的直槽孔中，將量角器底部圓心線對準剛性定位尺的刻度，根據(jù)試件要求調(diào)整鋼片定位裝置的橫向位置，通過第三螺栓將量角器固定，實現(xiàn)鋼片的橫向定位;第二螺栓上有與鋼片槽平行的第一指針，通過量角器將第一指針調(diào)到鋼片所需的角度，通過第二螺栓的第二自緊螺母的實施將其固定，實現(xiàn)鋼片的角度定位，重復此步驟，將全部剛性定位尺與鋼片定位裝置組裝完成； 3)將剛性定位尺的中間螺栓孔穿過第一螺栓，將第一螺栓頭部滑入隔板的倒T型滑槽中，使剛性定位尺沿倒T型滑槽滑動;剛性定位尺螺栓孔處的第二指針指向隔板上表面的第一標尺，根據(jù)試件要求調(diào)整剛性定位尺的縱向位置，通過第一螺栓的第一自緊螺母的實施將其固定，實現(xiàn)鋼片的縱向定位，重復此步驟，將全部剛性定位尺固定在隔板相應位置上； 4)將隔板嵌入隔板槽中，兩側(cè)用螺釘固定，所述模具組裝完成； 5)模具組裝完成后，開始制備所需半圓盤帶裂隙面試件，達到預定時間后取下剛性定位尺，鋼片隨之抽出，從而形成裂隙面;最后將隔板取出，進行試件脫模，保證了一次性制作兩個半圓盤帶裂隙面的試件。
【文檔編號】G01N1/28GK105823663SQ201610306759
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月11日
【發(fā)明人】陳旭光, 姜育科
【申請人】中國海洋大學