[发明专利]制作带裂纹脆性材料长方体模型的模具

说明书

技术领域：

本发明涉及的是一种制作带裂纹脆性材料长方体模型的模具，通过带有裂纹片的模具，精确制作含裂纹脆性材料长方体模型，用于模拟实体岩石、混泥土等脆性材料原型及研究其中裂纹的扩展机理和裂纹尺寸效应。属于岩土工程技术领域。

背景技术：

目前，根据岩石、混凝土等脆性材料的力学实验要求，需要将待测试样制作成特定的形状，在对应的力学实验机上进行实验，以获取相关力学参数。对于圆柱样和方柱样的制作，目前的切割技术已非常成熟，能够得到较为精确尺寸的岩样，但对于某些测定脆性材料断裂韧度的试验或在研究脆性材料裂隙结构面扩展机理及裂纹尺寸效应的问题中，常常需要在其中加工一些裂纹，例如在利用中心巴西圆盘试验、三点弯曲试验、剪切盒试验等测定岩石断裂韧度时，需要岩样中加工一定厚度和长度的薄裂纹；在研究裂隙结构面扩展机理及裂纹尺寸效应时，需要在脆性材料内部加工一定数量、形状和组合形式的裂纹。由于切割技术的限制，无法切割获取较为精确形状的裂隙，这也就给上述实验的实施带来了一定的局限性。

地质力学模型试验目前已比较成熟，根据相似原理，通过相似材料来实现物理力学现象与原型材料相似，目前，国内外的学者对各种岩石等脆性体相似材料的研究已较为完善，并在研究裂隙结构面扩展机理及裂纹尺寸效应中广泛使用，但用于制作含裂纹脆性材料长方体模型的模具却显得略微粗超，使用也不方便，这些模具常采用先制作对应尺寸柱体模型，在材料初凝之前插入裂纹片的方法预制裂纹，这种方法不能精确保证预制裂纹的插入角度以及对原样扰动较大，致使研究结果的离散程度比较大。

因此设计能方便且精确制作带有裂纹脆性材料长方体模型的模具，对研究含裂隙结构面的实体脆性材料特性具有重要意义。

发明内容：

针对上述存在的问题，本发明的目的是为了提供一种能有效解决实体脆性材料受切割技术的限制，无法在满足精度的前提下，制成含规定尺寸裂缝的试样，以及现有模具预制含裂纹脆性材料试样过于粗糙的问题，使用方便，且能制作含有精确形状尺寸裂缝的脆性材料长方体模型的模具。

本发明的目的是这样来实现的：

本发明制作带裂纹脆性材料长方体模型的模具，底模上的拼装的左侧模和右侧模与底模间形成长方体模具腔，左、右侧模上分别有底部安装座并通过底部安装座及连接件固定在底模上，在左、右侧模相对应面上有同轴的左安装孔、右安装孔，左、右安装孔上分别装有带台阶的左预制裂纹模块、带台阶的右预制裂纹模块，左、右预制裂纹模块上有至少一条贯通的裂纹片安装缝，每条裂纹片安装缝上装有一端带限位部的裂纹片，裂纹片带连接孔的另一端依次穿过左、右预制裂纹模块上的裂纹片安装缝后与连接件配合，裂纹片安装缝的数量视需要而定，可为一条或多条。

上述的左、右侧模拼装处有互相配合的凸部和凹部。

上述的左、右侧模上的左安装孔、右安装孔的截面形状为圆形，左、右侧模上相对对应的左、右预制裂纹模块的位置分别有以对应左、右安装孔中心为圆心的数个插槽，左、右预制裂纹模块上相对对应的插槽的位置有与插槽配合的锥形插件。

上述的裂纹片安装缝为中心裂缝或边裂缝或多条平行裂缝或多条成角度分布的裂缝或多条成直线分布的裂缝。

上述的裂纹片的形状为等厚薄片或椭圆形薄片。

本发明的优点如处：

1.制作带裂纹脆性材料长方体模型的模具将各模块拼装、填料、拆模和养护模型，即可获得所需要的含裂纹脆性材料长方体模型，操作简便，解决了目前受切割技术的限制，无法获得含特定形状和组合形式裂纹的试样模型的问题。

2.制作带裂纹脆性材料长方体模型的模具设计能够通过数控机床精确制作各模块，特别是裂缝尺寸规格和倾斜角度能够达到较高的精度，弥补了目前制作带裂纹柱体模型模具较粗糙的问题。

附图说明：

图1为本发明立体图。

图2为图1中的A向视图。

图3为图2的剖视图。

图4为图2的俯视图。

图5为左侧模结构示意图。

图6为图5的左视图。

图7为图5的俯视图。

图8为右侧模结构示意图。

图9为图8的左视图。

图10为图8的俯视图。

图11为带中心裂纹片安装缝的预制裂纹模块结构示意图。

图12为图11中的俯视图。

图13为带多条直线裂纹片安装缝的预制裂纹模块结构示意图。

图14为带边裂纹安装缝的预制裂纹模块结构示意图。