[发明专利]基于双轴试验机的多轴静水压试验加载装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多孔材料静水压多轴试验加载装置，具体涉及一种基于双轴试验机的多轴静水压试验加载装置及方法。

背景技术

多孔材料是一类广为使用而又具有巨大应用潜力的功能结构材料，其力学性能的研究对材料的设计、制备和应用有重要的指导意义，而静水压多轴试验是测量多孔材料力学性能与获得本构关系的重要途径。由于多轴加载试验的复杂性，比如试验中如何为试件提供高液压环境，如何实现静水压缩与轴向压缩的独立控制以及调节静水压与轴向压力使试件沿不同应力组合加载路径，目前国内外尚无一种成熟通用的多孔材料静水压多轴加载试验装置。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在提供一种基于双轴试验机的多轴静水压试验加载装置及方法，实现了静水压与轴向载荷的独立控制以及不同应力组合的同时加载。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种基于双轴试验机的多轴静水压试验加载装置，包括固定在试验机机体上的固定框架1，所述固定框架1上水平固定有位置相对的左液压腔室3和右液压腔室4，所述左液压腔室3和右液压腔室4中分别设置有与试验机轴向加载夹头连接的左活塞杆7和右活塞杆8，所述左液压腔室3和右液压腔室4底端分别开有左油孔5和右油孔6；还包括用于放置测量器件的试验缸9，所述试验缸9中底部放置载荷传感器承载台10，载荷传感器承载台10上放置多孔材料试件11，试验缸9顶部固连有试验缸盖12，试验缸盖12上放置有液压筒14，液压筒14内设置有轴向载荷加载杆15，轴向载荷加载杆15的上端活塞在液压筒14中滑行，下端活塞与多孔材料试件11接触，所述试验缸盖12上开有试验缸油孔16，液压筒14上端开有一个液压筒油孔17，所述试验缸油孔16与左液压腔室3的左油孔5通过第一油管18连接，液压筒油孔17与右液压腔室4的右油孔6通过第二油管19连接；所述左液压腔室3、右液压腔室4和试验缸9内以及液压筒14与轴向载荷加载杆15之间均灌满了液压介质。

进一步地，所述固定框架1由两块横向板和一块竖直板组成，通过螺栓连接固定在试验机机体上，左液压腔室3和右液压腔室4通过螺栓水平固定在竖直板。

上述所述装置的加载方法，加载之前将多孔材料试件11密封好放置在载荷传感器承载台10与轴向载荷加载杆15之间，然后将液压介质通过油孔灌入左液压腔室3、右液压腔室4、液压筒14以及试验缸9中，排尽其中空气，使液压介质充满腔室与缸体内，并密封好各连接部位；左活塞杆7和右活塞杆8分别与试验机轴向加载夹头连接；通过控制材料试验机施加力，推动左活塞杆7向里运动，左液压腔室3与试验缸9中的液压介质受压缩，体积变小，试验缸9中的压强升高，为多孔材料试件11提供静水压压力；同样地，右液压腔室4中的右活塞杆8受试验机载荷向里运动，液压筒14中液压介质被压缩，体积减小，压强升高，会对轴向载荷加载杆15施加轴向压力，而轴向载荷加载杆15与多孔材料试件11紧密接触，为多孔材料试件11提供轴向载荷；通过控制材料试验机的加载力，推动活塞杆运动，即实现多轴静水压与轴向载荷比例或非比例加载，且两者能够独立或同步控制。

本发明与现有装置相比，具有如下优点：

1)本发明装置是基于试验机构建的多孔材料静水压多轴试验加载装置，它通过试验机推动液压腔室中的活塞杆为多孔材料提供静水压环境和轴向载荷，实现了静水压力和轴向载荷同步控制，以及不同比例的加载方式。

2)该装置采用标准试验机驱动简单的机械活塞机构产生压力，控制试验机输出位移即可调节压力，不需要复杂的液压系统及控制系统，结构简单。

3)与独立的液压泵加载设备相比，该装置利用通用的材料试验机推动活塞杆产生压力，具有很高的压力调节响应速度。

4)通过试验机的加载控制，在不改变加载载荷量程的条件下，具有更高的加载精度。

5)对液压介质无特殊要求：常用的液压系统一般采用液压油作为压力介质，相比之下本装置不需要复杂的加压泵，因此对加压介质没有特殊要求，可用水替代液压油，更为清洁。

附图说明

附图为本发明结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步的详细叙述。