[发明专利]一种三维裂隙岩石材料试件制备系统及其应用方法

权利要求书

1.一种基于快速成型技术的三维裂隙岩石材料试件制备系统，其特征在于，包括控制装置、配料装置、打印成型装置和实验装置，控制装置通过集成线分别与配料装置、打印成型装置和实验装置相连，控制装置包括计算机，计算机完成试件的三维数字模型的建立、模型截面的分割、二维层片信息的识别以及打印路径的规划，计算机根据建立的三维数字模型控制配料装置进行打印所需的混合材料的配给，打印成型装置包括打印喷头，配料装置通过给料管与打印喷头相连，计算机根据规划出的打印路径控制打印成型装置进行三维裂隙岩石材料试件的逐层打印，实验装置包括实验加载装置，计算机控制实验加载装置对打印出的三维裂隙岩石材料试件进行加载试验。

2.根据权利要求1所述的一种基于快速成型技术的三维裂隙岩石材料试件制备系统，其特征在于，所述配料装置包括配料桶架、设置在配料桶架上的配料桶和伺服输料泵，配料桶内盛装有打印所需的混合材料，配料桶的出料口与给料管相连通，配料桶与伺服输料泵相连。

3.根据权利要求2所述的一种基于快速成型技术的三维裂隙岩石材料试件制备系统，其特征在于，所述配料桶上设置有重量传感器，重量传感器与计算机相连；所述控制装置还包括控制台，计算机设置在控制台上。

4.根据权利要求1所述的一种基于快速成型技术的三维裂隙岩石材料试件制备系统，其特征在于，所述混合材料为人工配治的水、细沙、石膏和石灰的混合膏体原料。

5.根据权利要求1所述的一种基于快速成型技术的三维裂隙岩石材料试件制备系统，其特征在于，所述打印喷头安装在给料管的末端，打印成型装置还包括能够带动打印喷头沿X向运动的X向控制机构、沿Y向运动的Y向控制机构以及沿Z向运动的Z向控制机构，其中，X向为三维裂隙岩石材料试件的长度方向，Y向为三维裂隙岩石材料试件的宽度方向，Z向为三维裂隙岩石材料试件的高度方向。

6.根据权利要求5所述的一种基于快速成型技术的三维裂隙岩石材料试件制备系统，其特征在于，所述X向控制机构包括X向伺服电机、与X向伺服电机的输出轴相连的X向滚珠丝杠、与X向滚珠丝杠相连的X向滑板以及设置在X向滚珠丝杠一侧且与X向滑板相适配的X向导轨，X向滚珠丝杠的长度方向与X向导轨的长度方向相互平行，X向滑板沿X向导轨滑动；

所述Z向控制机构包括Z向伺服电机、与Z向伺服电机的输出轴相连的Z向滚珠丝杠、与Z向滚珠丝杠相连的Z向滑板以及与Z向滚珠丝杠的长度方向相互平行且与Z向滑板相适配的Z向导轨，Z向滑板沿Z向导轨滑动，Z向伺服电机和Z向导轨均设置在X向滑板上；

所述Y向控制机构包括Y向伺服电机、与Y向伺服电机的输出轴相连的Y向滚珠丝杠、与Y向滚珠丝杠相连的Y向滑板以及设置在Y向滚珠丝杠一侧且与Y向滑板相适配的Y向导轨，Y向滑板与打印喷头紧固相连，Y向伺服电机和Y向导轨均与Z向滑板相连；

所述打印喷头在X向控制机构、Y向控制机构及Z向控制机构的配合下逐层进行三维立体打印，实现三维裂隙岩石材料试件的快速成型。

7.根据权利要求6所述的一种基于快速成型技术的三维裂隙岩石材料试件制备系统，其特征在于，所述Z向导轨有两条，其分别设置在Z向滚珠丝杠的两侧；所述打印成型装置还包括X向滚珠丝杠支撑架和Z向滚珠丝杠支撑架，X向滚珠丝杠支撑架上设置有供X向滚珠丝杠穿过的X向导向环，Z向滚珠丝杠支撑架的两端分别与两条Z向导轨的顶端相连，Z向滚珠丝杠支撑架上设置有供Z向滚珠丝杠穿过的Z向导向环；所述Y向控制机构还包括Y向伺服电机定位板，Y向伺服电机定位板与Z向滑板紧固连接，Y向伺服电机和Y向导轨均设置在Y向伺服电机定位板上；所述Z向滑板的顶部设置有供给料管穿过的限位环。