[发明专利]一种圆柱形岩样多角度劈裂装置及其方法

权利要求书

1.一种圆柱形岩样多角度劈裂装置，其特征在于：包括试验机构、劈裂模具、试样固定及角度控制系统；其中：

所述试验机构包括反力架（1），所述反力架（1）中设置有移动横梁（10），移动横梁（10）能够在驱动装置的驱动下上下移动，移动横梁（10）上安装有上压头（9），上压头（9）上放置有压力传感器（6），上压头（9）的两侧分别安装有左位移引伸计LVDT（7）和右位移引伸计LVDT（8），压力传感器（6）、左位移引伸计LVDT（7）和右位移引伸计LVDT（8）均通过数据线与设置于反力架（1）外的计算机（21）连接；上压头（9）的下方有压头套筒（14），压头套筒（14）连接有劈裂压头（11），劈裂压头（11）的底部设置有刃口（13）；

所述劈裂模具为一个圆柱形试样（20）；

所述试样固定及角度控制系统包括放置于刃口（13）下方的半圆形凹槽（15）和带刻度的圆盘（16），半圆形凹槽（15）用于放置圆柱形试样（20），半圆形凹槽（15）放置于带刻度的圆盘（16）上；

所述驱动装置包括相连的伺服电机（2）和减速机（3），伺服电机（2）与计算机相连，减速机（3）依次连接有滚珠丝杆（4）和滚珠丝杠缸（5），滚珠丝杠缸（5）位于压力传感器（6）上；

所述反力架（1）内的两侧分别设置有左竖向导轨（18）和右竖向导轨（19），移动横梁（10）的两端分别位于左竖向导轨（18）和右竖向导轨（19）内，且能够相对左竖向导轨（18）和右竖向导轨（19）上下移动；

所述压头套筒（14）及劈裂压头（11）上开设有定位销孔（12），通过插销插入该定位销孔（12），使压头套筒（14）与劈裂压头（11）可拆卸式连接；

所述刃口（13）的材质为热处理渗碳工具钢，所述刃口（13）做倒角处理。

2.根据权利要求1所述的圆柱形岩样多角度劈裂装置，其特征在于：所述半圆形凹槽（15）上端中心处设置有指针（22），带刻度的圆盘（16）上标记有刻度（23），并标记有多个角度标识（24）。

3.根据权利要求1或2所述的圆柱形岩样多角度劈裂装置，其特征在于：所述半圆形凹槽（15）及带刻度的圆盘（16）的中心处均设置有螺丝孔（25），通过一个固定螺丝穿过该螺丝孔（25），将半圆形凹槽（15）及带刻度的圆盘（16）固定；带刻度的圆盘（16）置于平台（17）上。

4.一种基于权利要求1所述装置的圆柱形岩样多角度劈裂方法，其特征在于：包括以下步骤：

在劈裂过程中，圆柱形试样（20）置于半圆形凹槽（15）内，将半圆形凹槽（15）上端中心处指针（22）指到带刻度的圆盘（16）的预先设置的劈裂角度相对应的刻度位置处，把固定螺丝旋进螺丝孔（25）将半圆形凹槽（15）与带刻度的圆盘（16）固定；

通过计算机（21）控制伺服电机（2）和减速机（3）运转带动移动横梁（10）沿左竖向导轨（18）和右竖向导轨（19）移动使劈裂压头（11）与圆柱形试样（20）接触并持续施加压力直至圆柱形试样（20）劈裂；

通过压力传感器（6）与左位移引伸计LVDT（7）、右位移引伸计LVDT（8）实时记录压力及位移，并自动保存至计算机（21）。

5.根据权利要求4所述的圆柱形岩样多角度劈裂方法，其特征在于：所述劈裂角度包括0度，15度，30度，45度，60度，75度，90度。