[发明专利]一种球体颗粒体系法向接触力和法向位移的测量装置

说明书

本发明专利涉及一种球体颗粒体系法向接触力和法向位移的测量装置，包括测量法向接触力机构、以及测量法向位移机构；测量法向接力触机构包括固定套筒、有机玻璃圆管、若干个薄膜压力传感器以及若干个实验颗粒球；固定套筒安装于支撑板上；有机玻璃圆管安装于固定套筒上，实验颗粒球竖向叠加式放置于有机玻璃圆管中；薄膜压力传感器设于实验颗粒球与实验颗粒球的接触面上；加压机构设于支撑板上，用于向实验颗粒球加压；测量法向位移机构设于支撑板上，用于测量实验颗粒球在法向方向的位移。其能解决解决球体颗粒在冲击作用下，法向力与法向位移难以测量的问题，提高了实验的精确性，并极大地简化了实验操作。

技术领域

本发明专利涉及一种球体颗粒体系法向接触力和法向位移的测量装置，主要应用于散体颗粒运动机制的实验研究，属于教学和试验辅助设备技术领域。

背景技术

目前对于散体颗粒运动机制的理论研究还处在探索阶段，为此它是相关专业人士研究的热点。实验室中测量散体颗粒运动性质的装置有很多，以球体颗粒体系受冲击荷载为例，大多数装置只能测得球体颗粒受冲击作用时的法向接触力，却并不能测得球体颗粒受冲击作用时的法向位移。而且，实验室的装置往往只能测定单一直径球体颗粒在冲击作用下的法向接触力，实用性不强，得出的实验结果往往也不够精确。另外，对于绝大多数冲击装置而言，都是用落锤装置来做，结构复杂且操作繁琐。

如中国专利CN104422621A涉及一种热环境下动响应传递特性试验的耐高温落锤装置，其特征在于：包括安装板、锤头支座、支座连接杆、锤头；所述支座连接杆一端与所述安装板上表面可转动连接，另一端与所述锤头支座固定；所述锤头设置在所述锤头支座一端，锤头轴线与所述支座连接杆轴线垂直；还包括一端固定在所述安装板上表面的远程控制线支架，所述远程控制线支架的另一端开有支架开口；还包括一端固定在所述支座连接杆上，另一端穿过所述支架开口并继续延伸的远程控制线。

发明内容

本发明提供一种球体颗粒体系法向接触力和法向位移的测量装置，其能解决解决球体颗粒在冲击作用下，法向力、法向位移难以测量的问题，并能用于不同直径的球体颗粒的法向力、发向位移的测量，提高了实验的精确性，并极大地简化了实验操作。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为，一种球体颗粒体系法向接触力和法向位移的测量装置，包括支撑板、加压机构、测量法向接触力机构、测量法向位移机构、以及电脑；

测量法向接力触机构包括固定套筒、有机玻璃圆管、若干个薄膜压力传感器以及若干个实验颗粒球；有机玻璃圆管安装于固定套筒上，固定套筒安装于支撑板上，若干个实验颗粒球竖向叠加式放置于有机玻璃圆管中；薄膜压力传感器设于有机玻璃圆管中，并位于实验颗粒球与实验颗粒球的接触面上；薄膜压力传感器连接于电脑；

加压机构设于支撑板上，并连接于有机玻璃圆管上，用于向有机玻璃圆管中的实验颗粒球加压；

测量法向位移机构设于支撑板上，用于测量实验颗粒球在法向方向的位移。

作为本发明改进的技术方案，有机玻璃圆管的管壁在竖向方向布设有若干个孔。

作为本发明改进的技术方案，加压机构包括供气瓶、储气室、固定支架、加载板以及活塞；供气瓶通过输气管连通于储气室，储气室连接于加载板；加载板设于固定支架的端头、活塞设于加载板的下方并同时位于有机玻璃圆管的上端；在控制供气瓶供气能实现控制加载板发生位移时，加载板带动活塞向有机玻璃圆管中的实验颗粒球加压；供气瓶与储气室均设于支撑板上。

作为本发明改进的技术方案，还包括导筒，导筒设于有机玻璃圆管的外围，加载板能沿导筒进行上下移动，并带动活塞对实验颗粒球进行加压。

作为本发明改进的技术方案，测量法向位移机构包括支架，以及安装于支架上的红外发射器、红外接收器与红外距离传感器；支架安装于支撑板上；其中，红外发射器发射的红外信号能通过有机玻璃圆管管壁上的孔；红外接收器用于接收红外发射器发射的信号；红外距离传感器用于检测实验颗粒球的法向位移。