[发明专利]一种球形颗粒多点接触试验装置及其加载方法

权利要求书

1.一种球形颗粒多点接触试验装置，用以检测球形颗粒接触点力，其特征在于，该装置包括单球约束夹具以及设置在单球约束夹具下方的多球体约束夹具以及设置在多球体约束夹具上的测量组件，试验用球形颗粒(10)设置在单球约束夹具与多球体约束夹具之间。

2.根据权利要求1所述的一种球形颗粒多点接触试验装置，其特征在于，所述的单球约束夹具由四块可活动的带有球体面凹槽的球体约束块体(1)构成，四块球体约束块体(1)正交排布，其上的球体面凹槽组成半球体凹槽，相邻的两块球体约束块体(1)之间通过短双头螺栓(2)相互连接并进行位置约束，在半球体凹槽内设置上球形颗粒(101)。

3.根据权利要求2所述的一种球形颗粒多点接触试验装置，其特征在于，所述的多球体约束夹具包括带有前后挡板(11)呈U型的底座(6)、设置在底座(6)左右两侧可活动的刚性挡板(4)以及在前后挡板(11)与刚性挡板(4)围成空间内的并排设置的两个下球形颗粒(102)，左右两侧的刚性挡板(4)之间通过平行设置的四根长双头螺栓(3)连接，并且该四根长双头螺栓(3)将两个下球形颗粒(102)限位，所述的试验用球形颗粒(10)夹在上球形颗粒(101)与两个下球形颗粒(102)之间。

4.根据权利要求3所述的一种球形颗粒多点接触试验装置，其特征在于，所述的测量组件用以检测两个下球形颗粒(102)底部和侧面的压力数据，包括分别设置在底座(6)对应位置上的底座压力传感器(81)以及设置在刚性挡板(4)上的挡板压力传感器(82)，底座压力传感器(81)与挡板压力传感器(82)正交设置。

5.根据权利要求4所述的一种球形颗粒多点接触试验装置，其特征在于，所述的底座压力传感器(81)与下球形颗粒(102)之间以及挡板压力传感器(82)与下球形颗粒(102)之间均设有限定位移垫块(7)，该限定位移垫块(7)与下球形颗粒(102)的接触面上设有形状匹配的球体面凹槽。

6.根据权利要求3所述的一种球形颗粒多点接触试验装置，其特征在于，所述的刚性挡板(4)底部通过刚性垫块(5)与底座(6)连接。

7.根据权利要求3所述的一种球形颗粒多点接触试验装置，其特征在于，所述的试验用球形颗粒(10)与前后挡板(11)之间设有柔性约束板(9)。

8.一种球形颗粒多点接触试验装置的加载方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)放置球形颗粒：将两个并排设置的下球形颗粒(102)通过长双头螺栓(3)限位固定在两个刚性挡板(4)之间，并在下球形颗粒(102)与刚性挡板(4)之间设置挡板压力传感器(82)与限定位移垫块(7)，刚性挡板(4)通过刚性垫块(5)固定在底座(6)上，下球形颗粒(102)与底座(6)之间设置底座压力传感器(81)与限定位移垫块(7)，在两个并排设置的下球形颗粒(102)上放置试验用球形颗粒(10)，并将使用单球约束夹具固定好的上球形颗粒(101)置于最上方；

2)加载：将整个试验装置置于双轴流变仪上，通过双轴流变仪对单球约束夹具施加竖向力σ1和横向力σ2；

3)测量：根据正交放置的压力传感器数据获取球形颗粒与刚性板之间接触点力。