[发明专利]一种用于SHPB实验的松散颗粒体试样的制备装置及方法

说明书

本发明实施例公开了一种用于SHPB实验的松散颗粒体试样的制备装置及方法，涉及试样制备领域，其技术方案包括操作台、试样固定装置、压力件以及施压组件；所述试样固定装置设在所述操作台上，所述试样固定装置内设有试样；所述压力件贯穿所述操作台，所述压力件的顶端位于所述试样固定装置的上方，所述压力件的底端位于所述操作台的下方；在所述压力件的上方设有量表，试样固定装置、压力件、以及量表同轴心设置；所述施压组件设在所述操作台上且位于所述操作台的下方，施压组件与压力件的底端连接；施压组件对所述压力件施加压力，带动压力件向下产生位移并将压力传递给试样固定装置以及试样。本发明实施例适用于制备用于SHPB实验的松散颗粒体试样。

技术领域

本发明涉及试样制备领域。尤其是涉及一种用于SHPB实验的松散颗粒体试样的制备装置及方法。

背景技术

现阶段测试材料在10¹～10³s^-1高应变率范围内动态压缩性能采用的主要装置为分离式霍普金森压杆实验系统(SHPB实验)。现有技术中，使用分离式霍普金森压杆实验系统对松散颗粒体材料(沙、黏土、煤、土石混合体等)进行测试时，通常先将松散颗粒体材料放入模具中快速加压成型形成试样，通过该种方式得到的试样，其内部水分和气体无法充分排出，试样端面不平，试样内部不均一，因此，在进行SHPB实验时，试样的透射信号差，入射杆和透射杆中应力不平衡，无法获得准确的材料动力学性能。此外，由于松散颗粒体材料在地层中的赋存环境为长时高压状态，通过快速加压成型，无法还原松散颗粒体材料的真实赋存状态，使得最终的实验结果误差大。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种用于SHPB实验的松散颗粒体试样的制备装置及方法，试样的还原度高，实验结果更准确。

本发明实施例提供一种用于SHPB实验的松散颗粒体试样的制备装置，包括操作台、试样固定装置、压力件以及施压组件；所述试样固定装置设在所述操作台上，所述试样固定装置内设有试样；所述压力件贯穿所述操作台，所述压力件的顶端位于所述试样固定装置的上方，所述压力件的底端位于所述操作台的下方；在所述压力件的上方设有量表，所述试样固定装置、压力件、以及量表同轴心设置；所述施压组件设在所述操作台上且位于所述操作台的下方，所述施压组件与所述压力件的底端连接；所述施压组件对所述压力件施加压力，带动所述压力件向下产生位移并将压力传递给试样固定装置以及试样。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述试样固定装置包括底座、下透水石、导环、护环、上透水石以及传压板；所述底座呈顶部开口且内部中空的柱形，所述底座内部设有第一台阶部、第二台阶部以及第三台阶部，所述第二台阶部的直径大于所述第一台阶部的直径，所述第三台阶部的直径大于所述第二台阶部的直径；所述下透水石设在所述第一台阶部；所述导环设在所述第二台阶部；在所述下透水石上放置有带有环刀的试样，所述导环的内壁抵接所述环刀的外壁，所述导环的顶端低于所述环刀的顶端；所述护环设在所述环刀上，所述护环的底部内壁向内凹陷形成定位槽，所述定位槽与所述环刀的顶部配合；所述上透水石设在所述试样上，所述传压板设在所述上透水石上，所述护环围设在所述上透水石以及所述传压板的外壁。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述压力件包括加压块以及分别设在所述加压块底端两侧的连接杆；所述加压块的中心处沿竖直方向开设有螺纹孔，在所述螺纹孔内螺纹连接有调节钉，所述调节钉、试样固定装置以及量表的测量头同轴设置；所述连接杆贯穿所述操作台，且所述连接杆的底端与所述施压组件连接。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述施压组件包括杠杆，所述杠杆通过铰接座铰接于所述操作台的下方，所述铰接座的顶端与所述操作台的底端连接；所述杠杆的一端连接有砝码盘，另一端螺纹连接有平衡锤，在所述杠杆上铰接有支撑座，所述支撑座位于所述砝码盘与所述铰接座之间且靠近所述铰接座，所述连接杆的底端与所述支撑座连接。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述量表包括千分表。