[发明专利]一种热膨胀式三轴加载方法及其装置

权利要求书

1.一种热膨胀式三轴加载方法，其特征在于利用周围介质由于温度变化所产生的温度应力实现对被试对象的加载及卸载过程。

2.根据权利要求1所述的一种热膨胀式三轴加载方法，其特征在于具体包括如下内容：

将被试对象(1)包裹在周围介质(2)内，并与周围介质(2)贴合，再对周围介质(2)进行加热，加热过程中限制周围介质(2)除目标加载方向外的变形为零，使得周围介质(2)由于温度变化和变形约束产生温度应力，施加于被试对象(1)，实现对被试对象(1)的应力加载；加载完成后对周围介质(2)进行退温，使周围介质(2)由于温度变化和变形收缩，与被试对象(1)的接触解除，实现对被试对象(1)的应力卸载过程。

3.根据权利要求2所述的一种热膨胀式三轴加载方法，其特征在于根据加载目的的不同，通过控制周围介质(2)所产生温度应力单向对等、双向对等、双向不对等、三向全对等、三向部分对等、三向完全不对等施加的手段，分别实现被试对象单轴、双向等压、双向不等压、三向等压、常规三轴、真三轴温度应力状态的加载。

4.一种热膨胀式三轴加载装置，其特征在于包括：周围介质(2)、上端盖(31)、下底板(32)、纵向加载压头(4)、热源项(51)、中间热箍筒(52)、温度控制开关(6)、保温层(7)、温度传感器及压力传感器；其中筒壁内置有热源项(51)的中间热箍筒(52)套置在上端盖(31)内，上端盖(31)底部与下底板(32)固定连接，中间热箍筒(52)内壁均匀布置有四个周围介质(2)，每个周围介质(2)的外侧壁均与中间热箍筒(52)的内壁贴合，且每个周围介质(2)内部均放置有温度传感器及压力传感器，保温层(7)包裹在上端盖(31)主体筒体外侧。

5.根据权利要求4所述的一种热膨胀式三轴加载装置，其特征在于所述周围介质(2)采用热膨胀系数大于10^-7℃^-1的材料，且所述上端盖(31)、下底板(32)、中间热箍筒(52)、纵向加载压头(4)均采用热膨胀系数小于周围介质(2)热膨胀系数0.001倍的材料。

6.根据权利要求5所述的一种热膨胀式三轴加载装置，其特征在于所述周围介质(2)的外侧壁为用于与中间热箍筒(52)内壁贴合的曲面，且周围介质(2)的外侧壁设有定位条(26)，周围介质(2)通过其外侧壁上的定位条(26)与中间热箍筒(52)内壁的定位槽配合连接，周围介质(2)的内侧壁为平面，且周围介质(2)的内侧壁上设有沟槽(25)，沟槽(25)内放置有温度传感器及压力传感器，温度传感器及压力传感器的引线均沿着沟槽(25)延伸至上端盖(31)，并从上端盖(31)顶端的引线孔穿出。

7.根据权利要求6所述的一种热膨胀式三轴加载装置，其特征在于所述上端盖(31)顶端开有方形通孔，方形通孔四周的上端盖(31)上设有四个用于温度传感器及压力传感器引线穿出的引线孔，上端盖(31)底部裙边开有多个螺栓孔，用于与下底板(32)连接；

所述下底板(32)内圈设有多个用于热源项(51)引线穿出的竖向通孔，下底板(32)上沿周向开有多个螺栓孔，用于与上端盖(31)连接；

所述纵向加载压头(4)通过上端盖(31)顶端方形通孔与被试对象(1)纵向端面接触；

所述中间热箍筒(52)内部均匀布置四个定位槽(521)，与周围介质(2)外侧壁的定位条(26)配合，中间热箍筒(52)套置在上端盖(31)内部，且中间热箍筒(52)外侧壁与上端盖(31)筒体内侧壁贴合。