[发明专利]一种基于环剪仪的光弹试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种基于环剪仪的光弹试验装置，其特征在于：包括环剪仪主体结构、数据采集装置(3)、图形记录装置和光弹装置；

所述环剪仪主体结构包括下部动盘(5)、中部固定筒(6)、上部随动盘(7)和中间固定立柱(8)；

所述下部动盘(5)包括支撑板Ⅰ(501)、若干立柱(503)、转动圆筒(504)和齿轮Ⅰ(505)；所述支撑板Ⅰ(501)搁置在立柱(503)的上表面；所述支撑板Ⅰ(501)的板面上具有同轴设置的孔洞(5011)和环形嵌固槽(5012)；所述转动圆筒(504)的上端伸出孔洞(5011)，下端的外圈上套设有齿轮Ⅰ(505)；所述齿轮Ⅰ(505)与链条(204)相连；

所述中部固定筒(6)包括外筒(601)、内筒(602)、内部固定盘(603)、下端可转动圆环(604)和上端不可转动圆环(605)；所述外筒(601)和内筒(602)采用透明材料制得；所述外筒(601)的下端嵌固在环形嵌固槽(5012)中；所述内筒(602)布置在外筒(601)的内腔中；所述外筒(601)和内筒(602)同轴设置；所述内部固定盘(603)布置在孔洞(5011)中；所述内筒(602)搁置并固定在内部固定盘(603)上；所述外筒(601)和内筒(602)围设出圆环柱状容置空间；所述上端不可转动圆环(605)和下端可转动圆环(604)分别布置在圆环柱状容置空间的上下两端；所述下端可转动圆环(604)的下表面与转动圆筒(504)的上表面连接；所述下端可转动圆环(604)的上表面设置有锯齿；所述上端不可转动圆环(605)的下表面设置有锯齿；所述外筒(601)、内筒(602)、下端可转动圆环(604)和上端不可转动圆环(605)合围出试样腔；

所述上部随动盘(7)盖设在中部固定筒(6)上方；所述上部随动盘(7)包括圆盘(701)和凸起圆桶(702)；所述圆盘(701)固定在上端不可转动圆环(605)的上表面；所述圆盘(701)将内筒(602)的上端敞口封堵；所述圆盘(701)的侧壁上设置有若干个刻槽(7011)；所述刻槽(7011)中布置有声发射探头；所述声发射探头的下端紧抵在上端不可转动圆环(605)的上表面；所述凸起圆桶(702)整体为下端敞口且上端封闭的圆桶结构；所述凸起圆桶(702)布置在圆盘(701)的上表面；所述凸起圆桶(702)的下端敞口被圆盘(701)封堵；所述凸起圆桶(702)的侧壁上设置有预留口(7021)；所述凸起圆桶(702)的侧壁上在预留口(7021)旁侧设置有凸起块(7022)；

所述中间固定立柱(8)的柱身依次穿过转动圆筒(504)的内腔、内部固定盘(603)、内筒(602)的内腔和圆盘(701)后，伸入凸起圆桶(702)的内腔中；所述内部固定盘(603)固定连接在中间固定立柱(8)的侧壁上；

所述数据采集装置(3)包括力传感器(301)和数据采集箱(302)；所述力传感器(301)的手柄穿过预留口(7021)后可拆卸安装在中间固定立柱(8)的柱身上；所述力传感器(301)的主体延伸至凸起块(7022)旁侧；所述力传感器(301)与数据采集箱(302)连接；

所述图形记录装置包括若干个摄像机(11)；所述摄像机(11)环绕布置在中部固定筒(6)外侧；

所述光弹装置包括光源(4)、偏振片(15)和光弹材料试样(16)；所述光源(4)布置在中间固定立柱(8)上；所述外筒(601)的外壁上和内筒(602)的内壁上贴敷有偏振片(15)；

工作时，所述试样腔中填筑光弹材料试样(16)；所述上端不可转动圆环(605)和下端可转动圆环(604)的锯齿嵌入岩土试样；链条(204)带动转动圆筒(504)转动，下端可转动圆环(604)带动岩土试样转动，将扭转力传递至上部随动盘(7)；光源(4)照射四周，光弹材料试样(16)出现光弹现象，图形记录装置记录光弹图像；力传感器(301)与凸起块(7022)接触测量扭转力，并传递至数据采集箱(302)；对比不同时刻的光弹图形、扭矩及声发射数据，分析得到颗粒内部以及颗粒之间的应力。

2.根据权利要求1所述的一种基于环剪仪的光弹试验装置，其特征在于：还包括动力装置(2)；所述动力装置(2)包括配电箱(201)、电机(202)、齿轮(203)和链条(204)；所述电机(202)与配电箱(201)相连；所述电机(202)的输出端设置有齿轮Ⅱ(203)；所述齿轮Ⅱ(203)与链条(204)相连；所述配电箱(201)通过改变提供功率，改变电机(202)的转速。