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原文传递压扭复杂应力耦合下岩石剪切试验系统及方法

专利名称：	压扭复杂应力耦合下岩石剪切试验系统及方法
摘要：	本发明属于岩石测试技术领域，具体公开了一种压扭复杂应力耦合下岩石剪切试验系统及方法，旨在使其能够与可提供轴向压力的设备配合使用，以简化结构并节约成本。由于该试验系统通过动力转换机构的受压连杆能够驱使第一齿条和第二齿条同步上下移动，因此其能够通过受压连杆与可提供轴向压力的设备的压杆配合，以利用设备所提供的轴向压力作为驱使第一齿条和第二齿条同步移动的动力，进而可对安装固定在试样左固定头和试样右固定头之间的岩石试样施加扭转力矩进行测试，无需设置专门提供扭剪力的动力机构，结构更简单，制作成本更低。而且，该试验系统通过轴压机构可对岩石试样施加轴向压力，因此便于对岩石试样进行轴压‑扭剪耦合试验测试。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	四川;51
申请人：	四川大学
发明人：	刘建锋;谢和平;王璐;杨建雄;薛福军;石祥超;冯淦;裴建良;徐慧宁;邓建辉;戴仕贵
专利状态：	有效
申请日期：	2023-08-11T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-24T00:00:00+0800
申请号：	CN202311015878.8
公开号：	CN117110069A
代理机构：	北京中济纬天专利代理有限公司
代理人：	敬川;李蜜
分类号：	G01N3/16;G01N3/24;G01N3/22;G01N3/04;G;G01;G01N;G01N3;G01N3/16;G01N3/24;G01N3/22;G01N3/04
申请人地址：	610065 四川省成都市武侯区一环路南一段24号
主权项：	1.压扭复杂应力耦合下岩石剪切试验系统，包括装置主体(100)和试样固定机构(200)；所述装置主体(100)包括装置底板(110)、以及间隔设置在装置底板(110)上的装置左支板(120)和装置右支板(130)，所述装置左支板(120)与装置右支板(130)之间形成有工作腔(140)；所述试样固定机构(200)包括在工作腔(140)中左右分布设置的试样左固定头(210)和试样右固定头(220)，所述试样左固定头(210)与试样右固定头(220)彼此相对应的部位处均设有试样固定部；其特征在于：还包括动力转换机构(300)和轴压机构(400)；所述试样左固定头(210)通过第一横轴(230)可转动地设置在装置左支板(120)上，所述试样右固定头(220)通过第二横轴(240)可转动地设置在装置右支板(130)上，所述第一横轴(230)或第二横轴(240)为伸缩轴；所述动力转换机构(300)包括第一齿轮(310)、第二齿轮(320)、第一齿条(330)、第二齿条(340)和受压连杆(350)；所述第一齿轮(310)与试样左固定头(210)传动连接，所述第二齿轮(320)与试样右固定头(220)传动连接；所述第一齿条(330)和第二齿条(340)均竖直设置在工作腔(140)中，所述受压连杆(350)设置在工作腔(140)中并分别与第一齿条(330)和第二齿条(340)连接，且受压连杆(350)能够驱使第一齿条(330)和第二齿条(340)同步上下移动；所述第一齿条(330)与第一齿轮(310)相啮合，并能够通过第一齿轮(310)驱使试样左固定头(210)转动；所述第二齿条(340)与第二齿轮(320)相啮合，并能够通过第二齿轮(320)驱使试样右固定头(220)转动；所述第一齿条(330)和第二齿条(340)同步上下移动时，所述试样左固定头(210)的转动方向与试样右固定头(220)的转动方向相反；所述轴压机构(400)包括轴压加载通道(410)和轴压加载部件(420)；所述第一横轴(230)不为伸缩轴时，所述轴压加载通道(410)依次贯穿装置左支板(120)、第一横轴(230)、以及试样左固定头(210)，并贯通至试样左固定头(210)的试样固定部处；所述第二横轴(240)不为伸缩轴时，所述轴压加载通道(410)依次贯穿装置右支板(130)、第二横轴(240)、以及试样右固定头(220)，并贯通至试样右固定头(220)的试样固定部处；所述轴压加载部件(420)可滑动地设置在轴压加载通道(410)中，其内端处于试样固定部处时，其外端处于装置主体(100)的外侧。 2.根据权利要求1所述的压扭复杂应力耦合下岩石剪切试验系统，其特征在于：所述试样固定部为正多边形结构的凹槽。 3.根据权利要求1所述的压扭复杂应力耦合下岩石剪切试验系统，其特征在于：所述装置底板(110)上设有第一限位座(111)和第二限位座(112)，所述第一齿条(330)的下端设有与第一限位座(111)滑动配合的第一下导杆(331)，所述第二齿条(340)的下端设有与第二限位座(112)滑动配合的第二下导杆(341)。 4.根据权利要求3所述的压扭复杂应力耦合下岩石剪切试验系统，其特征在于：所述第一限位座(111)和第二限位座(112)均为锥台形结构。 5.根据权利要求1所述的压扭复杂应力耦合下岩石剪切试验系统，其特征在于：所述受压连杆(350)顶部的中央位置设有受压部(351)。 6.根据权利要求1所述的压扭复杂应力耦合下岩石剪切试验系统，其特征在于：所述轴压加载部件(420)包括加压轴(421)，所述加压轴(421)的外端开设有滑槽，所述滑槽中可滑动地设置有活塞(422)，所述活塞(422)与滑槽共同围成压力腔(423)，所述加压轴(421)上设有与压力腔(423)连通的加压介质进出口。 7.根据权利要求1至6中任意一项所述的压扭复杂应力耦合下岩石剪切试验系统，其特征在于：所述装置主体(100)还包括装置横梁(150)，所述装置横梁(150)分别与装置左支板(120)和装置右支板(130)连接。 8.根据权利要求7所述的压扭复杂应力耦合下岩石剪切试验系统，其特征在于：所述装置横梁(150)为两根，并在工作腔(140)的顶部前后分布设置。 9.根据权利要求8所述的压扭复杂应力耦合下岩石剪切试验系统，其特征在于：在工作腔(140)的顶部还设置有第一限位块(141)和第二限位块(142)；所述第一限位块(141)分别与装置左支板(120)及处于后侧的装置横梁(150)连接，所述第一齿条(330)的上端设有与第一限位块(141)滑动配合的第一上导杆(332)；所述第二限位块(142)分别与装置右支板(130)及处于前侧的装置横梁(150)连接，所述第二齿条(340)的上端设有与第二限位块(142)滑动配合的第二上导杆(342)。 10.压扭复杂应力耦合下岩石剪切试验方法，该方法采用岩石扭剪试验系统进行岩石试验，其特征在于：所述岩石扭剪试验系统为权利要求1至9中任意一项所述的压扭复杂应力耦合下岩石剪切试验系统；该方法包括下列步骤：步骤一，制作岩石试样(500)，并将岩石试样(500)固定在岩石扭剪试验系统的试样左固定头(210)与试样右固定头(220)之间；步骤二，将固定有岩石试样(500)的岩石扭剪试验系统安装到能够提供轴向压力的设备上；步骤三，通过提供轴向压力的设备驱使受压连杆(350)向下移动，由受压连杆(350)驱使第一齿条(330)和第二齿条(340)同步向下移动，进而第一齿条(330)通过第一齿轮(310)驱使试样左固定头(210)转动、第二齿条(340)通过第二齿轮(320)驱使试样右固定头(220)转动，且试样左固定头(210)的转动方向与试样右固定头(220)的转动方向相反，从而对岩石试样(500)施加扭转力矩；同时，通过驱使轴压加载部件(420)沿轴压加载通道(410)向内滑动，对岩石试样(500)施加恒定的轴向压力，或是使得对岩石试样(500)施加的轴向压力满足测试预期的轴向压力变化；步骤四，测量岩石试样(500)在试验过程中的变形和破坏情况，并采集信息进行数据分析。
所属类别：	发明专利