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原文传递岩石变尺寸纯剪试验系统及方法

专利名称：	岩石变尺寸纯剪试验系统及方法
摘要：	本发明属于岩石测试技术领域，具体公开了一种岩石变尺寸纯剪试验系统及方法，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、节约成本，并便于对多种长度尺寸的岩石试样进行测试。该岩石变尺寸纯剪试验系统通过动力转换组件的传动机构可将动力输入件的直线运动转换为扭矩输出件的旋转运动，因此可利用轴向压力作为动力对安装固定在试样上固定头与试样下固定头之间的岩石试样施加扭矩进行测试，无需设置专门提供扭剪力的动力机构，相较于现有装置结构更简单，制作成本更低；而且，其所设置支架杆为长度可调的伸缩支撑杆，可实现对试样上固定头与试样下固定头相对距离的调节，从而可安装不同长度尺寸的岩石试样进行测试，非常方便。
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;杨建雄;薛福军;代晶晶;唐一帆;石祥超;王璐;徐慧宁;裴建良;冯淦;邓建辉;李化
专利状态：	有效
申请日期：	2023-08-10T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-24T00:00:00+0800
申请号：	CN202311007232.5
公开号：	CN117110082A
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：	G01N3/24;G01N3/04;G01N3/02;G01N29/14;G;G01;G01N;G01N3;G01N29;G01N3/24;G01N3/04;G01N3/02;G01N29/14
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.岩石变尺寸纯剪试验系统，包括装置主体(100)和试样固定机构(200)；所述装置主体(100)包括装置底座(120)、设置在装置底座(120)上的支架杆(130)、以及设置在支架杆(130)顶端的装置上盖(140)；所述装置底座(120)与装置上盖(140)之间形成有工作腔(110)；所述试样固定机构(200)包括在工作腔(110)中上下分布设置的试样上固定头(210)和试样下固定头(220)，所述试样上固定头(210)与试样下固定头(220)彼此相对应的部位处均设有试样固定部；其特征在于：所述装置上盖(140)上与试样上固定头(210)相对应的部位为装置主体(100)的第一安装位，所述支架杆(130)为长度可调的伸缩支撑杆，所述装置底座(120)上与试样下固定头(220)相对应的部位为装置主体(100)的第二安装位；所述装置主体(100)的第一安装位和/或第二安装位处设置有动力转换组件(300)，所述动力转换组件(300)包括扭矩输出件(310)、动力输入件(320)和传动机构(330)；所述扭矩输出件(310)可转动地设置在装置主体(100)上，并与所对应的试样上固定头(210)或试样下固定头(220)固定连接，且在扭矩输出件(310)转动作用的带动下可使得试样上固定头(210)与试样下固定头(220)相对转动；所述动力输入件(320)活动设置，并可沿直线运动；所述传动机构(330)分别与扭矩输出件(310)和动力输入件(320)传动连接，并能够将动力输入件(320)的直线运动转换为扭矩输出件(310)的旋转运动。 2.根据权利要求1所述的岩石变尺寸纯剪试验系统，其特征在于：所述支架杆(130)至少为三根，并呈环形阵列分布。 3.根据权利要求2所述的岩石变尺寸纯剪试验系统，其特征在于：所述支架杆(130)包括设置在装置底座(120)上的伸缩杆筒(131)，以及与伸缩杆筒(131)嵌套配合并可沿其轴向运动的伸缩杆体(132)；所述伸缩杆筒(131)和/或伸缩杆体(132)上设有限制伸缩杆体(132)运动的锁紧结构；所述伸缩杆体(132)的顶端即为支架杆(130)的顶端。 4.根据权利要求3所述的岩石变尺寸纯剪试验系统，其特征在于：所述锁紧结构包括开设在伸缩杆筒(131)上的第一锁紧孔(133)、开设在伸缩杆体(132)上的第二锁紧孔(134)、以及第一锁紧件(135)；所述第一锁紧孔(133)至少为两个并沿伸缩杆筒(131)的轴向间隔分布，和/或所述第二锁紧孔(134)至少为两个并沿伸缩杆体(132)的轴向间隔分布；所述第一锁紧件(135)分别与一个第一锁紧孔(133)和一个第二锁紧孔(134)连接。 5.根据权利要求3所述的岩石变尺寸纯剪试验系统，其特征在于：所述锁紧结构包括开设在伸缩杆筒(131)上端的豁口、套设在伸缩杆筒(131)上端的环形卡箍(136)、以及分别与环形卡箍(136)的两端相连的第二锁紧件(137)。 6.根据权利要求1至5中任意一项所述的岩石变尺寸纯剪试验系统，其特征在于：仅在装置主体(100)的第一安装位处设置动力转换组件(300)；所述试样下固定头(220)与装置底座(120)固定连接；所述扭矩输出件(310)呈环形；所述动力输入件(320)与扭矩输出件(310)同轴设置；所述传动机构(330)包括设置在扭矩输出件(310)顶面上并将动力输入件(320)环绕的齿圈(331)、设置在动力输入件(320)上并沿其运动轨迹中心线分布的齿条(332)、以及可转动地设置在装置主体(100)上并分别与齿圈(331)和齿条(332)相啮合的轴齿轮(333)。 7.根据权利要求6所述的岩石变尺寸纯剪试验系统，其特征在于：所述动力输入件(320)具有处于装置主体(100)外侧的动力输入端(321)；所述动力输入件(320)上设置有复位板(322)，所述复位板(322)处于装置上盖(140)的上侧，且所述复位板(322)与装置上盖(140)之间设置有复位弹簧(323)；所述复位弹簧(322)至少为三根，并围绕动力输入件(320)均匀分布。 8.根据权利要求7所述的岩石变尺寸纯剪试验系统，其特征在于：所述动力输入件(320)呈长方体形，其四个侧面上均设置有齿条(332)；所述轴齿轮(333)为四根，并分别与动力输入件(320)四个侧面上的齿条(332)相啮合。 9.根据权利要求6所述的岩石变尺寸纯剪试验系统，其特征在于：还包括试验台(400)；所述装置主体(100)固定设置在试验台(400)上。 10.岩石变尺寸纯剪试验方法，其特征在于：采用权利要求1至9中任意一项所述的岩石变尺寸纯剪试验系统进行岩石试验，并包括下列步骤：步骤一，制作岩石试样(500)，并调节支架杆(130)的长度，将岩石试样(500)固定在岩石变尺寸纯剪试验系统的试样上固定头(210)与试样下固定头(220)之间；步骤二，将固定有岩石试样(500)的岩石变尺寸纯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动力输入件(320)做直线运动，由传动机构(330)将动力输入件(320)的直线运动转换为扭矩输出件(310)的旋转运动，在扭矩输出件(310)转动作用的带动下使得试样上固定头(210)与试样下固定头(220)相对转动，对岩石试样(500)施加扭转力矩；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