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原文传递一种层状岩石薄板试样制作及加载方法

专利名称：	一种层状岩石薄板试样制作及加载方法
摘要：	一种层状岩石薄板试样制作及加载方法，试样制作阶段步骤为：利用钻机制备圆柱形岩石试样，利用切割机制备标高岩石柱样，利用线切割机依次制备长方体岩石试样和薄板试样，将薄板试样固定到相配套的打磨夹具中，利用研磨抛光机对薄板试样进行打磨直至满足设计尺寸规格。试样加载阶段步骤为：对薄板试样进行清洗并干燥，对薄板试样加载面进行减摩剂操作；在压力机下压头上固定球头加载机构，球头加载机构顶端依次固定刚性垫板和试样定位罩，将薄板试样加载面端插入定位罩的定位插槽中，调整薄板试样位置使其与球头加载机构进行对中；以位移/载荷控制方式对薄板试样进行预紧力加载至设定值；预紧力清零后以位移控制方式对薄板试样进行加载直至破坏。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	辽宁;21
申请人：	东北大学
发明人：	冯夏庭;刘旭锋;周扬一;王春;张文灿;龚彦华;辜良杰
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-25T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-06T00:00:00+0800
申请号：	CN201910070725.0
公开号：	CN110208053A
代理机构：	沈阳东大知识产权代理有限公司
代理人：	梁焱
分类号：	G01N1/28(2006.01);G;G01;G01N;G01N1
申请人地址：	110819 辽宁省沈阳市和平区文化路3号巷11号
主权项：	1.一种层状岩石薄板试样制作方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一：钻切柱样 ①、将层状岩石标本固定到钻机工作台上，使层状岩石标本的层面与钻机工作台保持垂直； ②、启动钻机，钻削方向垂直于水平面，并在层状岩石标本上钻取圆柱形岩石试样； ③、将钻取好的圆柱形岩石试样置于切割机平台上，使圆柱形岩石试样的中轴线平行于切割机平台； ④、启动切割机，切割方向垂直于圆柱形岩石试样的中轴线，并在圆柱形岩石试样上切割出若干标高岩石柱样；步骤二：切割薄板 ①、在标高岩石柱样的端面上画出矩形的切割标记线，切割标记线与层面呈β夹角； ②、将画好切割标记线的标高岩石柱样置于线切割机平台上，沿着切割标记线将标高岩石柱样切割成长方体岩石试样； ③、将切割好的长方体岩石试样置于线切割机平台上，沿着长方体岩石试样的长度方向，将长方体岩石试样切割成若干厚度相等的薄板试样，此时的薄板试样的实际尺寸与设计尺寸规格相比留有1～2mm的打磨余量；步骤三：打磨成型 ①、先将薄板试样固定到相配套的打磨夹具中； ②、在薄板试样的待打磨表面涂抹上油漆作为打磨标记； ③、将涂抹了油漆的薄板试样连同打磨夹具一起置于研磨抛光机的研磨盘上； ④、向研磨盘上添加研磨液，启动研磨抛光机，将研磨盘的转速控制在100～150r/min，对薄板试样的其中一个待打磨表面进行研磨，直到待打磨表面的油漆全部消失； ⑤、将薄板试样连同打磨夹具翻转180°，重复步骤④，完成薄板试样另一个待打磨表面的打磨； ⑥、更换打磨夹具，重复步骤①至步骤④，直至完成薄板试样其余四个表面的打磨，使薄板试样满足设计尺寸规格。 2.根据权利要求1所述的一种层状岩石薄板试样制作方法，其特征在于：所述研磨液由刚玉磨料和水混合而成，刚玉磨料与水的体积比为40％～60％；所述研磨液分为五种，五种研磨液中的刚玉磨料目数依次为120目、300目、600目、1000目及3000目，五种研磨液按照刚玉磨料目数由小到大依次向研磨盘中进行添加，且在添加每一种刚玉磨料目数的研磨液之前，均需要先将研磨盘和薄板试样待打磨表面用清水冲洗干净。 3.根据权利要求1所述的一种层状岩石薄板试样制作方法，其特征在于：所述打磨夹具包括夹具主体和刚性垫片，夹具主体采用圆柱形结构，在夹具主体上均布有三处试样插槽，薄板试样位于试样插槽内，刚性垫片位于薄板试样与夹具主体之间，在刚性垫片外侧的夹具主体上安装有顶丝，通过旋紧顶丝使薄板试样固定在试样插槽内。 4.根据权利要求3所述的一种层状岩石薄板试样制作方法，其特征在于：根据薄板试样装夹方式的不同，所述打磨夹具分为三种类型，包括试样加载面打磨夹具、试样非加载面打磨夹具以及试样观察面打磨夹具；所述试样加载面打磨夹具的夹具主体的轴向高度与薄板试样的长度相比至少低1mm；所述试样非加载面打磨夹具的夹具主体的轴向高度与薄板试样的宽度相比至少低1mm；所述试样观察面打磨夹具的夹具主体的轴向高度与薄板试样的厚度相比至少低1mm。 5.根据权利要求3所述的一种层状岩石薄板试样制作方法，其特征在于：所述夹具主体配置有限位钢圈，限位钢圈套装在夹具主体外侧，限位钢圈与夹具主体之间为间隙配合。 6.根据权利要求1所述的一种层状岩石薄板试样制作方法，其特征在于：在将涂抹了油漆的薄板试样连同打磨夹具一起置于研磨抛光机的研磨盘上后，需要在夹具主体上方放置一块圆柱形配重压块，然后执行研磨步骤。 7.一种层状岩石薄板试样加载方法，采用了通过权利要求1所述的层状岩石薄板试样制作方法所制得的薄板试样，其特征在于包括如下步骤：步骤一：将打磨到设计尺寸规格的薄板试样用清水冲洗干净，再用酒精去除薄板试样残留的油漆，最后将薄板试样置于烘箱中进行烘干，或者将薄板试样置于室温下进行自然干燥；步骤二：在薄板试样的两个加载面上涂抹减摩剂，再粘贴铜片；步骤三：在压力机的下压头上固定球头加载机构，在球头加载机构顶端固定刚性垫板，在刚性垫板上表面设置有试样定位罩，在试样定位罩上表面开设有试样定位插槽，将薄板试样的一个加载面端插入试样定位插槽中，同时调整薄板试样的位置，使薄板试样的中轴线与球头加载机构的中轴线相重合；步骤四：启动压力机，以位移控制方式或载荷控制方式对薄板试样进行预紧力加载，当采用位移控制方式时，位移加载速率为0.1～0.5mm/min，当采用载荷控制方式时，载荷加载速率为2～10N/min，直至达到设定的预紧力，并保持预紧力恒定；步骤五：对预紧力进行清零，以位移控制方式对薄板试样进行加载，此时的位移加载速率为0.01～0.05mm/min，直至试样发生破坏。 8.根据权利要求7所述的一种层状岩石薄板试样加载方法，其特征在于：所述试样定位罩由3D打印方式制作而成，试样定位罩与刚性垫板罩接部分的壁厚为0.2mm～0.5mm，试样定位罩与刚性垫板罩接部分之间留有0.2mm的间隙，试样定位插槽与薄板试样之间留有0.1mm～0.3mm的插装间隙；刚性垫板的直径比薄板试样的宽度大1mm～2mm，在刚性垫板的侧表面对称安装有两个羊角螺栓，羊角螺栓通过钢丝绳与压力机机架连接在一起，防止刚性垫板在加载过程中发生飞出的意外；刚性垫板的表面需要依次经过120目、300目、600目、1000目、3000目的砂纸进行打磨，刚性垫板通过石蜡粘贴固定在球头加载机构顶端。 9.根据权利要求7所述的一种层状岩石薄板试样加载方法，其特征在于：所述球头加载机构由两部分组成，包括球头件和内凹球面底座，球头件的上部为圆柱体结构，球头件的下部为球形结构，且球头件的直径小于薄板试样宽度的1.5倍；内凹球面底座整体为圆柱体结构，在内凹球面底座的上端面加工有球面内凹槽；在球头件的上部圆柱侧面以及在下部内凹球面底座的圆柱侧面均对称安装有两个羊角螺栓；全部羊角螺栓均通过钢丝绳与压力机机架连接在一起，防止球头件和内凹球面底座在加载过程中发生飞出的意外；球头件和内凹球面底座的球面需要依次经过120目、300目、600目、1000目、3000目、5000目的砂纸进行打磨；在内凹球面底座的上端面的球面内凹槽中添加有润滑油。
所属类别：	发明专利