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原文传递一种与CT扫描仪配套的扭剪实验机及其使用方法

专利名称：	一种与CT扫描仪配套的扭剪实验机及其使用方法
摘要：	本发明公开了一种与CT扫描仪配套的扭剪实验机及其使用方法，适用于煤炭企业研究使用。包括轴压施加装置、扭矩施加装置、低射线吸收率压力室和底座组成，轴压、扭矩施加装置集成并与上支撑板固定，上支撑板和下支撑板通过拉杆联接，底座、低射线吸收率压力室与下支撑板固定连接，低射线吸收率压力室顶盖和下支撑板上设有水、传压液接口和排气、制冷接口。可以形成荷载—冻融双重扰动环境，并与现有CT扫描仪配套，其结构简单，使用效果好，能够实现扰动环境中空心样品裂缝演化规律的可视化。
专利类型：	发明专利
申请人：	中国矿业大学
发明人：	赵晓东;秦建香;王东;周兴亚;田秋红
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T06:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T15:00:00+0805
申请号：	CN202010009347.8
公开号：	CN111157361A
代理机构：	南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)
代理人：	李悦声
分类号：	G01N3/24;G01N3/22;G01N3/12;G01N3/02;G01N23/046;G;G01;G01N;G01N3;G01N23;G01N3/24;G01N3/22;G01N3/12;G01N3/02;G01N23/046
申请人地址：	221116 江苏省徐州市大学路1号中国矿业大学科研院
主权项：	1.一种与CT扫描仪配套的扭剪实验机，其特征在于：它包括相对设置的上支撑板(15)和下支撑板(18)，上支撑板(15)上设有力发生装置，下支撑板(18)上设有底座(37)和低射线吸收率压力室(3)，力发生装置与低射线吸收率压力室(3)相对设置，上支撑板(15)与下支撑板(18)的边沿分别设有多根大拉杆(27)相互连接；力发生装置包括轴压施加装置(1)和扭矩施加装置(2)；轴压施加装置(1)包括步进电机(4)、减速机(5)、联轴器(6)、滚珠丝杆(7)、加压轴(8)和加压轴套(9)，其中步进电机(4)的输出轴通过减速机(5)顺序连接有联轴器(6)、滚珠丝杆(7)和加压轴(8)，滚珠丝杆(7)和加压轴(8)固定连接并设置在加压轴套(9)内，加压轴(8)连接有垂直向下设置的压扭传感器(16)，压扭传感器(16)底端设有凸缘(34)，加压轴套(9)上设有止转键(13)，加压轴套(9)通过轴承(14)活动连接在上支撑板(15)上；所述低射线吸收率压力室(3)为两端设有法兰结构的管状结构，低射线吸收率压力室(3)的下端与下支撑板(18)固定连接，低射线吸收率压力室(3)中在下支撑板(18)上设有底座(37)，底座(37)上设有空心圆柱样品(31)，空心圆柱样品(31)上设有传力轴(26)，传力轴(26)顶部设有与凸缘(34)匹配的凹槽(33)，传力轴(26)与顶盖(22)滑动联接，顶盖(22)与低射线吸收率压力室(3)的上端法兰密封连接，其中传力轴(26)、空心圆柱样品(31)和底座(37)轴向匹配，三者内均设有空腔并相互连接最终组合形成内压腔(39)，传力轴(26)与空心圆柱样品(31)间设有环形的上空腔(40)，底座(37)和下支撑板(18)间设有环形的下空腔(41)，低射线吸收率压力室(3)与空心圆柱样品(31)间设有外压腔(38)，传力轴(26)侧面设有通向内压腔(39)的排气孔(23)和通向空心圆柱样品(31)内部的排气孔(24)，顶盖(22)上设有上端制冷液通道(25)和排气孔(36)，其中上空腔(40)通过上端制冷液通道(25)与外接制冷器相连，排气孔(36)与空心圆柱样品(31)的外压腔(38)连通，下支撑板(18)上设有内压施加通道(19)、外压施加通道(20)、下端制冷液通道(21)和水压施加通道(32)，其中内压施加通道(19)与内压腔(39)连通，外压施加通道(20)与外压腔(38)连通，下空腔(41)通过下端制冷液通道(21)穿过底座(37)和下支撑板(18)与外接制冷器相连，水压施加通道(32)穿过下支撑板(18)和底座(37)与空心圆柱样品(31)相连通。 2.根据权利要求1所述的与CT扫描仪配套的扭剪实验机，其特征在于：所述下支撑板(18)下方通过小拉杆(28)连接有辅助支撑板(30)，辅助支撑板(30)底部四周设有支撑脚(29)。 3.根据权利要求1所述的与CT扫描仪配套的扭剪实验机，其特征在于：所述扭矩施加装置(2)包括步进电机(10)、蜗杆(11)和涡轮(12)，涡轮(12)与蜗杆(11)匹配，涡轮(12)通过轴承(17)设置在加压轴套(9)外侧。 4.根据权利要求1所述的与CT扫描仪配套的扭剪实验机，其特征在于：所述空心圆柱样品(31)内外均设有乳胶膜，使空心圆柱样品(31)与内压腔(39)和外压腔(38)间隔离。 5.一种使用上述任意权利要求所述与CT配套的扭剪实验机的使用方法，其特征在于，包括以下步骤： a、在下支撑板(18)上依次安装底座(37)、空心圆柱样品(31)、低射线吸收率压力室(3)、顶盖(22)和传力轴(26)，空心圆柱样品(31)、低射线吸收率压力室(3)、顶盖(22)和传力轴(26)中心线与内压施加通道(19)中心线保持相同，在空心圆柱样品(31)内外侧均设置乳胶膜使空心圆柱样品(31)与内压腔(39)和外压腔(38)间隔离； b、将上端制冷液通道(25)、下端制冷液通道(21)分别与外接制冷器联通，并将内压腔(39)通过外压施加通道(20)、外压腔(38)通过内压施加通道(19)分别与外接压力控制器联通，打开内压腔(39)排气孔(23)和外压腔(38)排气孔(36)，通过外接压力控制器向内压施加通道(19)和外压施加通道(20)中压入传压液，待传压液分别从排气孔(23)和排气孔(36)溢出时，关闭排气孔(23)和排气孔(36)； c、通过水压施加通道(32)向空心圆柱样品(31)内部压入蒸馏水，待蒸馏水从排气孔(24)中溢出时，关闭排气孔(24)； d、将扭剪实验机安放在CT扫描仪转台(35)上，调整射线高度刚好穿过空心圆柱样品(31)； e、控制力发生装置作用在空心圆柱样品(31)上的轴压、扭矩，并通过外接压力控制器控制内压腔(39)内向空心圆柱样品(31)内侧施加的压力、外压腔(38)内向空心圆柱样品(31)外侧施加的压力以及空心圆柱样品(31)的内部水压，然后利用两台外接制冷器分别通过下端制冷液循环通道(21)和下空腔(41)、通过上端制冷液通道(25)和上空腔(40)对空心圆柱样品(31)的上、下两端输入冷量进行冻结，从而在空心圆柱样品(31)上形成竖直方向的温度梯度，然后解冻； f、调整空心圆柱样品(31)内压腔(39)中的压力、外压腔(38)中的压力以及力发生装置作用在空心圆柱样品(31)上的轴压和扭矩，实时获得模拟不同荷载—冻融双重扰动环境中空心样品(31)裂缝特征和非线性演化规律。
所属类别：	发明专利