一种工业CT扫描试验系统技术方案

本发明专利技术公开了一种工业CT扫描试验系统，该试验系统包括试验基座以及支撑于试验基座的多轴运动转台、射线发生装置、图像采集装置、流体压力加载装置，还包括控制装置；本文所提供的工业CT扫描试验系统采用流体压力加载装置，尽可能降低了加载装置的自重并可提供较大的加载力，满足绝大数岩土类材料变形破坏试验的需求，并且该加载装置的加载缸在多轴运动转台的试样台对试样进行实时加载，可以根据试验需求实时调节加载缸施加于岩土类试样上的加载力，提高试验效率。并且，根据设置加载缸的数量可以实现试样多个方向力的加载。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及试样扫描
，特别涉及一种工业CT扫描试验系统。
技术介绍
工业CT(ComputedTomography)扫描技术为分析研究材料内部结构提供了有效的实验技术手段，在相关各个领域得到了广泛应用。目前的工业CT通常是利用X射线穿透物体断面进行旋转扫描并借助高性能计算机系统实现内部图像的重建。其原理是通过特定的探测器测量X射线穿透被检物体以后的射线强度，同时完成X射线机、探测器与被检物体之间的扫描运动，从而获得重建CT图像所需的完整数据，最后按照一定的算法利用这些数据重建出物体的断面图像。但由于工业CT扫描技术的本质特点，为了得到较好的分辨力，一方面需要尽可能减小射线束焦点大小，这就限制了射线的穿透能力；另一方面还需精心限制试样的尺寸并确保试样在扫描期间的稳定旋转，这就限制了扫描对象的尺寸规格。这些限制在很大程度上影响了CT技术在力学分析中的应用。因为力学实验离不开加载装置，而一般的加载装置通常具有比较大的体量及重量，很难直接置于工业CT机中进行扫描。故现有技术中一般采用外部加载，然后再将加载后的试样放置于CT试验台上。这种加载方式精度比较低，并且一旦加载完成，试验试样的加载载荷是不能调节的。对于均质材料，如金属、橡胶、陶瓷等，可以采用较小的试样并借助微型加载装置来进行扫描分析，这就可以确保射线能够穿透成像并满足一定的分辨率需求。但对于岩土材料的力学加载分析，需要克服以下挑战：一是试样不能太小，否则会受到尺寸效应的影响以致无法得到所需实验结果，而试样的增大势必会引起加载装置的增大，从而带来射线穿透困难、加载吨位增大、图像分辨率下降等一系列问题；二是加载制度往往比较复杂，为了模拟岩土材料在实际工程中的受力状况，简单的单轴拉压实验是不够的，还需进行多轴压缩、渗流、水力压裂等多种复杂加载实验，而且有时还需进行多次加载卸载程序，因此对加载装置的实现及控制有着更高的要求。故，如何提供一种工业CT扫描试验系统，实现试样的多方向加载，满足试验需求，是本领域内技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的为提供一种工业CT扫描试验系统，该试验系统能够实现试验试样的实时加载，提高系统模拟准确性，且可实现试样的多方向加载，满足试验需求。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种工业CT扫描试验系统，包括试验基座以及支撑于所述试验基座的多轴运动转台、射线发生装置、图像采集装置、流体压力加载装置，还包括控制装置；所述多轴运动转台，设有用于放置试样的试样台，所述试样台根据试验需求可相对所述试验基座转动或沿预定方向运动；所述射线发生装置，用于发射扫描试样所需的射线；所述图像采集装置，设置于所述射线发生装置的相对侧，用于采集所述射线发生装置发出的所述射线，并根据采集到的所述射线完成所述试样的成像；所述流体压力加载装置，包括至少一个加载缸，当进行扫描实验时，各所述加载缸与所述试样共同置于所述多轴运动转台的试样台上，并且根据试验需求对所述试样进行不同方向载荷的实时加载；所述控制装置，用于控制所述多轴运动转台、所述射线发生装置、所述图像采集装置、所述流体压力加载装置的动作。本文所提供的工业CT扫描试验系统采用流体压力加载装置，尽可能降低了加载装置的自重并可提供较大的加载力，可以满足绝大数岩土类材料变形破坏试验的需求，并且该加载装置的加载缸与试样共同置于多轴运动转台的试样台上，共同进行射线扫描，可以根据试验需求实时调节加载缸施加于岩土类试样上的加载力，提高试验效率。并且，根据设置加载缸的数量可以实现试样不同方向力的加载，例如设置两个加载缸，可实现试样两个方向力的加载；设置三个加载缸可实现试样三个不同方向，例如可实现三轴坐标系力记载的模拟实验。可选的，所述流体压力加载装置包括本体，所述本体内部开设有试样容置腔、至少一个流体介质腔，各所述流体介质腔的内部均置有活塞，所述活塞将相应所述流体介质腔隔离为两个腔室，其中一腔室通过所述本体内部设置的油路连通外部液压介质，另一腔室连通所述试样容置腔，并且各所述活塞朝向所述试样容置腔的一端可伸至所述试样容置腔内部；所述流体介质腔与所述活塞形成所述加载缸。可选的，所述流体介质腔具体为第一流体介质腔和第二流体介质腔，相应所述活塞具体为第一活塞和第二活塞，所述第一活塞置于所述第一流体介质腔的内部，所述第二活塞置于所述第二流体介质腔的内部，并且所述第一活塞轴向和所述第二活塞轴向垂直布置。可选的，所述流体介质腔还包括第三流体介质腔，所述第三流体介质腔的内部还置有第三活塞，所述第三活塞的轴向、所述第二活塞的轴向、所述第一活塞的轴向构成三轴坐标系，且其中一流体介质腔竖直设置。可选的，沿轴向，所述活塞的第一端面的横截面尺寸大于第二端面的横截面尺寸，所述第一端面为朝向所述流体介质腔端部的端面，所述第二端面为朝向所述试样容置腔端部的端面。可选的，与所述流体介质腔相对的所述本体上还设置有工艺孔，所述工艺孔的径向尺寸小于所述流体介质腔的径向尺寸；且还包括与相应所述工艺孔匹配的堵塞。可选的，纵截面内，所述本体设置所述流体介质腔侧的壁厚大于相对侧的壁厚。可选的，所述本体还设置有连通下表面与所述试样容置腔的通道，以便所述试样自所述通道置于所述试样容置腔的内部，并且所述通道的入口端还设置有堵塞。可选的，连通外部流体介质源的油口均设置于所述本体的上端面，各所述油口通过内部油道连通相应所述流体介质腔。可选的，还包括两个连接头，所述本体的上下两端部均设置有法兰，两所述连接头通过螺栓连接所述本体两端部的法兰。可选的，还包括同步旋转装置，所述同步旋转装置包括固定支架、悬臂支架，所述固定支架下端部支撑于所述试验基座上，所述固定支架的上端部与所述悬臂支架沿竖直方向转动连接；所述悬臂支架上设置有导轨、与所述导轨配合滑动的滑块以及驱动所述滑块沿所述导轨运动的驱动部件；连通所述加载缸的介质管路限位于所述滑块，并且自所述滑块位置向下延伸连接位于所述试样台的所述加载缸。可选的，所述悬臂支架包括水平延伸的两横梁以及分别连接于两所述横梁前、后梁端部的端板、第三托板，所述驱动部件设于所述第三托板上方，且所述第三托板与所述固定支架转动连接，所述导轨设置于两所述横梁上表面。可选的，所述同步旋转装置还包括与所述滑块固连的多通道高压旋转器，所述多通道高压旋转器具体包括通过内部通道连通的固定端管接头和旋转端管接头，所述固定端管接头通过管路连通驱动源，所述旋转端管接头通过管路连通所述加载缸，所述旋转端管接头可随所述试样台同步转动。可选的，还包括设置于所述固定支架和所述悬臂支架之间的旋转支架，所述固定支架包括立柱，所述立柱底部支撑于所述试验基座，所述立柱的上端部还设有水平托板；所述旋转支架包括中心柱，所述中心柱的下端部与所述立柱的上端部套装且周向通过轴承转动连接，所述中心柱上还固定有齿轮，还包括驱动所述齿轮转动的电机，所述电机固定于所述水平托板；所述中心柱的上端部固定有第二托板，所述悬臂支架固定于所述第二托板上。可选的，驱动部件包括电机、丝杠与所述丝杠的螺纹端部配合的螺母座，所述丝杠的螺纹端部设于所述螺母座的内螺纹孔内，另一端固定连接所述滑块，所述电机驱动所述丝杠转动，从而实现所述丝杠带动所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工业CT扫描试验系统，其特征在于，包括试验基座以及支撑于所述试验基座的多轴运动转台、射线发生装置、图像采集装置、流体压力加载装置，还包括控制装置；所述多轴运动转台，设有用于放置试样的试样台，所述试样台根据试验需求可相对所述试验基座转动或沿预定方向运动；所述射线发生装置，用于发射扫描试样所需的射线；所述图像采集装置，设置于所述射线发生装置的相对侧，用于采集所述射线发生装置发出的所述射线，并根据采集到的所述射线完成所述试样的成像；所述流体压力加载装置，包括至少一个加载缸，当进行扫描实验时，各所述加载缸与所述试样共同置于所述多轴运动转台的试样台上，并且根据试验需求对所述试样进行不同方向载荷的实时加载；所述控制装置，用于控制所述多轴运动转台、所述射线发生装置、所述图像采集装置、所述流体压力加载装置的动作。

【技术特征摘要】
1.一种工业CT扫描试验系统，其特征在于，包括试验基座以及支撑于所述试验基座的多轴运动转台、射线发生装置、图像采集装置、流体压力加载装置，还包括控制装置；所述多轴运动转台，设有用于放置试样的试样台，所述试样台根据试验需求可相对所述试验基座转动或沿预定方向运动；所述射线发生装置，用于发射扫描试样所需的射线；所述图像采集装置，设置于所述射线发生装置的相对侧，用于采集所述射线发生装置发出的所述射线，并根据采集到的所述射线完成所述试样的成像；所述流体压力加载装置，包括至少一个加载缸，当进行扫描实验时，各所述加载缸与所述试样共同置于所述多轴运动转台的试样台上，并且根据试验需求对所述试样进行不同方向载荷的实时加载；所述控制装置，用于控制所述多轴运动转台、所述射线发生装置、所述图像采集装置、所述流体压力加载装置的动作。2.如权利要求1所述的工业CT扫描试验系统，其特征在于，所述流体压力加载装置包括本体，所述本体内部开设有试样容置腔、至少一个流体介质腔，各所述流体介质腔的内部均置有活塞，所述活塞将相应所述流体介质腔隔离为两个腔室，其中一腔室通过所述本体内部设置的油路连通外部液压介质，另一腔室连通所述试样容置腔，并且各所述活塞朝向所述试样容置腔的一端可伸至所述试样容置腔内部；所述流体介质腔与所述活塞形成所述加载缸。3.如权利要求2所述的工业CT扫描试验系统，其特征在于，所述流体介质腔具体为第一流体介质腔和第二流体介质腔，相应所述活塞具体为第一活塞和第二活塞，所述第一活塞置于所述第一流体介质腔的内部，所述第二活塞置于所述第二流体介质腔的内部，并且所述第一活塞轴向和所述第二活塞轴向垂直布置。4.如权利要求3所述的工业CT扫描试验系统，其特征在于，所述流体介质腔还包括第三流体介质腔，所述第三流体介质腔的内部还置有第三活塞，所述第三活塞的轴向、所述第二活塞的轴向、所述第
\t一活塞的轴向构成三轴坐标系，且其中一流体介质腔竖直设置。5.如权利要求2所述的工业CT扫描试验系统，其特征在于，沿轴向，所述活塞的第一端面的横截面尺寸大于第二端面的横截面尺寸，所述第一端面为朝向所述流体介质腔端部的端面，所述第二端面为朝向所述试样容置腔端部的端面。6.如权利要求2所述的工业CT扫描试验系统，其特征在于，与所述流体介质腔相对的所述本体上还设置有工艺孔，所述工艺孔的径向尺寸小于所述流体介质腔的径向尺寸；且还包括与相应所述工艺孔匹配的堵塞。7.如权利要求2所述的工业CT扫描试验系统，其特征在于，纵截面内，所述本体设置所述流体介质腔侧的壁厚大于相对侧的壁厚。8.如权利要求2所述的工业CT扫描试验系统，其特征在于，所述本体还设置有连通下表面与所述试样容置腔的通道，以便所述试样自所述通道置于所述试样容置腔的内部，并且所述通道的入口端还设置有堵塞。9.如权利要求2所述的工业CT扫描试验系统，其特征在于，连通外部流体介质源的油口均设置于所述本体的上端面，各所述油口通过内部油道连通相应所述流体介质腔。10.如权利要求2所述的工业CT扫描试验系统，其特征在于，还包括两个连接头，所述本体的上下两端部均设置有法兰，两所述连接头通过螺栓连接所述本体两端部的法兰。11.如权利要求1所述的工业CT扫描试验系统，其特征在于，还包括同步旋转装置，所述同步旋...

【专利技术属性】
技术研发人员：鞠杨，王建强，彭瑞东，毛灵涛，刘红彬，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11