本发明专利技术公开的一种真三轴霍普金森压杆试验装置，包括入射杆、加载框架、悬吊机构、动态载荷加载机构、预加载机构、透射杆和底座；其中，入射杆和透射杆可移动地设置在底座上，且入射杆、加载框架和透射杆沿第一方向依次设置；悬吊机构与加载框架连接，用于将加载框架相对于底座悬挂设置；预加载机构用于通过入射杆和透射杆从第一方向对方形试样施加载荷，以及通过加载框架从第二方向和第三方向对方形试样施加载荷，动态载荷加载机构用于向入射杆施加沿第一方向传播的冲击载荷。利用本发明专利技术提供的试验装置，可以使得试验过程中试样所处的应力状态简单且稳定，有利于提高试验结果的准确性。确性。确性。
【技术实现步骤摘要】
一种真三轴霍普金森压杆试验装置
[0001]本申请涉及材料动态力学性能试验的试验装置领域，尤其涉及一种真三轴霍普金森压杆试验装置。
技术介绍
[0002]目前基于霍普金森压杆(SHPB，Split
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Hopkinson
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Pressure
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Bar)的各种改造改良装置几乎是国内外学者进行动态试验采用的通用设备。常规的霍普金森压杆(SHPB)装置是通过突然释放高压气体驱动子弹高速撞击入射杆，撞击后分析在杆上产生的应力波进而求得样品的动态力学参数与性能。
[0003]对于油气开采、深地二氧化碳封存以及隧道开挖等地下工程来说，由于构造应力的作用，岩石往往处于三向不等应力的状态，也即真三轴应力状态。此外，工程实施过程中的开挖、钻孔等行为也会导致应力重分布并造成局部应力集中，周边的围岩应力状态同样为三向不等应力状态，即真三轴应力状态。因此，研究岩石在真三轴应力状态下的物理力学特性和破坏机理能够更加精确地解释和预测岩石在真实环境下的力学行为，并且可以给地下工程提供更加准确的指导。
[0004]目前对于岩石在真三轴应力状态下的物理力学特性和破坏机理研究大多为静态试验，然而由于受限于试验装置，岩石在真三轴应力状态下的动态试验研究则相对较少。现有技术中，真三轴霍普金森压杆试验装置在试验过程中普遍存在试样所处的应力状态复杂且不稳定的问题，影响试验结果的准确性。
技术实现思路
[0005]针对现有技术中上述不足，本专利技术提供了一种真三轴霍普金森压杆试验装置，可以解决现有技术中的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种真三轴霍普金森压杆试验装置，其特征在于，所述装置包括入射杆、加载框架、悬吊机构、动态载荷加载机构、预加载机构、透射杆和底座；其中，
[0007]所述入射杆和所述透射杆可移动地设置在所述底座上，且所述入射杆、所述加载框架和所述透射杆沿第一方向依次设置；
[0008]所述悬吊机构与所述加载框架连接，用于将所述加载框架相对于所述底座悬挂设置；
[0009]所述预加载机构用于通过所述入射杆和所述透射杆从所述第一方向对方形试样施加载荷，以及通过所述加载框架从第二方向和第三方向对所述方形试样施加载荷；所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向相互垂直；
[0010]所述动态载荷加载机构用于向所述入射杆施加沿所述第一方向传播的冲击载荷，并使得所述入射杆、所述加载框架、所述方形试样和所述透射杆均相对于所述底座沿所述第一方向运动。
[0011]可选地，所述加载框架包括第一压杆、第二压杆、第三压杆、第四压杆、第五压杆和第六压杆；其中，
[0012]沿所述第一方向，所述第一压杆和所述第二压杆设置在所述入射杆和所述透射杆之间，所述第一压杆和所述第二压杆用于沿所述第一方向共同夹持所述方形试样；
[0013]所述第三压杆和所述第四压杆分别与所述预加载机构连接，用于沿所述第二方向共同夹持所述方形试样；
[0014]所述第五压杆和所述第六压杆分别与所述预加载机构连接，用于沿所述第三方向共同夹持所述方形试样。
[0015]可选地，利用所述装置对所述方形试样进行试验时，所述入射杆、所述第一压杆、所述方形试样、所述第二压杆和所述透射杆沿所述第一方向的轴线重合。
[0016]可选地，沿所述第一方向，所述入射杆、所述第一压杆、所述方形试样、所述第二压杆和所述透射杆的横截面形状和尺寸均相同。
[0017]可选地，所述悬吊机构包括第一钩环、第二钩环、连接绳索和固定件；所述第一钩环设置在所述第一压杆上，所述第二钩环设置在所述第二压杆上；所述连接绳索的两端分别连接所述第一钩环和所述第二钩环，所述连接绳索的中部连接在所述固定件上。
[0018]可选地，沿所述第一方向，所述第一钩环设置在所述第一压杆的长度中点处，所述第二钩环设置在所述第二压杆的长度中点处。
[0019]可选地，利用所述装置对所述方形试样进行试验时，所述第三压杆、所述第四压杆、所述第五压杆、所述第六压杆与所述方形试样之间均夹设有硅胶垫，且所述硅胶垫均贴合于所述方形试样。
[0020]可选地，沿垂直于所述硅胶垫与所述方形试样贴合面的方向，所述硅胶垫与所述方形试样的横截面尺寸相同，且所述硅胶垫的厚度为所述方形试样厚度的比值范围为0.1
‑
0.2。
[0021]可选地，所述加载框架还包括框体，所述第一压杆、所述第二压杆、所述第三压杆、所述第四压杆、所述第五压杆和所述第六压杆均安装在所述框体上；所述框体与所述第一压杆、所述第二压杆、所述第三压杆、所述第四压杆、所述第五压杆和所述第六压杆共同围合形成加载仓。
[0022]可选地，所述加载框架还包括设置在所述框体上的加热器，所述加热器用于对所述框体进行加热。
[0023]可选地，所述装置还包括温度传感器和控制器，所述温度传感器和所述加热器均与所述控制器电连接；所述温度传感器设置在所述加载仓中，用于检测所述加载仓中的温度。
[0024]可选地，所述框体上设有连通所述加载仓和所述框体外部的排气孔。
[0025]可选地，所述排气孔的横截面为圆形，且所述排气孔的出口位于所述框体的中部。
[0026]可选地，所述框体包括12个横截面为L形的围合板，每个所述围合板的L形外表面均与相邻的所述围合板的L形外表面垂直。
[0027]可选地，全部所述围合板的形状和尺寸均相同，所述方形试样为正方体。
[0028]可选地，所述围合板的L形横截面的边长与所述方形试样的厚度比值范围为2
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3，所述围合板的宽度与所述方形试样的厚度比值范围为1
‑
1.5，所述围合板的厚度与所述方
形试样的厚度比值范围为1/3
‑
1/2。
[0029]可选地，全部所述围合板通过卯榫结构连接。
[0030]可选地，相邻的所述围合板通过连接件可拆卸连接。
[0031]可选地，所述装置还包括保温套，所述保温套套设在所述框体的外部。
[0032]可选地，所述保温套由气凝胶材料制成。
[0033]可选地，所述装置还包括用于施加渗透压的渗流加载机构；所述第一压杆上设有第一流道，所述第二压杆上设有第二流道，所述第一流道和所述第二流道的入口分别与所述渗流加载机构的出液口连通；
[0034]利用所述装置对所述方形试样进行试验时，所述第一流道和所述第二流道的出口分别贴合于所述方形试样沿所述第一方向相对的两侧。
[0035]可选地，所述装置还包括动量陷阱；沿所述第一方向，所述动量陷阱设置在所述入射杆和所述加载框架之间。
[0036]可选地，所述预加载机构包括压力控制器，以及分别与所述压力控制器电连接的第一加载组件、第二加载组件和第三加载组件；其中，所述第一加载组件用于在所述压力控制器的控制下，通过所述入射杆和所述透射杆从所述第一方向对方形试样施加载荷；所述第二加载本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种真三轴霍普金森压杆试验装置，其特征在于，所述装置包括入射杆、加载框架、悬吊机构、动态载荷加载机构、预加载机构、透射杆和底座；其中，所述入射杆和所述透射杆可移动地设置在所述底座上，且所述入射杆、所述加载框架和所述透射杆沿第一方向依次设置；所述悬吊机构与所述加载框架连接，用于将所述加载框架相对于所述底座悬挂设置；所述预加载机构用于通过所述入射杆和所述透射杆从所述第一方向对方形试样施加载荷，以及通过所述加载框架从第二方向和第三方向对所述方形试样施加载荷；所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向相互垂直；所述动态载荷加载机构用于向所述入射杆施加沿所述第一方向传播的冲击载荷，并使得所述入射杆、所述加载框架、所述方形试样和所述透射杆均相对于所述底座沿所述第一方向运动。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加载框架包括第一压杆、第二压杆、第三压杆、第四压杆、第五压杆和第六压杆；其中，沿所述第一方向，所述第一压杆和所述第二压杆设置在所述入射杆和所述透射杆之间，所述第一压杆和所述第二压杆用于沿所述第一方向共同夹持所述方形试样；所述第三压杆和所述第四压杆分别与所述预加载机构连接，用于沿所述第二方向共同夹持所述方形试样；所述第五压杆和所述第六压杆分别与所述预加载机构连接，用于沿所述第三方向共同夹持所述方形试样。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述悬吊机构包括第一钩环、第二钩环、连接绳索和固定件；所述第一钩环设置在所述第一压杆上，所述第二钩环设置在所述第二压杆上；所述连接绳索的两端分别连接所述第一钩环和所述第二钩环，所述连接绳索的中部连接在所述固定件上。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，利用所述装置对所述方形试样进行试验时，所述第三压杆、所述第四压杆、所述第五压杆、所述第六压杆...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏开文，肖君杰，李星，徐颖，董鹏，姚伟，罗子轩，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：
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