【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于液压加载领域，尤其涉及一种超高离心力环境下液压加载装置及方法。
技术介绍
1、离心机是广泛用于岩土、地质、材料领域的一种试验设备，其通过高速旋转产生的离心力模拟超重力，从而1)使得吊篮内搭载的岩土体缩尺模型内的自重应力场与现场大尺寸原型相似，模拟原型岩土结构的受力、变形和破坏，以验证设计方案，进行材料参数研究、验证数学模型及数值分析计算结果、探索新的岩土工程物理现象；2)营造超重力环境探索超重力影响矿物分异、合成，及合金材料高温凝固的基本规律。
2、随着对所研究岩土体深度的增加，在自重应力之外，还需要通过液压对所研究的岩土体模型、地球深部矿物施加液压环境，从而提出了在离心力环境下供油的需求。传统采用旋转接头、液压管路将来自地面液压站的液压传入离心机工作吊篮内，然而，随着所需求的离心力水平提高到千倍地球重力级别，液压管路难以在离心机上敷设，且涉及吊篮在离心机非工作状态下竖直、在离心机工作状态下变为水平的角度变化问题，存在液压管道和接头无法承受超高的离心负载而密封失效甚至断裂的风险。另外，高压液压管路的长距离输送还受到旋转接头密封压力(多为31.5mpa)、管路接头等的限制，液压上限无法满足超高压地质环境等的百兆怕级别高压施加需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出一种超高离心力环境下液压加载装置及方法。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种超高离心力环境下液压加载装置，该装置包括底座、液压缸筒和
3、所述活塞筒安装在液压缸筒中，活塞筒上半部分配置有质量块，下半部分为活塞杆；液压缸筒下端设置有液压接出口，连接被加载对象；
4、所述底座与液压缸筒连接，底座顶面与底面的垂线之间具有设定角度，使液压缸筒的轴线指向旋转轴心。
5、进一步地，所述活塞筒上半部分为筒状，内置质量块定位杆以供带孔质量块放置，所述带孔质量块按需具有不同的质量配置。
6、进一步地，所述液压缸筒分为上筒和下筒，上筒内放置活塞筒上半部分，下筒内放置活塞杆，下筒外设置液压接出口，用于将下筒内的高压连接被加载对象。
7、进一步地，带孔质量块总重m和最小质量块重量dm根据以下公式计算配置；
8、
9、其中，p是目标压力，d是液压缸筒下筒的内径，g是离心加速度，mt是活塞筒的质量。
10、进一步地，根据底座安装位置不同，底座顶面与底面的垂线之间的设定角度根据以下公式计算：
11、
12、其中，x是底座中心相对吊篮中心的x坐标；y是底座中心相对吊篮中心的y坐标；r是吊篮中心的有效旋转半径；θ是底座上下表面的垂线在xy平面内的夹角，α是底座上下表面的垂线在纵向的夹角。
13、进一步地，所述活塞筒与液压缸筒的上筒之间安装有导向环，导向环为铜材质，用于降低摩擦力。
14、进一步地，所述活塞杆与液压缸筒的下筒之间安装有密封圈，密封圈为橡胶材质，用于高压密封。
15、另一方面，本专利技术提供了一种所述的超高离心力环境下液压加载方法，该方法包括以下步骤：
16、步骤1：获取底座安装位置相对吊篮中心的坐标和吊篮有效旋转半径，计算底座上下表面垂线的夹角，将底座安装于离心机吊篮底板上；
17、步骤2：将液压加载装置组装，且将液压接出口与被加载对象以管路连接；
18、步骤3：计算所需配置的质量块组合总重；
19、步骤4：将计算总重得到所需的带孔质量块放置于活塞筒中；
20、步骤5：将质量块组合总重千倍的重物放置于活塞筒之上，观察管路是否有泄漏、观察被加载对象处液压是否升高到目标压力；
21、步骤6：如一切正常，移除重物，保留质量块，启动离心机开始实验：
22、步骤7：实验结束后，关闭离心机，撤下液压加载装置，并检修导向环和密封圈以备下一次使用。
23、进一步地，所述质量块组合总重根据所需的液压级别、液压缸筒内径、离心加速度和活塞杆质量进行计算。
24、进一步地，步骤6中离心加速度达到g＝1000倍地球重力。
25、本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和效果：
26、1、利用离心超重力环境本身+重物在离心机吊篮内进行高静压加载，不受旋转接头和管路的密封压力限制，可施加的准静态液压突破到百兆帕级别。
27、2、通过离心超重力环境对所施加的压力进行控制，无需在超高离心力环境下设精密阀组，极大提高了可行性。
28、3、液压源在吊篮内，避开超高离心力环境下沿离心力方向管路敷设、固定和变角度接驳难题，使得在千倍地球重力级别的离心环境下的液压控制成为可能。
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1.一种超高离心力环境下液压加载装置，其特征在于，该装置包括底座、液压缸筒和活塞筒；
2.根据权利要求1所述的一种超高离心力环境下液压加载装置，其特征在于，所述活塞筒上半部分为筒状，内置质量块定位杆以供带孔质量块放置，所述带孔质量块按需具有不同的质量配置。
3.根据权利要求2所述的一种超高离心力环境下液压加载装置，其特征在于，所述液压缸筒分为上筒和下筒，上筒内放置活塞筒上半部分，下筒内放置活塞杆，下筒外设置液压接出口，用于将下筒内的高压连接被加载对象。
4.根据权利要求1所述的一种超高离心力环境下液压加载装置，其特征在于，带孔质量块总重m和最小质量块重量dm根据以下公式计算配置；
5.根据权利要求1所述的一种超高离心力环境下液压加载装置，其特征在于，根据底座安装位置不同，底座顶面与底面的垂线之间的设定角度根据以下公式计算：
6.根据权利要求1所述的一种超高离心力环境下液压加载装置，其特征在于，所述活塞筒与液压缸筒的上筒之间安装有导向环，导向环为铜材质，用于降低摩擦力。
7.根据权利要求1所述的一种超高离心力环
8.一种基于权利要求1-7任一项所述的超高离心力环境下液压加载方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的超高离心力环境下液压加载方法，其特征在于，所述质量块组合总重根据所需的液压级别、液压缸筒内径、离心加速度和活塞杆质量进行计算。
10.根据权利要求8所述的超高离心力环境下液压加载方法，其特征在于，步骤6中离心加速度达到G＝1000倍地球重力。
...【技术特征摘要】
1.一种超高离心力环境下液压加载装置，其特征在于，该装置包括底座、液压缸筒和活塞筒；
2.根据权利要求1所述的一种超高离心力环境下液压加载装置，其特征在于，所述活塞筒上半部分为筒状，内置质量块定位杆以供带孔质量块放置，所述带孔质量块按需具有不同的质量配置。
3.根据权利要求2所述的一种超高离心力环境下液压加载装置，其特征在于，所述液压缸筒分为上筒和下筒，上筒内放置活塞筒上半部分，下筒内放置活塞杆，下筒外设置液压接出口，用于将下筒内的高压连接被加载对象。
4.根据权利要求1所述的一种超高离心力环境下液压加载装置，其特征在于，带孔质量块总重m和最小质量块重量dm根据以下公式计算配置；
5.根据权利要求1所述的一种超高离心力环境下液压加载装置，其特征在于，根据底座安装位置不同，底座顶面与底面的垂线之间的...
【专利技术属性】
技术研发人员：李金龙，励音骐，汪玉冰，陈云敏，詹良通，徐文杰，庄端阳，陈延博，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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