【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及试验设备，尤其涉及一种变刚度柔性储能加载试验装置。
技术介绍
1、采煤工作面建成后，由开切眼向前推进，形成采空区间，导致顶板悬露，当老顶或直接顶为未断开的岩层时，岩层可视为处于弹性基础(煤层和垮落矸石)上的连续梁，称为弹性基础梁。下覆煤体承载过程中，顶板会发生弯曲变形，当载荷达到煤体的强度极限后，由于煤体抗变形能力降低，顶板所积累的弹性变形能会瞬时释放到煤体，使煤体在极短时间内发生类似于爆炸性地崩解破坏。而现有刚性加载试验装置整体结构刚度较大，试验装置加载结构无法还原顶板加载时煤体承载环境，同时试验过程中达到煤岩体强度极限后，试验装置释放出的弹性变性能较小，煤岩体试件不会瞬时破坏，难以形象的展示采掘煤体承载条件下的剧烈破坏现象以及相关原理。因此，亟需提供一种适用于顶板岩梁应力传递的柔性储能加载试验装置。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种变刚度柔性储能加载试验装置，以解决上述现有技术存在的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种变刚度柔性储能加载试验装置，包括：
3、加载系统，所述加载系统包括围压模拟装置及变刚度柔性储能加载装置；所述围压模拟装置用于对煤岩体试件的底面及侧面施加作用力，模拟所述煤岩体试件所处的地下围压环境；所述变刚度柔性储能加载装置用于对所述煤岩体试件的顶面施加作用力，并进行弹性势能的储能；
4、液压系统，所述液压系统用于对所述加载系统的运行提供动力；
5、控制系统，所述控制系统用于控制
6、优选的，所述围压模拟装置包括：
7、底部支撑机构，所述煤岩体试件放置于所述底部支撑机构的顶端，所述底部支撑机构用于对所述煤岩体试件支撑限位；
8、侧向加载机构，所述侧向加载机构对称设置于所述煤岩体试件的两侧，所述侧向加载机构用于对所述煤岩体试件的侧壁支撑限位，所述侧向加载机构与所述液压系统连接；
9、支撑框，所述底部支撑机构、所述侧向加载机构均安装在所述支撑框内。
10、优选的，所述支撑框包括底座、顶座及若干根连接杆，所述连接杆的两端分别贯穿所述底座、所述顶座，所述连接杆的两端均螺纹连接有锁紧螺母，所述底座、所述顶座均通过所述锁紧螺母与所述连接杆可拆卸连接。
11、优选的，所述底部支撑机构包括底部支撑板，所述底部支撑板设置于所述底座的顶端，所述底部支撑板的顶端安装有支撑柱，所述支撑柱的顶端设置有底部挡板，所述煤岩体试件放置于所述底部挡板的顶端。
12、优选的，所述侧向加载机构包括竖直支撑板，所述竖直支撑板固定安装在所述底座的顶端，所述竖直支撑板靠近所述煤岩体试件的一侧固定安装有第二液压缸，所述第二液压缸沿水平方向设置，所述第二液压缸与所述液压系统连接；所述第二液压缸的末端固定安装有加载头，所述加载头远离所述第二液压缸的一侧设置有侧挡板，所述加载头与所述侧挡板抵接；所述侧挡板为l形结构，所述底部挡板与所述侧挡板滑动配合，所述底部挡板与两所述侧挡板形成放置槽，所述煤岩体试件设置于所述放置槽内。
13、优选的，所述变刚度柔性储能加载装置包括：
14、弹性势能储能加载机构，所述弹性势能储能加载机构安装在所述底座上，所述弹性势能储能加载机构的加载头与所述煤岩体试件的顶端抵接；
15、竖向加载机构，所述竖向加载机构固定安装在所述顶座的底端，且所述竖向加载机构位于所述弹性势能储能加载机构的上方，所述竖向加载机构通过所述弹性势能储能加载机构的加载头对所述煤岩体试件施加作用力；
16、所述弹性势能储能加载机构、所述竖向加载机构均与所述液压系统连接。
17、优选的，所述弹性势能储能加载机构包括固定安装在所述底座上的竖直液压缸，所述竖直液压缸与所述液压系统连接，所述竖直液压缸的顶端固定连接有安装套筒，所述安装套筒内可拆卸安装有变刚度柔性储能加载杆，所述变刚度柔性储能加载杆的末端底部固定连接有所述加载头。
18、优选的，所述竖向加载机构包括顶部支撑板，所述顶部支撑板固定安装在所述顶座的底端，所述顶部支撑板的底端固定连接有第一液压缸，所述第一液压缸与所述液压系统连接，所述第一液压缸的底端与所述变刚度柔性储能加载杆对应设置，且所述变刚度柔性储能加载杆上的加载头与所述第一液压缸同轴设置。
19、优选的，所述变刚度柔性储能加载装置还包括：
20、限位组件，所述限位组件安装在所述顶座上，所述限位组件用于控制所述变刚度柔性储能加载杆的变形量。
21、优选的，所述限位组件包括限位杆，所述限位杆固定连接在所述安装套筒的顶端，所述限位杆的顶端贯穿所述顶座并与所述顶座滑动配合，所述限位杆上设置有长度刻度；所述顶座上螺纹连接有竖直调节螺杆，所述竖直调节螺杆的顶端转动连接有定位套筒，所述定位套筒位于所述顶座的上方，所述定位套筒内滑动套设有锁紧螺杆，所述限位杆上沿竖直方向开设有若干个螺纹孔，所述锁紧螺杆与所述螺纹孔螺纹配合。
22、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
23、本专利技术提供的变刚度柔性储能加载试验装置，通过设置围压模拟装置及变刚度柔性储能加载装置，利用围压模拟装置对煤岩体试件的底面及侧面施加作用力，模拟煤岩体试件所处的地下围压环境，利用变刚度柔性储能加载装置对煤岩体试件的顶面施加作用力，并进行弹性势能的储能，保证在试验过程中当达到煤岩体试件的强度极限后，有足够的能量释放，使煤岩体试件瞬时破坏，从而能够形象的展示采掘煤体承载条件下的剧烈破坏现象以及相关原理。
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1.一种变刚度柔性储能加载试验装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的变刚度柔性储能加载试验装置，其特征在于，所述围压模拟装置包括：
3.根据权利要求2所述的变刚度柔性储能加载试验装置，其特征在于，所述支撑框包括底座(1)、顶座(2)及若干根连接杆(3)，所述连接杆(3)的两端分别贯穿所述底座(1)、所述顶座(2)，所述连接杆(3)的两端均螺纹连接有锁紧螺母(4)，所述底座(1)、所述顶座(2)均通过所述锁紧螺母(4)与所述连接杆(3)可拆卸连接。
4.根据权利要求3所述的变刚度柔性储能加载试验装置，其特征在于，所述底部支撑机构包括底部支撑板(5)，所述底部支撑板(5)设置于所述底座(1)的顶端，所述底部支撑板(5)的顶端安装有支撑柱(6)，所述支撑柱(6)的顶端设置有底部挡板(7)，所述煤岩体试件(21)放置于所述底部挡板(7)的顶端。
5.根据权利要求4所述的变刚度柔性储能加载试验装置，其特征在于，所述侧向加载机构包括竖直支撑板(8)，所述竖直支撑板(8)固定安装在所述底座(1)的顶端，所述竖直支撑板(8)靠近所述煤岩
6.根据权利要求3所述的变刚度柔性储能加载试验装置，其特征在于，所述变刚度柔性储能加载装置包括：
7.根据权利要求6所述的变刚度柔性储能加载试验装置，其特征在于，所述弹性势能储能加载机构包括固定安装在所述底座(1)上的竖直液压缸(12)，所述竖直液压缸(12)与所述液压系统连接，所述竖直液压缸(12)的顶端固定连接有安装套筒(13)，所述安装套筒(13)内可拆卸安装有变刚度柔性储能加载杆(14)，所述变刚度柔性储能加载杆(14)的末端底部固定连接有所述加载头(10)。
8.根据权利要求7所述的变刚度柔性储能加载试验装置，其特征在于，所述竖向加载机构包括顶部支撑板(15)，所述顶部支撑板(15)固定安装在所述顶座(2)的底端，所述顶部支撑板(15)的底端固定连接有第一液压缸(16)，所述第一液压缸(16)与所述液压系统连接，所述第一液压缸(16)的底端与所述变刚度柔性储能加载杆(14)对应设置，且所述变刚度柔性储能加载杆(14)上的加载头(10)与所述第一液压缸(16)同轴设置。
9.根据权利要求7所述的变刚度柔性储能加载试验装置，其特征在于，所述变刚度柔性储能加载装置还包括：
10.根据权利要求9所述的变刚度柔性储能加载试验装置，其特征在于，所述限位组件包括限位杆(17)，所述限位杆(17)固定连接在所述安装套筒(13)的顶端，所述限位杆(17)的顶端贯穿所述顶座(2)并与所述顶座(2)滑动配合，所述限位杆(17)上设置有长度刻度；所述顶座(2)上螺纹连接有竖直调节螺杆(18)，所述竖直调节螺杆(18)的顶端转动连接有定位套筒(19)，所述定位套筒(19)位于所述顶座(2)的上方，所述定位套筒(19)内滑动套设有锁紧螺杆(20)，所述限位杆(17)上沿竖直方向开设有若干个螺纹孔，所述锁紧螺杆(20)与所述螺纹孔螺纹配合。
...【技术特征摘要】
1.一种变刚度柔性储能加载试验装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的变刚度柔性储能加载试验装置，其特征在于，所述围压模拟装置包括：
3.根据权利要求2所述的变刚度柔性储能加载试验装置，其特征在于，所述支撑框包括底座(1)、顶座(2)及若干根连接杆(3)，所述连接杆(3)的两端分别贯穿所述底座(1)、所述顶座(2)，所述连接杆(3)的两端均螺纹连接有锁紧螺母(4)，所述底座(1)、所述顶座(2)均通过所述锁紧螺母(4)与所述连接杆(3)可拆卸连接。
4.根据权利要求3所述的变刚度柔性储能加载试验装置，其特征在于，所述底部支撑机构包括底部支撑板(5)，所述底部支撑板(5)设置于所述底座(1)的顶端，所述底部支撑板(5)的顶端安装有支撑柱(6)，所述支撑柱(6)的顶端设置有底部挡板(7)，所述煤岩体试件(21)放置于所述底部挡板(7)的顶端。
5.根据权利要求4所述的变刚度柔性储能加载试验装置，其特征在于，所述侧向加载机构包括竖直支撑板(8)，所述竖直支撑板(8)固定安装在所述底座(1)的顶端，所述竖直支撑板(8)靠近所述煤岩体试件(21)的一侧固定安装有第二液压缸(9)，所述第二液压缸(9)沿水平方向设置，所述第二液压缸(9)与所述液压系统连接；所述第二液压缸(9)的末端固定安装有加载头(10)，所述加载头(10)远离所述第二液压缸(9)的一侧设置有侧挡板(11)，所述加载头(10)与所述侧挡板(11)抵接；所述侧挡板(11)为l形结构，所述底部挡板(7)与所述侧挡板(11)滑动配合，所述底部挡板(7)与两所述侧挡板(11)形成放置槽，所述煤岩体试件(21)设置于所述放置槽内。
6.根据权利要求3所述的变刚度柔性储能加载试验装置，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁可，徐翔，黄德光，刘志鑫，彭涛，徐伟，刘延伟，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：
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