【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及颗粒物质力学性能测试，具体而言，涉及一种流固耦合的参数可视化力学实验装置。
技术介绍
1、土壤内部由固体颗粒、液体与气体三相组成，水或其他流体在土颗粒间隙流动时会引发极为复杂且具有多尺度特征的力学行为；在宏观尺度上，这类力学行为深受细微观结构特征的影响，因此对于细微观尺度的研究不仅可以帮助深入理解宏观力学性质的本质机理，同时还可为相关工程设计和学术研究提供科学依据。现有光弹实验技术虽然在分析固相材料应力分布及变形规律方面具有一些涉及，但由于通常仅能在单一固相物质条件下进行实验，难以为土壤这种固、液、气共存体系提供有效的实验环境，故而无法实现对颗粒与流体流动之间耦合作用的深入研究。此外，在侧向载荷的施加方式上，目前的实验装置多采用刚性板整体加压的简单模式，载荷作用形式单一且不易针对复杂应力场进行灵活模拟，或虽采用柔性加压手段却难以实现对载荷的精准控制。这些技术局限使得现有研究难以从微观与宏观层面同时考察土颗粒与流体共同作用下的真实力学特征，从而影响了对土壤力学行为内在机理的精确认识与分析。
2、为此提出一种流固耦合的参数可视化力学实验装置，以解决上述提出的问题。
技术实现思路
1、本专利技术旨在提供一种流固耦合的参数可视化力学实验装置，以解决或改善上述技术问题中现有光弹实验技术无法有效研究土壤中流体流动与颗粒相互作用的复杂力学行为的问题。
2、有鉴于此，本专利技术的第一方面在于提供一种流固耦合的参数可视化力学实验装置。
3、本专利技术
4、上述任一技术方案中，参数可视化力学实验装置还包括：柔性块，设置至少一个，且所述柔性块与所述载荷施加端相连；在所述载荷施加端运动之前，所述柔性块的侧壁贴合所述实验物。
5、上述任一技术方案中，所述柔性块与所述载荷施加端通过缓冲机构相连，以在所述载荷施加端运动时保持所述柔性块在所述装载腔的位置。
6、上述任一技术方案中，所述缓冲机构包括：第一杆体，沿所述运动方向与所述载荷施加端相连，且所述第一杆体为中空设置；所述柔性块的侧壁与所述第一杆体的端面通过弹簧相连；第二杆体，与所述第一杆体同心设置，且所述第二杆体与所述第一杆体之间能够沿所述运动方向相互运动；所述第二杆体的一端与所述柔性块相连，且所述第二杆体的另一端可拆卸的装配在所述实验平台上。
7、上述任一技术方案中，所述第二杆体位于所述第一杆体以外的周向侧壁套接所述弹簧，以及所述弹簧与所述柔性块的连接处和所述导水通道的内部分别设置有压力传感器；所述应力状态包括所述实验水的水压值和作用在每个所述柔性块上的压力值。
8、上述任一技术方案中，当所述实验物处于所述应力状态时，具有下述情形：情形一，关闭所述导水通道，并保持所述装载腔内的实验水量，以调整所述水压值；情形二，打开所述导水通道，并改变所述装载腔内的实验水量，以调整所述压力值。
9、上述任一技术方案中，所述缓冲机构在同一所述载荷施加端上设置至少一个，以及对应同一所述载荷施加端的所有弹簧的弹性系数相同/或不同。
10、上述任一技术方案中，所述实验物包括有多个反光颗粒，且所述反光颗粒之间形成有导水间隙；所述柔性块沿所述运动方向对应多个所述反光颗粒。
11、上述任一技术方案中，所述装载部采用透光材料制成，以及所述监测信号包括有光信号；所述光信号获取的所述结构形态为光弹条纹，且包含所述光弹条纹的图像数据作为所述参数可视化力学实验装置的输出。
12、上述任一技术方案中，所述装载部位于所述发射端和所述接收端之间，且所述传播方向与所述平面的法线方向同向设置。
13、本专利技术与现有技术相比所具有的有益效果：
14、通过在实验平台上沿周向布设多个载荷施加端，并且每个载荷施加端能够单独运动，能够在中央区域同时形成多种复杂的应力状态，不仅提高了应力施加的灵活性和多样性，还能够模拟更为真实和复杂的力学环境，满足不同实验需求。
15、装载部设有导水通道，能够通过注入和抽离实验水来调节装载腔内的水压值，实现了流体与固体材料的动态耦合，能够模拟实际工程中流体对土壤或其他颗粒材料的影响，如地震、风荷载或水流冲击等复杂工况下的力学行为，为流固耦合力学研究提供了真实可靠的实验环境。
16、监测部配备了发射端和接收端，通过发射平面偏振光并在装载腔中形成圆偏振场，利用光弹条纹技术实时获取实验物在不同应力状态下的结构形态变化。光弹条纹的图像数据作为参数可视化输出，使得研究人员能够直观、实时地观察和分析实验物的应力分布、形变和内部力学行为，提升了数据采集的效率和精确性。
17、根据本专利技术的实施例的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过根据本专利技术的实施例的实践了解到。
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1.一种流固耦合的参数可视化力学实验装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的参数可视化力学实验装置，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求2所述的参数可视化力学实验装置，其特征在于，所述柔性块与所述载荷施加端通过缓冲机构相连，以在所述载荷施加端运动时保持所述柔性块在所述装载腔的位置。
4.根据权利要求3所述的参数可视化力学实验装置，其特征在于，所述缓冲机构包括：
5.根据权利要求4所述的参数可视化力学实验装置，其特征在于，所述第二杆体位于所述第一杆体以外的周向侧壁套接所述弹簧，以及所述弹簧与所述柔性块的连接处和所述导水通道的内部分别设置有压力传感器；
6.根据权利要求5所述的参数可视化力学实验装置，其特征在于，当所述实验物处于所述应力状态时，具有下述情形：
7.根据权利要求4所述的参数可视化力学实验装置，其特征在于，所述缓冲机构在同一所述载荷施加端上设置至少一个，以及对应同一所述载荷施加端的所有弹簧的弹性系数相同/或不同。
8.根据权利要求2所述的参数可视化力学实验装置，其特征在于，所述
9.根据权利要求8所述的参数可视化力学实验装置，其特征在于，所述装载部采用透光材料制成，以及所述监测信号包括有光信号；
10.根据权利要求1所述的参数可视化力学实验装置，其特征在于，所述装载部位于所述发射端和所述接收端之间，且所述传播方向与所述平面的法线方向同向设置。
...【技术特征摘要】
1.一种流固耦合的参数可视化力学实验装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的参数可视化力学实验装置，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求2所述的参数可视化力学实验装置，其特征在于，所述柔性块与所述载荷施加端通过缓冲机构相连，以在所述载荷施加端运动时保持所述柔性块在所述装载腔的位置。
4.根据权利要求3所述的参数可视化力学实验装置，其特征在于，所述缓冲机构包括：
5.根据权利要求4所述的参数可视化力学实验装置，其特征在于，所述第二杆体位于所述第一杆体以外的周向侧壁套接所述弹簧，以及所述弹簧与所述柔性块的连接处和所述导水通道的内部分别设置有压力传感器；
6.根据权利要求5所述的参数可视化力学实验装置，其特征在于，当所述实验...
【专利技术属性】
技术研发人员：单毅，李浩海，袁杰，崔杰，李亚东，王一兆，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：
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