一种颗粒物质流固耦合光弹实验装置及其使用方法
专利汇可以提供一种颗粒物质流固耦合光弹实验装置及其使用方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种颗粒物质流固耦合光弹实验装置及其使用方法，属于光弹实验技术领域。该装置主要由承载 框架 、密封容器、加载系统、 水 压供给系统和 光源 系统组成。运用于散体颗粒在特定水压环境中 力 链结构演化与作用的研究，非常方便地观察到流固耦合条件下，散体颗粒体系内部的力链演化情况。结合后期数字图像的提取分析，从颗粒尺度计算其位移、旋转等空间物理参量和颗粒间 接触 法向、切向力等力学参量，在细观尺度上获取力链强弱分布和构型组成。与实验直接得到的 应力 -应变关系相结合，深入开展松散地质体多尺度力学行为研究，揭示水环境对松散地质体的致灾机理，为我国构建工程地质安全控制理论体系提供实验依据。，下面是一种颗粒物质流固耦合光弹实验装置及其使用方法专利的具体信息内容。
1.一种颗粒物质流固耦合光弹实验装置，其特征在于由承载框架(1-1)、密封容器(1-
2)、加载系统、水压供给系统(1-5)和光源系统组成；
其中密封容器(1-2)由12mm的钢化超白玻璃板组成，上下都采用玻璃板，其中下盖玻璃板(3-5)固定，上盖玻璃板(3-1)可作为密封试验区域的门轴，最大打开至与水平方向夹角呈120°；四周玻璃与框架之间有上方形密封垫(3-2)和下方形密封垫(3-4)，外围有密封环组(3-7)和上辅助压板(3-6)及下辅助压板(3-8)，保证密封腔(3-3)的密封性；在该区域放置好试验颗粒后通过水压供给系统(1-5)加压，通过压力变送器及控制器来控制水压的在一定范围内恒定；
加载系统由伺服加载系统(1-3)和手动加载系统(1-4)共同构成；
承载框架(1-1)呈水平方向放置，采用整块铝合金板加工而成，每个加载方向用3根4mm不锈钢加载杆共同施加最大500N的载荷，在框架上相应位置预留了排气及进水孔道；
光源系统由LED平板光源(1-6)、紫外光源(1-7)和LED光源高度调节装置(1-8)构成。
2.根据权利要求1所述的颗粒物质流固耦合光弹实验装置，其特征在于：水压通过水压供给系统(1-5)提供，通过压力变送器和控制器保持恒定，最大可承载20kPa水压。
3.根据权利要求1所述的颗粒物质流固耦合光弹实验装置，其特征在于：所述的伺服加载系统(1-3)由伺服电机(4-2)提供动力，带动伺服加载装置(2-4)，推动伺服加载杆(2-5)，加载杆前端衔接伺服加载刀片(2-6)，进而对颗粒系统进行双轴加载；加载力由压力传感器(2-7)传至控制系统，荷载量程为10-500N，加载到前进最大位移可至限位板(4-1)，减速及传动装置(4-3)保证加载过程顺利进行。
4.根据权利要求1所述的颗粒物质流固耦合光弹实验装置，其特征在于：所述的加载系统设置有手动加载刀片(2-3)和伺服加载刀片(2-6)，相邻两加载刀片采用分层交叉结构，保证双向加载。
5.根据权利要求1所述的颗粒物质流固耦合光弹实验装置，其特征在于：所述的手动加载系统(1-4)通过转动加载手轮(5-2)，带动手动加载装置(2-1)，推动手动加载杆(2-2)，加载杆前端衔接手动加载刀片(2-3)，能对加载力进行补偿，保证从伺服加载端到达对边的加载力恒定。
6.根据权利要求1所述的颗粒物质流固耦合光弹实验装置，其特征在于：所述的承载框架(1-1)既为加载杆提供通道，保证外荷载向内传递，也在相应位置预留了排气及进水孔道，成为水压传输的载体。
7.根据权利要求1所述的颗粒物质流固耦合光弹实验装置的使用方法，其特征在于，包括如下操作步骤：
(a)首先把紫外光源(1-7)调整到最高位置，并固定好，防止跌落，将上盖玻璃板(3-1)打开到最大位置；
(b)通过加载系统将手动加载刀片(2-3)和伺服加载刀片(2-6)后撤到最大位置处，并将试验颗粒均匀的排布到试验区；
(c)启动水压供给装置(1-5)充水到即将溢出框架(1-1)，然后将上盖玻璃板(3-1)慢慢盖上并用上辅助压板(3-6)和下辅助压板(3-8)压紧；
(d)调整紫外光源(1-7)以及LED光源(1-6)到合适位置，并打开光源；
(e)通过水压供给装置(1-5)加压到指定压力；
(f)电脑数据清零，设定好试验各阶段的力或位移后，试验开始，根据实际需要调动伺服加载系统(1-3)和手动加载系统(1-4)到需要力值或者位移值；
(g)在每个阶段通过高分辨率相机获取颗粒体位置图像、力链图像和紫外图像；
(h)试验结束后，关闭光源，将紫外光源(1-7)调整到最高位置并锁紧，拆卸上辅助压板(3-6)和下辅助压板(3-8)，将上盖玻璃板(3-1)打开，取出颗粒，并将排气口的螺丝拧下，将水排干，以防止出现锈蚀和水垢附着。
一种颗粒物质流固耦合光弹实验装置及其使用方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
Y向最大试验力 500N
试验力测量范围 10N～500N
试验力测量精度 ±1％
X、Y方向有效加力行程 200mm
位移测量精度 ±1％
位移速度 0.1～200mm/min无级可调
恒力加载控制精度 ±1％
颗粒物质厚度 6mm
透视窗面积 500mm×500mm
试验水压 0～20kPa
外形尺寸 约700×700×1200mm(不合成像设备)
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