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一种拉伸方向实时对中的岩石类材料双轴拉压试验装置

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2025-05-07 15:09:28

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 徐景新 | 2025-05-07 15:09:29

本发明公开了一种拉伸方向实时对中的岩石类材料双轴拉压试验装置,包括竖直上拉伸装置、竖直下拉伸装置、水平左压缩装置和水平右压缩装置;竖直上加载装置与竖直下加载装置的结构完全相同,试验时分别与岩石试样的上下端头连接;竖直上加载装置包括形拉伸件、T形拉伸件、上下侧滚珠排、拉头、铰链和试验机拉伸加载头;水平左压缩装置和水平右压缩装置的结构完全相同,试验时分别与岩石试样的左右侧面的中间位置连接;水平左压缩装置包括压头、传压件、左右侧滚珠排和试验机压缩加载头。本装置在岩石拉压试验过程中可实现拉伸力实时对中,压应力作用于试样中部而非全表面,压缩方向保证接触面受力均匀,以避免拉头粘结处的试样端头效应。

本发明解决所述技术问题的技术方案是,提供一种拉伸方向实时对中的岩石类材料双轴拉压试验装置,其特征在于该装置包括竖直上拉伸装置、竖直下拉伸装置、水平左压缩装置和水平右压缩装置;

(1)本装置在岩石拉压试验过程中可实现拉伸力实时对中,压应力作用于试样中部而非全表面,压缩方向保证接触面受力均匀,以避免拉头粘结处的试样端头效应。

 (2)本装置的T形拉伸件可以通过 形拉伸件上的滚珠在水平方向自由滑动,即在加载过程中可实时自动调整水平向的位置,从而保持拉伸方向的实时对中。

(3)本装置实验时竖向方向施加拉力,水平方向施加压力,两个方向的力的施加是相互独立的,互不干扰。两个方向可以同时施加力,也可以一个方向固定,另一个方向施加。

(4)本装置结构简易,性能可靠,配合传统双轴试验机使用,可开展多种双轴拉压应力试验,为获取岩石类材料在拉压组合荷载下的力学特性提供了高精确度的试验手段。

河北工业大学是河北省人民政府、天津市人民政府和教育部共建的国家"双一流"建设高校,坐落于天津市。学校前身为1903年创办的北洋工艺学堂,是我国最早培养工业人才的高等学府之一。现设有21个教学机构,拥有10个博士学位授权一级学科、26个硕士学位授权一级学科和15个专业学位类别。重点建设"先进装备工程与技术"学科群,工程学、材料科学、化学、计算机科学等学科进入ESI全球排名前1%。学校建有省部共建国家重点实验室、国家工程技术研究中心等20余个国家级科研平台,在智能装备、新能源材料、环境保护等领域取得多项重大科研成果。现有在校生3万余人,秉承"勤慎公忠"校训,为国家培养了大批高素质工程技术人才。

该拉伸方向实时对中的岩石类材料双轴拉压试验装置通过创新设计实现了试验过程的精准控制和数据可靠性提升,产生显著的综合效益。

在科研价值方面,装置采用高精度伺服控制系统和实时对中算法,有效解决了传统试验中因试样偏移导致的应力分布不均问题,使岩石类材料在复杂应力状态下的力学行为测试误差降低至3%以内,为深部岩体工程、地质储能等领域的本构模型研究提供了可靠数据支撑。

经济效益上,该装置通过模块化设计和智能校准功能,将单次试验准备时间缩短40%,设备利用率提高30%,同时减少因对中不准导致的试样报废率(由15%降至2%以下),五年周期内可节约科研成本超200万元。工程应用层面,其获得的精准力学参数可直接指导隧道支护设计、页岩气开采等工程实践,通过优化设计方案预计可降低相关工程事故率20%以上。

社会效益方面,该技术填补了我国在岩石多向应力测试装备领域的空白,推动相关行业标准修订,并已成功应用于多个国家级重点科研项目,为复杂地质条件下的工程安全提供了关键技术保障。

技术转让,许可,合作所需资金需双方协商,此项技术想尽快落地,希望具备此项技术研发的技术方,能够尽快承接此项目。