[发明专利]地质软材料的复杂变形的模拟加载及测量系统

权利要求书

1.一种对地质软材料的复杂变形的模拟加载及测量系统，其特征在于，包括：加载单元、控制单元和变形测量单元；其中，

所述加载单元，与所述控制单元相耦接，用于接收所述控制单元的信号，根据该信号配合所述变形测量单元对被测的试件进行加载操作，并反馈加载信息给所述控制单元；

所述控制单元，与所述加载单元和变形测量单元相耦接，用于控制所述加载单元和变形测量单元，并接收所述加载单元反馈的加载信息和变形测量单元反馈的该试件表面的数字散斑图像，通过上述内容获取被测的试件变形场信息；

所述变形测量单元，与所述控制单元相耦接，用于接收所述控制单元的信号，根据信号配合所述加载单元对被测的试件进行加载受到规定位移作用时，按时间顺序获取该试件表面的数字散斑图像，分析所得散斑图像并反馈该试件表面的变形信息给所述控制单元。

2.根据权利要求1所述的一种对地质软材料的复杂变形的模拟加载及测量系统，其特征在于，所述加载单元包括：两个结构相同但方向垂直的加载子单元、一个加载框架平台和四个固定端；其中，所述两个结构相同但方向垂直的加载子单元与所述加载框架平台相连接，所述四个固定端设置在所述加载子单元上。

3.根据权利要求1所述的一种对地质软材料的复杂变形的模拟加载及测量系统，其特征在于，所述加载子单元包括：两个侧力板、四个立柱、自锁型电动推杆、主动压头、被动压头和传感器；其中所述两个所述侧力板与四个立柱垂直连接并设置在四个立柱的两端，同时在一个所述侧力板上设置所述自锁型电动推杆，该自锁型电动推杆与四个立柱平行设置，所述传感器设置在另一个侧力板上，并且该自锁型电动推杆端部设置的主动压头与所述传感器上设置的被动压头处于一条直线上。

4.根据权利要求3所述的一种对地质软材料的复杂变形的模拟加载及测量系统，其特征在于，所述传感器包括：位移传感器和载荷传感器；其中，位移传感器设置于电动推杆下部主动压头和被动压头之间，载荷传感器设置在被动压头与侧力板之间，并且该自锁型电动推杆端部设置的主动压头与所述载荷传感器上设置的被动压头处于一条直线上。

5.根据权利要求4所述的一种对地质软材料的复杂变形的模拟加载及测量系统，其特征在于，所述变形测量单元包括：CCD相机、镜头以及DSCM测量分析模块；其中，所述CCD相机与镜头相连接，所述CCD相机以及镜头用于在所述加载子单元对被测的试件进行加载受到规定位移作用时，按时间顺序获取该试件表面的数字散斑图像，所述相机的数据线用于把采集到的数字散斑图像传输到所述DSCM测量分析模块内。

6.根据权利要求5所述的一种对地质软材料的复杂变形的模拟加载及测量系统，其特征在于，所述控制单元包括：加载单元控制器、图像采集触发器和包含有所述DSCM测量分析模块的计算机；其中，

所述加载单元控制器，与所述计算机和图像采集触发器相连接，用于接收所述计算机的指示，根据指示信息指示所述图像采集触发器进行操作获取该试件表面的数字散斑图像，同时根据散斑场计算结果反馈信息给所述加载单元以调整被测的试件的加载速率，然后根据传回的反馈信号对所述加载单元进行伺服控制，同时记录位移和载荷数据，并将该数据发送给所述计算机；

所述图像采集触发器，与所述加载单元控制器相连接，用于接收该加载单元控制器的指示，开启所述CCD相机用于在所述加载子单元对被测的试件进行加载受到规定位移作用时，按时间顺序获取该试件表面的数字散斑图像；

所述计算机，与所述加载单元控制器和图像采集触发器相连接，用于指示所述加载单元控制器和图像采集触发器对被测的试件进行加载，并接收、存储所述加载单元控制器反馈的加载信息以及相机所采集的数字散斑图像，且动态显示分析结果，根据动态分析结果再动态调整图像采集速率，通过所述计算机中的DSCM测量分析模块对得到的所述数字散斑图像进行相关匹配计算，获取该被测的试件变形场信息，并将该变形场信息整理保存成一个完整数据文件进行存储。

7.根据权利要求4所述的一种对地质软材料的复杂变形的模拟加载及测量系统，其特征在于，同时采用所述的位移传感器和载荷传感器对加载过程进行记录。

8.根据权利要求7所述的一种对地质软材料的复杂变形的模拟加载及测量系统，其特征在于，所述位移传感器所采用的测量精度的分辨率为0.001mm、量程为40mm。