[实用新型]一种混凝土常规三轴冲击加载实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及材料动态力学性能的冲击加载实验装置，尤其是一种混凝土常规三轴冲击加载实验装置。

背景技术

目前，随地下工程、抗震结构以及防护工程对混凝土材料在复杂应力状态下高应变率动态力学性能的迫切需要，急需研究一种能实现冲击加载的常规三轴实验装置。目前常用的实验方法是利用霍普金森压杆及主动围压加载装置，通过主动围压加载装置内的高压液体(液压油或水)对试件施加围压，而试件轴向处于自由状态，这样的应力状态与静态常规三轴实验相差甚远，实验结果也无法准确反映静水压对材料动态力学性能的影响。

在专利号为ZL200510032031.6的发明专利中，介绍了一种动静组合加载岩石力学实验装置。该装置在已有的霍普金森压杆主动围压加载装置基础上增加了轴向加载油缸，可实现对试件的围压和轴压预加载，但分别采用两个单独的液压回路施加围压和轴压，无法保证预加载过程中轴压和围压时刻相等。而且，该实验装置在透射杆远端通过轴向油缸和吸收杆之间的刚性接触承受轴向冲击荷载，容易造成轴向油缸和杆件的损害。另外，目前类似设备围压缸容积一般较小，冲击加载过程中试件体积变化会引起围压的增加，即试件并非处于恒定的围压状态。申请公告号CN102331366A的专利中介绍了一种稳压的霍普金森杆主动围压装置，利用油缸里气囊来减小体积变化对围压的影响。但霍普金森杆实验中有效加载时间只有几百微秒，对应着一个高频过程，而采用带气囊的油缸作为蓄能器来减小管路总压力脉动对高频激励是无效的，所以其稳压效果并不明显。鉴于上述的诸多原因，需要改进霍普金森杆主动围压加载装置。

实用新型内容

本实用新型为了解决冲击霍普金森压杆主动围压实验中的试件预加载过程中围压和轴向压不相等、冲击加载过程中围压波动、以及轴向油缸刚性接触吸收杆的轴向冲击荷载会造成轴向油缸和杆件的损害等问题。通过合理的设计，提供一种混凝土常规三轴冲击加载实验装置，通过在液压系统中串联接入大容量均衡油缸同步对试件施加围压和轴压，预加载过程中试件能时刻处于静水压状态；采用大容量围压缸有效减少冲击加载过程中围压缸内油压波动；入射杆和吸收杆夹持系统中分别采用了碟形弹簧，缓冲了轴向冲击。

本实用新型为了实现上述的发明目的，采用如下的技术方案：一种混凝土常规三轴冲击加载实验装置，是由高压气炮、撞击杆、入射杆夹持系统、入射杆固定支座、入射杆碟形弹簧、入射杆卡盘、入射杆、围压缸装置、高压油管、透射杆、吸收杆、吸收杆夹持系统、吸收杆卡盘、吸收杆碟形弹簧、轴向油缸、缓冲支座、均衡油缸、高压溢流阀、泵站截止阀、电动液压泵站、手动加压泵构成；冲击加载实验装置的中部设置围压缸装置，围压缸装置中部预留轴孔，围压缸装置中部的孔中一侧设置入射杆另一侧透射杆，入射杆一端设置入射杆夹持系统，入射杆夹持系统外侧对应设置高压气炮，高压气炮中部设置撞击杆；透射杆一端设置吸收杆，吸收杆另一端设置吸收杆夹持系统；吸收杆夹持系统的一侧设置轴向油缸，轴向油缸的一侧设置缓冲支座；入射杆一端设置入射杆夹持系统中的入射杆卡盘，入射杆卡盘一侧设置入射杆碟形弹簧，入射杆碟形弹簧一侧设置入射杆固定支座，入射杆固定支座外侧对应设置高压气炮，高压气炮中部设置撞击杆；透射杆一端设置吸收杆夹持系统中的吸收杆卡盘，吸收杆卡盘一侧设置吸收杆碟形弹簧；吸收杆碟形弹簧外侧设置轴向油缸，轴向油缸的一侧设置缓冲支座；围压缸装置一侧的高压气炮、撞击杆、入射杆夹持系统、入射杆，与围压缸装置另一侧的高压油管、透射杆、吸收杆、吸收杆夹持系统、轴向油缸、缓冲支座同轴设置；冲击加载实验装置的一侧设置液压系统，液压系统中设置大容量的均衡均衡油缸，均衡油缸一侧预留至少两个孔，均衡油缸其中的一个孔与手动加压泵之间设置高压油管；均衡油缸其中的另一个孔与围压缸装置之间设置高压油管，高压油管的中段设置三通，三通另一端的高压油管与轴向油缸连接，轴向油缸与电动液压泵站之间设置高压油管，轴向油缸前端设置高压溢流阀，电动液压泵站前端设置泵站截止阀；围压缸装置、轴向油缸、高压溢流阀、泵站截止阀、电动液压泵站、通过高压油管串联。

有益效果：合理设计，轴向油缸前端设置高压溢流阀，入射杆和吸收杆两端合理设计缓冲碟形弹簧，降低轴向冲击力，保护了实验装置。

1，能保持冲击实验前试件围压与轴压相等，即试件处于静水压状态；

2，冲击实验过程中，试件承受轴向冲击压缩加载而围压能保持基本恒定不变；

3，入射杆和吸收杆夹持系统中的碟形弹簧能有效缓冲和吸收轴向冲击能量，保护实验装置，延长使用寿命。