[发明专利]一种模拟海冰破冰过程的多轴压缩试验装置及方法

权利要求书

1.一种模拟海冰破冰过程的多轴压缩试验方法，采用了模拟海冰破冰过程的多轴压缩试验装置，装置包括底座、立柱、反力框架、冰试样低温加载室、第一液压作动器、第二液压作动器、第三液压作动器、第四液压作动器及第五液压作动器；所述反力框架采用环形结构，反力框架水平设置在底座正上方，反力框架通过多根立柱固定支撑在底座上；所述第一液压作动器、第二液压作动器、第三液压作动器及第四液压作动器水平均布设置在反力框架的四周，第一液压作动器与第三液压作动器同轴正对设置，第二液压作动器与第四液压作动器同轴正对设置；在所述反力框架上均布开设有四个水平通孔，四个水平通孔分别与第一液压作动器、第二液压作动器、第三液压作动器及第四液压作动器一一对应，且第一液压作动器、第二液压作动器、第三液压作动器及第四液压作动器的活塞杆分别从各自对应的通孔中穿入反力框架内侧；所述第五液压作动器竖直设置在反力框架正下方的底座上，第五液压作动器的活塞杆朝上穿入反力框架内侧；所述冰试样低温加载室采用矩形结构，冰试样低温加载室位于反力框架内侧中心处，在冰试样低温加载室的底板和四面侧壁板上均开设有加载孔，在冰试样低温加载室的底板和四面侧壁板内均嵌装有制冷管路，通过制冷管路对冰试样低温加载室内的温度进行调控；在所述第一液压作动器、第二液压作动器、第三液压作动器、第四液压作动器及第五液压作动器的活塞杆端部均固装有测力传感器，在第一液压作动器、第二液压作动器、第三液压作动器、第四液压作动器及第五液压作动器的活塞杆与作动器缸筒之间均安装有位移传感器；在所述第一液压作动器、第二液压作动器、第三液压作动器及第四液压作动器的测力传感器上均固连有传立柱，传立柱穿过冰试样低温加载室侧壁板上的加载孔与冰试样直接接触；在所述第五液压作动器的测力传感器上固连有破冰压头，破冰压头采用点接触式破冰压头、线接触式破冰压头或面接触式破冰压头，破冰压头穿过冰试样低温加载室底板上的加载孔与冰试样直接接触；其特征在于：方法包括如下步骤：

步骤一：根据试验需要，选取点接触式破冰压头、线接触式破冰压头或面接触式破冰压头安装到第五液压作动器上；

步骤二：开启冰试样低温加载室的制冷模式，将冰试样低温加载室内的温度调整到设定值；

步骤三：先将制备好的冰试样吊装到冰试样低温加载室内的指定位置，并维持冰试样的吊装状态，再同步启动第一液压作动器和第三液压作动器，并在该加载方向上对冰试样施加0.1kN的预载荷，然后同步启动第二液压作动器和第四液压作动器，并在该加载方向上对冰试样施加0.1kN的预载荷，此时冰试样完成水平方向的预夹紧，之后撤去冰试样的吊装，最后启动第五液压作动器，并在竖直方向上对冰试样施加0.1kN的预载荷；

步骤四：根据试验需要，通过第一液压作动器和第三液压作动器在该加载方向上对冰试样施加设定载荷，同时通过第二液压作动器和第四液压作动器在该加载方向上对冰试样施加设定载荷，然后通过第五液压作动器在竖直方向上对冰试样按梯度增加的方式施加载荷，直到冰试样发生破坏。