[发明专利]一种具有侧向不均匀变形试验功能的万能试验机

说明书

本发明公开了一种具有侧向不均匀变形试验功能的万能试验机，包括基座、可调节横梁、压缩板以及上钳口和下钳口。下钳口固定设置在基座上。压缩板滑动装配在可调节横梁梁体的滑道内，上钳口通过联结器联结在所述压缩板的底部。在上钳口和下钳口之间，横向设置侧向变形施加装置，用于施加侧向力并且同时可实现被检杆件侧向不均匀位移。该装置可实现侧向及轴向力作用下杆件力学特征的分析，特别是针对地质体复杂应力条件下锚固结构的变形特征，对边坡工程、采矿工程、隧道工程等加固设计具有重要意义。

技术领域

本发明属于万能试验机技术领域，具体说是一种具有侧向变形试验功能的万能试验机，用于锚杆、锚索侧向变形试验。

技术背景

万能试验机，集拉伸、弯曲、压缩、剪切、环刚度等功能于一体的材料试验机，主要用于金属、非金属材料力学性能试验，是目前最常用的一种材料监测设备，目前的万能试验机基本满足作业需求你，但针对特殊的工程缺乏有针对性的功能：1.现有的万能试验机不具备同时施加轴力、侧向力作用，2.无法施加不均匀的轴向力，测试实际地质体变形作用下对加固结构产生的作用力。

在地质灾害治理工程中，锚杆/索除了受地质体大变形产生的轴向力，还受到地质体产生的剪切变形，受到剪切力作用；另外在采矿巷道中，岩体沿着结构面发生剪切变形及轴向变形，故在地质体中广泛存在着沿剪切带的不均匀变形（图1），这对加固结构带来重要的挑战。目前万能试验机只考虑了轴向力，无法实现侧向力，无法施加侧向不均匀位移，对加固结构的力学测试存在明显的不足。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术存在的缺陷，提出了一种具有侧向不均匀变形试验功能的万能试验机。该万能试验机即可实现轴向力，也可施加侧向力，同时可实现侧向不均匀位移。

本发明具有侧向不均匀变形试验功能的万能试验机，包括基座、可调节横梁、压缩板以及上钳口和下钳口，所述下钳口固定设置在基座上。其特征在于：

所述可调节横梁梁体设有中空滑道，所述压缩板滑动装配在所述滑道内；所述上钳口通过联结器联结在所述压缩板的底部。

上钳口和下钳口用于上下卡扣被检锚杆/锚索，或者其他被检杆件。

在上钳口和下钳口之间，横向设置侧向变形施加装置。所述侧向变形施加装置由千斤顶、位移传感器、非均匀加载板、弹簧组、荷载板组成。所述千斤顶水平设置，千斤顶的缸体端部设置在万能试验机上；所述非均匀加载板与荷载板对向设置，弹簧组均匀布设在所述非均匀加载板与荷载板之间；所述非均匀加载板固定在千斤顶杆体端部，所述荷载板用于抵靠被检锚杆/锚索。

所述非均匀加载板为直角楔体，非均匀加载板的倾斜面与弹簧接触（亦即与荷载板相对），非均匀加载板的垂直面与千斤顶杆体端部连接。

所述载荷板一个板面与弹簧接触，另一板面设竖向半圆凹槽。

所述竖向半圆凹槽内放置塑性垫片。

所述压缩板与滑道之间嵌入钢珠，形成压缩板与滑道的滑动装配。

所述千斤顶的杆体上设有位移传感器。

侧向力/位移施加，通过侧向变形施加装置实现。千斤顶顶进推动非均匀加载板，加载板压缩弹簧，将力传递至荷载板。由于非均匀加载板与弹簧接触面为倾斜面，故相同顶进位移条件下，弹簧压缩量不同，作用在杆件上的力、位移也不同，由此实现侧向不同位移。在荷载板与杆件之间放入塑性垫片，使得杆件与荷载板柔性接触，杆件不被破坏。

可调节横梁：杆件在侧向力作用下发生侧向变形，为使得杆件与地质体协同变形，将横梁掏空，压缩板与横梁之间嵌入钢珠，使得压缩板可沿着横梁左右自由移动。杆件发生侧向变形带动联结器、压缩板发生水平运动，同时又保证杆件持续受到轴力作用。