[发明专利]一种三轴有压冻结制冰方法

摘要

本发明公开了一种三轴有压冻结制冰方法，包括装置组装、获取温控参数、加压冻结以及力学试验四个步骤，装置包括加载系统、温控系统、测温系统，加载系统包括加载框架、压力体积控制器、三轴压力室以及注油泵；本装置及制冰方法相结合实现了试样在加压、冻结、实验的全过程应力场、温度场可控，可以制得不同冻结压力和冻结速度条件下满足三轴试验规范的试样，适合研究冻结压力和冻结速度对冰力学特性的影响；实验效率高，不涉及有毒或易燃易爆材料，安全环保。

主权项

1.一种三轴有压冻结制冰方法，其特征在于，具体包括以下步骤：/nS1、装置组装；该装置包括加载系统、温控系统、测温系统；加载系统包括加载框架、压力体积控制器、三轴压力室以及注油泵，三轴压力室包括活塞、承压圆筒、法兰盘、底板以及上下对称设置的两个堵头，活塞穿过承压圆筒顶部预设的中心孔，中心孔与活塞密封配合，承压圆筒底部扣合密封有凸型法兰盘并与其螺栓连接，法兰盘放置在底板上，上下两个堵头分别与活塞下端、法兰盘上端螺栓连接，上下两个堵头之间设置试样，试样与两堵头外侧包裹有柔性膜，加载框架内部上下端面分别与活塞上端面、底板下端面接触，压力体积控制器、注油泵通过预设在法兰盘内的进液管连通三轴压力室内；温控系统包括分别与设在承压圆筒侧面的第一循环通道、设在承压圆筒顶面的第二循环通道以及设在法兰盘顶面的第三循环通道连通的第一降温机、第二降温机以及第三降温机，温控系统还包括包覆在承压圆筒和法兰盘外侧的保温层；测温系统包括电性连接的测温计和解调仪，测温计一端穿过承压圆筒并伸入到三轴压力室内部；/nS2、获取温控参数；该温控参数为第一降温机、第二降温机以及第三降温机的温度控制参数，在加压冻结制冰前利用有限元数值计算模拟三轴压力室内温度场随时间变化，通过多步计算，找出温度变化满足要求的温度控制参数，用于冻结制冰时调整装置的温控系统；/nS3、加压冻结；在冻结制冰过程中调整加载系统和温控系统，首先启动注油泵，将围压加载介质注满三轴压力室内部，然后以相同的加载速率调整加载框架轴向和压力体积控制器，使试样在静水压力作用下被加压，达到目标压力值后停止压力体积控制器动作，同时调整轴向加载框架以目标压力值稳压伺服，完成加载系统调整；在冻结制冰过程中按照步骤S2获取的温度控制参数实时调整温控系统中第一降温机、第二降温机以及第三降温机的温度设定值；/nS4、力学试验；冻结制样完成后，根据实验设计继续调整加载系统和温控系统，使得冻结后的冰样受力状态和温度场达到力学实验要求，然后即可进行冰力学实验。/n