[发明专利]一种实现应力和刚度协调控制的真三轴试验机及控制方法

权利要求书

1.一种实现应力和刚度协调控制的真三轴试验机，其特征在于，包括支撑架，所述支撑架上设置有用于放置岩石试样的测试室，所述测试室包括顶板、固定底板以及若干侧板，所述顶板以及若干所述侧板均连接有加压部件，所述侧板及所述顶板上均设置有用于测量其位移的位移传感器以及用于测量加压部件压力的压力传感器，所述位移传感器、所述压力传感器以及所述加压部件均与控制系统电连接，当所述侧板或所述顶板产生位移使得对应的所述加压部件缩短或伸长时，控制系统控制所述加压部件的压力增大或减小。

2.根据权利要求1所述的实现应力和刚度协调控制的真三轴试验机，其特征在于，相邻所述侧板的连接处、所述顶板与所述侧板的连接处、所述固定底板与所述侧板的连接处均设置有密封胶条，所述密封胶条能够在所述侧板或者所述顶板位移过程中产生变形。

3.根据权利要求2所述的实现应力和刚度协调控制的真三轴试验机，其特征在于，所述支撑架包括底座，所述底座上还设置有若干侧固定板，所述加压部件一端固定在所述侧固定板上，另一端固定在所述侧板上；若干所述侧固定板的顶端固定有上固定板，所述上固定板上固定有对所述顶板施加压力的加压部件。

4.根据权利要求3所述的实现应力和刚度协调控制的真三轴试验机，其特征在于，所述加压部件包括液压千斤顶以及螺栓，所述螺栓固定在所述侧固定板板及所述上固定板上，所述螺栓的端部固定连接有加压板，所述液压千斤顶的一端连接所述加压板，另一端连接所述侧板或所述顶板，所述液压千斤顶均连接有液压泵，所述液压泵与所述控制系统电连接。

5.根据权利要求3所述的实现应力和刚度协调控制的真三轴试验机，其特征在于，所述上固定板与所述侧固定板通过紧固螺栓进行连接。

6.根据权利要求2所述的实现应力和刚度协调控制的真三轴试验机，其特征在于，所述底座上还设置有一立柱，所述固定底板固定在所述立柱顶端。

7.根据权利要求6所述的实现应力和刚度协调控制的真三轴试验机，其特征在于，所述底座中部设置有第一凹槽，所述第一凹槽中固定有一台座，所述立柱的底端固定在所述台座上。

8.根据权利要求7述的实现应力和刚度协调控制的真三轴试验机，其特征在于，所述底座上还设置有第二凹槽，所述侧固定板底端固定在所述第二凹槽中。

9.一种真三轴试验机的应力和刚度协调控制的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在控制系统中设定刚度参数k，其中，E为弹性模量，v为泊松比，r为影响半径；

2)将岩石样本放置在测试室中，通过液压千斤顶对岩石样本进行加压，加压过程为应力控制，并达到初始稳定状态；

3)轴向继续加压，侧板加压从应力控制转变为刚度控制，试样发生侧向膨胀，发生的位移变化量反馈给控制系统，控制系统根据位移变化量，结合刚度参数k计算出补偿压力，通过液压千斤顶施加补偿压力；

4)卸载其中一个侧板的压力，其余几个面从应力控制转变为刚度控制，顶面和其他侧面发生收缩，会产生应力降，控制系统通过收缩的位移变化量，结合刚度参数k计算出需要减小的压力，通过液压千斤顶减小相应的压力。

10.根据权利要求9所述的真三轴试验机的应力和刚度协调控制的控制方法，其特征在于，所述控制系统包括电连接的多功能模拟数字模块、数字模拟模块以及数字输入输出模块。