(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210560147.0 (22)申请日 2022.05.23 (71)申请人 山东科技大 学 地址 266590 山东省青岛市经济技 术开发 区前湾港路579号 (72)发明人 刘学生　杨生龙　谭云亮　范德源　 李学斌　宋虎　 (74)专利代理 机构 济南金迪知识产权代理有限 公司 37219 专利代理师 于兆生 (51)Int.Cl. G01N 3/38(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 一种循环动载瞬时卸 围压力学试验装置及 使用方法 (57)摘要 本发明涉及一种循环动载瞬时卸 围压力学 试验装置及使用方法， 属于岩石力学试验装置技 术领域。 装置包括承载框架系统、 循环动载系统、 围压加载系统、 监测系统、 控制系统和数据分析 系统， 其中， 承载框架系统顶部设置有循环动载 系统， 循环动载系统连接有控制系统， 承载框架 系统底部设置有围压加载系统， 循环动载系统和 围压加载系统上设置有监测系统， 监测系统和控 制系统均连接有数据分析系统。 本发明操作简 单， 试验准确性高， 在试件发生膨胀破坏时， 实现 对试件的瞬时卸围压， 与井下巷道围岩实际条件 相似度高， 试验结果可靠 。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 114965119 A 2022.08.30 CN 114965119 A 1.一种循环动载瞬时卸围压力学试验装置， 其特征在于， 包括承载框架系统、 循环动载 系统、 围压加载系统、 监测系统、 控制系统和数据分析系统， 其中， 承载框架系统顶部设置有循环动载系统， 循环动载系统连接有控制系统， 承载框架系 统底部设置有围压加载系统， 循环动载系统和围压加载系统上设置有监测系统， 监测系统 和控制系统均连接有数据分析系统； 围压加载系统包括第一弧形围压板、 第二弧形围压板、 第三弧形围压板和第 四弧形围 压板， 第一弧形围压板和第二弧形围压板通过螺栓连接， 第二弧形围压板通过第一合页连 接有第四弧形围压板， 第四弧形围压板通过第二合页连接有第三弧形围压板， 第三弧形围 压板通过第三 合页连接有第一弧形围压 板。 2.如权利要求1所述的循环动载瞬时卸围压力学试验装置， 其特征在于， 承载框架系统 包括底座、 操作台、 立柱和顶板， 底座上表 面设置有操作台， 操作台上设置有围压加载系统， 底座上方通过立柱固定有顶板， 顶板下侧设置有循环动载系统。 3.如权利要求2所述的循环动载瞬时卸围压力学试验装置， 其特征在于， 循环动载系统 包括伺服电机、 转轴、 转轮、 凸轮、 第一连接杆、 第二连接杆和 重锤， 伺服电机水平固定于承 载框架系统， 伺服电机输出轴通过转轴连接有转轮， 转轮上均匀设置有弧形 凹槽， 转轮下侧 设置有凸轮， 凸轮通过连接轴 连接有第一连接杆， 第一连接杆下侧 通过第二连接杆连接有 重锤， 第二连接杆通过周向均匀设置的4个竖向夹持装置弹性固定 于承载框架系统顶部 。 4.如权利要求3所述的循环动载瞬时卸围压力学试验装置， 其特征在于， 竖向夹持装置 为L型杆， 竖向夹持装置顶部通过弹簧固定 于承载框架系统。 5.如权利要求3所述的循环动载瞬时卸围压力学试验装置， 其特征在于， 转轮上设置有 至少2个弧形凹槽， 第二连接杆与重锤螺纹连接 。 6.如权利要求4所述的循环动载瞬时卸围压力学试验装置， 其特征在于， 监测系统包括 第一力传感器、 第二力传感器、 位移传感器和声发射传感器， 重锤上设置有第一力传感器， 围压加载系统内的试件表面上设置有第二力传感器、 位移传感器和声发射传感器， 第一力 传感器、 第二力传感器、 位移传感器和声发射传感器通过信号收集器连接有数据分析系统。 7.如权利要求6所述的循环动载瞬时卸围压力学试验装置的使用方法， 其特征在于， 步 骤如下： 第一步： 制取圆柱形 试件； 第二步： 将试件固定在操作台表面的中间位置处， 然后将围压加载系统沿试件径向放 置在试件周围， 围压加载系统对试件施加围压； 第三步： 根据试验要求的载荷强度， 确定符合试验要求的重锤， 调节伺服电机转速， 对 试件施加目标 载荷强度的循环载荷； 第四步： 试件在循环动载的作用下发生膨胀破坏， 围压加载系统受到试件膨胀而产生 向外的作用力， 合页受拉发生破坏， 围压加载系统与试件失去接触， 试件瞬时卸围压； 第五步： 数据分析系统处理分析来自监测系统的数据后得到试件的应力、 应变曲线和 声发射能量曲线， 分析 试件在瞬时卸围压前后的力学 特征。 8.如权利要求7所述的循环动载瞬时卸围压力学试验装置的使用方法， 其特征在于， 第 二步中， 围压加载系统对试件施加围压时， 根据试验需求， 利用数显力矩扳手旋紧螺栓， 对 试件施加目标强度的围压 。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114965119 A 29.如权利要求7所述的循环动载瞬时卸围压力学试验装置的使用方法， 其特征在于， 第 三步中， 循环载荷施加过程为： 控制系统控制伺服电机带动转轴转动， 转轮借助转轴转动， 转轮是不规则圆形， 其突出部分与凸轮接触后带动凸轮竖直向下运动， 从而通过第一连接 杆、 第二连接杆带动重锤作竖直向下运动， 凸轮转至转轮弧形 凹槽下方时， 竖向加持装置在 弹簧弹力作用下带动凸轮竖直向上运动， 凸轮与转轮接触， 完成一次动载施加， 在转轮转动 下实现循环载荷施加。 10.如权利要求7所述的循环动载瞬时卸围压力学试验装置的使用方法， 其特征在于， 第四步中， 当试件发生螺栓第二合页所在水平方向的膨胀破坏时， 第一合页和第三合页 受 拉发生破坏， 围压加载系统与试件失去接触， 试件瞬时卸围压； 当试件发生第一合页第三合 页所在水平方向的膨胀破坏时， 第二合页受拉发生破坏， 围压加载系统与试件失去接触， 试 件瞬时卸围压 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114965119 A 3