阅读说明：本技术 一种多角度、多速度贯入受力试验装置及方法 (Multi-angle and multi-speed penetration stress test device and method ) 是由 李谦 赵重 李俊萍 李清伟 刘洋 江胜嵊 于 2019-10-21 设计创作，主要内容包括：本发明属于试验设备领域,具体涉及一种多角度、多速度贯入受力试验装置及方法。解决了现有技术中贯入动作的角度和速度固定不变,无法模拟不同采样动作的问题。本发明的技术方案是：包括支撑架、支撑平台和安装架,所述支撑架上设置有角度调节装置,所述角度调节装置的上端与安装架的一端铰接连接,安装架的另一端与支撑架铰接连接,所述安装架上安装有直线驱动机构,所述直线驱动机构的前端安装有压力传感器和贯入器连接件,所述支撑平台上设置有容器。本发明能够调整贯入器的角度和速度,模拟实际条件下的采样动作,而且便于拆卸,适用于研究不同情况下贯入时土体的参数。(The invention belongs to the field of test equipment, and particularly relates to a multi-angle and multi-speed penetration stress test device and method. The problem of the angle and the speed of injection action among the prior art fixed unchangeable, can't simulate different sampling actions is solved. The technical scheme of the invention is as follows: including support frame, supporting platform and mounting bracket, be provided with angle adjusting device on the support frame, angle adjusting device's upper end is connected with the one end of mounting bracket is articulated, and the other end and the support frame of mounting bracket are articulated to be connected, install sharp actuating mechanism on the mounting bracket, pressure sensor and penetrating ware connecting piece are installed to sharp actuating mechanism's front end, the last container that is provided with of supporting platform. The invention can adjust the angle and the speed of the penetration device, simulate the sampling action under the actual condition, is convenient to disassemble, and is suitable for researching the parameters of the soil body during penetration under different conditions.)

一种多角度、多速度贯入受力试验装置及方法

技术领域

本发明属于试验设备领域，具体涉及一种多角度、多速度贯入受力试验装置及方法。

背景技术

贯入仪亦称穿透计，包括标准贯入仪、混凝土贯入阻力仪、砂浆贯入阻力仪等，标准贯入仪是用于测定土壤穿透阻力的仪器，可间接确定砂土的密实度、黏性土的状态和无侧限抗压强度、地基承载力、土体变形参数。混凝土贯入阻力仪是一种用于测定混凝土拌合物凝结时间试验的仪器。贯入仪压入土壤或混凝土、砂浆有动载和静载两种方法，不同方法的测定值不同，但有联系。贯入仪探头的形状有锥体、平头、圆球及楔子等，它们对测定值也有影响。

现有技术中，各种贯入仪一般都是竖直设置，而且贯入的动作和功率都是固定不变的，不能在多个角度上对被测土体进行测量。但是在现实生产中，机械对土体的贯入的角度和功率并不是固定不变的。例如挖掘机在挖土过程中，挖斗的齿的运动轨迹并不是完全竖直向下的，还有其他方向的运动。因此在实际机械设计过程中，面对不同的环境和要求，可能产生不同的采样动作和需要不同的采样功率。在此条件下，单纯的贯入动作不能完全模拟各种不同的采样动作，不能满足研究的需要。

发明内容

针对现有技术中贯入动作的角度和速度固定不变，无法模拟不同采样动作的问题，本发明提供一种多角度、多速度贯入受力试验装置，其目的在于：使贯入受力试验装置的贯入速度和角度可以调节，模拟各种不同的采样动作，满足不同条件下研究的需要。

本发明采用的技术方案如下：

一种多角度、多速度贯入受力试验装置，包括支撑架、支撑平台和安装架，所述支撑架上设置有角度调节装置，所述角度调节装置的上端与安装架的一端铰接连接，安装架的另一端与支撑架铰接连接，所述安装架上安装有直线驱动机构，所述直线驱动机构的前端依次连接有压力传感器和贯入器连接件，所述支撑平台上设置有容器。

采用该技术方案后，角度调节装置的伸长和缩短能够带动直线驱动机构绕安装架与支撑架的铰接点旋转，通过控制角度调节装置的伸长缩短就能够控制直线驱动机构前端连接的贯入器贯入容器中土体的角度，模拟不同的采样动作，满足不同条件下研究的需要。

优选的，所述支撑平台与支撑架的立柱活动连接。

采用该技术方案后，支撑平台可以上下活动，方便调节支撑平台上的容器的竖直高度，以使容器的位置适应贯入器的位置。

优选的，所述直线驱动机构为可编程直线驱动机构。

采用该技术方案后，通过编程，能够控制直线驱动机构移动端的速度和位移，进而控制贯入器贯入土体的深度和速度，模拟采样装置在各种速度下的采样动作，便于研究各种采样速度下采样装置的受力情况。

优选的，所述贯入器连接件的前端设置有凹槽，所述凹槽的侧壁上设置有两组位于不同平面的通孔。

贯入器与贯入器连接件连接的一端的相应位置上设置两组通样尺寸的通孔，能够通过螺栓穿过两组通孔将贯入器固定到贯入器连接件上，采用该技术方案后，能够通过贯入器连接件连接不同的贯入设备。

优选的，所述支撑架、支撑平台和安装架均采用铝合金型材制成，所述铝合金型材的连接处采用螺栓连接。

采用该技术方案后，支撑架、支撑平台和安装架便于安装和拆卸。

一种利用所述的多角度、多速度贯入受力试验装置的试验方法，包括以下步骤：

[1]准备待测土体样品，置于容器中，并将贯入器安装在贯入器连接件上；

[2]调节角度调节装置，使直线驱动机构的角度达到设定角度；

[3]调整支撑平台的高度，使容器的高度与贯入器的高度相适应；

[4]设定直线驱动机构的移动端的速度和位移；

[5]控制直线驱动机构按照设定的速度将贯入器贯入到被测土体中，同时压力传感器记录贯入阻力数据；

[6]分析试验数据。

采用该技术方案后，能够测量被测土体在特定贯入角度和贯入速度情况下的贯入阻力情况，满足不同条件下研究的需要。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.角度调节装置的伸长和缩短能够带动直线驱动机构绕安装架与支撑架的铰接点旋转，通过控制角度调节装置的伸长缩短就能够控制直线驱动机构前端连接的贯入器贯入容器中土体的角度，模拟不同的采样动作，满足不同条件下研究的需要。

2.支撑平台与支撑架的立柱活动连接，支撑平台可以上下活动，方便调节支撑平台上的容器的竖直高度，以使容器的位置适应贯入器的位置。

3.直线驱动机构为可编程直线驱动机构，通过编程，能够控制直线驱动机构移动端的速度和位移，进而控制贯入器贯入土体的深度和速度，模拟采样装置在各种速度下的采样动作，便于研究各种采样速度下采样装置的受力情况。

4.贯入器连接件设置有两组位于不同平面的通孔，贯入器的相应位置上设置两组通样尺寸的通孔，能够通过螺栓穿过两组通孔将贯入器固定到贯入器连接件上，贯入器连接件能够连接不同的贯入设备。

5.支撑架、支撑平台和安装架均采用铝合金型材制成，所述铝合金型材的连接处采用螺栓连接，便于安装和拆卸。

6.本装置能够测量被测土体在特定贯入角度和贯入速度情况下的贯入阻力情况，满足不同条件下研究的需要。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的结构示意图；

图2是贯入器连接件的结构示意图。

其中，1-支撑架，2-安装架，3-角度调节装置，4-直线驱动机构，5-压力传感器，6-贯入器连接件，7-容器，8-支撑平台，9-贯入器，10-第一定位孔，11-第二定位孔。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合图1、图2对本发明作详细说明。

一种多角度、多速度贯入受力试验装置，包括支撑架1、支撑平台8和安装架2，所述支撑架1上设置有角度调节装置3，在本实施例中，所述角度调节装置3为电动推杆，电动推杆的下端与支撑架1连接，电动推杆的上端与安装架2的一端铰接连接，安装架2的另一端与支撑架1铰接连接。所述安装架2上安装有直线驱动机构4，在本实施例中，所述直线驱动机构4为线性马达，所述线性马达的前端依次连接有压力传感器5和贯入器连接件6，贯入器连接件6用于连接贯入器9，压力传感器5用于将贯入器9受到的压力传递给数据分析和记录仪器，所述支撑平台8与支撑架1的立柱连接，支撑平台8上设置有用于盛放样品的容器7。试验时，通过控制电动推杆就可以的伸长和缩短就可以使安装架2绕其与支撑架1的铰接点旋转，从而改变贯入器9贯入样品的角度，模拟实际情况下的采样动作，便于研究不同情况下采样装置的受力情况，而且试验的结果更加准确。

所述支撑平台8为矩形，支撑平台8的四个角与支撑架1的立柱滑动连接，支撑平台8上设置有可与支撑架1接触的螺栓，通过拧紧所述螺栓使支撑平台8与支撑架1固定。由于本装置可调整贯入角度，故容器7也需要上下移动以适应贯入器的位置，这样设置能够使支撑平台8的高度可调节，以适应贯入器的位置。

所述线性马达为可编程线性马达，通过编程，可实现对线性马达移动端的速度和位移控制。当移动端开始运动时，推动压力传感器5和贯入器连接件6以设定的速度在框架2确定的方向上运行设定的位移，完成贯入动作。在贯入过程中贯入阻力通过压力传感器5实时进行测量，贯入位移通过线性马达预设进行控制。模拟采样装置在各种速度下的采样动作，便于研究各种采样速度下采样装置的受力情况。

所述贯入器连接件6的前端设置有矩形的凹槽，所述凹槽相对的侧壁上各设置有一组第一定位孔10，两组第一定位孔10位于不同的平面，避免螺栓连接过程中冲突。贯入器9在相应的位置上设置有第二定位孔11，将贯入器9***贯入器连接件6之中，使第二定位孔11与第一定位孔10位置重合，然后***螺栓并拧紧，就能够将贯入器9固定。这样设置，只要在贯入设备上相应的位置设置通孔，贯入器连接件6能够对不同的贯入设备进行连接。

所述支撑架1、支撑平台8和安装架2均采用铝合金型材制成，所述铝合金型材的连接处采用L形连接件以及螺栓连接。

一种利用所述的多角度、多速度贯入受力试验装置的试验方法，包括以下步骤：

[1]准备待测土体样品，置于容器7中，并将贯入器9安装在贯入器连接件6上；

[2]调节电动推杆，使线性马达的角度达到设定角度；

[3]调整支撑平台8的高度，使容器7的高度与贯入器9的高度相适应；

[4]设定线性马达的移动端的速度和位移；

[5]控制线性马达按照设定的速度将贯入器9贯入到被测土体中，同时压力传感器5记录贯入阻力数据；

[6]分析试验数据。

以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。