本發(fā)明屬于巖土工程，特別涉及一種接觸式環(huán)向應變測量裝置及測量方法。

背景技術(shù)：

1、泊松比是各種材料的一項重要性能，泊松比的測定需要通過實驗得到試樣軸向以及環(huán)向應變值。但由于材料的變形性能不一、種類繁多、性質(zhì)復雜等，對于柱狀試樣的環(huán)向變形量的獲取比較困難，且對環(huán)形變形的試驗研究起步較晚。

2、目前,室內(nèi)試驗測量環(huán)向應變的測量可以分為兩種：接觸式和非接觸式。非接觸式主要采用數(shù)字圖像技術(shù)實現(xiàn)側(cè)向變形的測量，精度高但成本高，但由于需要通過攝像機對試件進行圖像采集，因此占用空間較大，在進行三軸試驗時無法使用，應用范圍比較局限。接觸式通常是使用電阻應變片、改進的電阻應變計和lvdt(線性可變差動變壓器)式應變測量儀?，F(xiàn)有的應變片方法只能測量應變片所在位置的局部應變，測量范圍小，且操作復雜；其他一些改進的電阻應變計靈敏度低，壽命短，測量誤差大，操作不便。而現(xiàn)有的lvdt式應變測量儀固定方式一般采用鏈式、鋼絲繩式、箍圈式。由于鏈條和鋼繩的變形性能差，在進行有材料變形較大的試驗時，常會將鏈條和鋼繩破壞或傷害到lvdt傳感器，這導致測量成本高。同時由于不同材料的可變形能力差異較大，如瀝青的變形性能強，環(huán)向應變測量范圍需要更大。

3、因此，室內(nèi)試驗的環(huán)向應變測量已經(jīng)成為各種材料特性研究的掣肘,需要有一種能夠精確、簡便測試試樣環(huán)向變形的儀器裝置和方法來解決此類問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明提出一種接觸式環(huán)向應變測量裝置，包括套設(shè)在試樣本體上的彈性件；

2、所述彈性件上套設(shè)有多組測量組件，測量組件與試樣本體接觸，在試樣本體加載變形時，帶動測量組件沿彈性件外形軌跡移動，對試樣本體上各點進行測量。

3、進一步地，多組所述測量組件之間依次首尾相連，形成一個完整的環(huán)形狀。

4、進一步地，所述測量組件包括調(diào)節(jié)部件和測量部件；所述測量部件安裝在調(diào)節(jié)部件上，調(diào)節(jié)部件用于調(diào)節(jié)測量組件內(nèi)部的距離，調(diào)節(jié)部件套設(shè)在彈性件上。

5、進一步地，所述測量組件包括兩組調(diào)節(jié)部件，兩組調(diào)節(jié)部件呈上下兩層分布，測量部件和彈性件均安裝在兩組調(diào)節(jié)部件之間。

6、進一步地，所述調(diào)節(jié)部件包括一號轉(zhuǎn)軸和二號轉(zhuǎn)軸；一號轉(zhuǎn)軸和二號轉(zhuǎn)軸之間轉(zhuǎn)動安裝有一號連接板；兩組所述測量部件分別安裝在兩組一號轉(zhuǎn)軸和兩組二號轉(zhuǎn)軸之間。

7、進一步地，所述調(diào)節(jié)部件包括兩個一號轉(zhuǎn)軸和一個二號轉(zhuǎn)軸，且呈等腰三角形狀分布；相鄰測量組件之間的相鄰所述一號轉(zhuǎn)軸之間轉(zhuǎn)動連接有二號連接板。

8、進一步地，所述測量部件包括一號傳感器和二號傳感器；兩組一號轉(zhuǎn)軸之間安裝一號傳感器，兩組二號轉(zhuǎn)軸之間安裝二號傳感器。

9、進一步地，兩組所述一號轉(zhuǎn)軸與一號傳感器同軸設(shè)置；兩組所述二號轉(zhuǎn)軸與二號傳感器同軸設(shè)置。

10、進一步地，所述彈性件的寬度小于兩組調(diào)節(jié)部件之間的距離；所述二號連接板由兩個二號板組成，兩個二號板的一端可拆卸連接，兩個二號板的另一端分別與相鄰的一號轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動連接。

11、本發(fā)明提出一種接觸式環(huán)向應變測量裝置的測量方法，應用所述的一種接觸式環(huán)向應變測量裝置，具體包括如下步驟：

12、將應變測量裝置套設(shè)在試樣本體上；

13、獲取裝樣狀態(tài)下一號傳感器和二號傳感器測量的角度數(shù)據(jù)a和變形后狀態(tài)下一號傳感器和二號傳感器測量的角度數(shù)據(jù)b；

14、根據(jù)角度數(shù)據(jù)a和一號連接板的長度，獲取裝樣狀態(tài)下二號傳感器與試樣本體之間的長度距離c；根據(jù)角度數(shù)據(jù)b和一號連接板的長度，獲取變形后狀態(tài)下二號傳感器與試樣本體之間的長度距離d；

15、根據(jù)長度距離c與長度距離d的差值，獲取對應點位置下試樣本體的半徑變形數(shù)據(jù)；

16、根據(jù)試樣本體多點位置的半徑變形數(shù)據(jù)，生成曲線集合

17、有益效果

18、本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果如下：

19、1.本申請通過根據(jù)需要設(shè)置對應組數(shù)的測量組件在彈性件上，通過彈性件將測量組件安裝在試樣本體上；多組測量組件對試樣本體的不同點位進行測量，同時在試樣本體變形的過程中，帶動測量組件繞著彈性件轉(zhuǎn)動，從而實時對不同點位的數(shù)據(jù)進行采集，提高測量的精確性。

20、2.本申請通過將彈性件套在試樣本體上后，一號轉(zhuǎn)軸與一號傳感器與試樣本體的表面接觸；在試樣本體的表面發(fā)生變形時，驅(qū)動一號傳感器和一號轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，通過一號連接板帶動二號傳感器轉(zhuǎn)動，同時彈性件向外擴張；一號傳感器和二號傳感器將環(huán)向位移轉(zhuǎn)化為角度轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)多點、高精度的變形測量。

21、3.本申請通過將兩個測量組件之間通過二號連接板進行連接，同時通過二號連接板由二號板可拆卸連接，從而實現(xiàn)通過二號板拆卸將兩個測量組件進行拆卸，從而能夠根據(jù)試樣本體的直徑，對應進行增加或減少測量組件的數(shù)量，以適應相應的試樣本體。

22、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書以及附圖中所指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

技術(shù)特征：

1.一種接觸式環(huán)向應變測量裝置，其特征在于，包括套設(shè)在試樣本體(10)上的彈性件(5)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種接觸式環(huán)向應變測量裝置，其特征在于，多組所述測量組件之間依次首尾相連。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種接觸式環(huán)向應變測量裝置，其特征在于，所述測量組件包括調(diào)節(jié)部件(127)和測量部件(46)；所述測量部件(46)安裝在調(diào)節(jié)部件(127)上，調(diào)節(jié)部件(127)用于調(diào)節(jié)測量組件內(nèi)部的距離，調(diào)節(jié)部件(127)套設(shè)在彈性件(5)上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種接觸式環(huán)向應變測量裝置，其特征在于，所述測量組件包括兩組調(diào)節(jié)部件(127)，兩組調(diào)節(jié)部件(127)呈上下兩層分布，測量部件(46)和彈性件(5)均安裝在兩組調(diào)節(jié)部件(127)之間。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種接觸式環(huán)向應變測量裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)部件(127)包括一號轉(zhuǎn)軸(7)和二號轉(zhuǎn)軸(1)；一號轉(zhuǎn)軸(7)和二號轉(zhuǎn)軸(1)之間轉(zhuǎn)動安裝有一號連接板(2)；兩組所述測量部件(46)分別安裝在兩組一號轉(zhuǎn)軸(7)和兩組二號轉(zhuǎn)軸(1)之間。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種接觸式環(huán)向應變測量裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)部件(127)包括兩個一號轉(zhuǎn)軸(7)和一個二號轉(zhuǎn)軸(1)，且呈等腰三角形狀分布；相鄰測量組件之間的相鄰所述一號轉(zhuǎn)軸(7)之間轉(zhuǎn)動連接有二號連接板(3)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種接觸式環(huán)向應變測量裝置，其特征在于，所述測量部件(46)包括一號傳感器(4)和二號傳感器(6)；兩組一號轉(zhuǎn)軸(7)之間安裝一號傳感器(4)，兩組二號轉(zhuǎn)軸(1)之間安裝二號傳感器(6)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種接觸式環(huán)向應變測量裝置，其特征在于，兩組所述一號轉(zhuǎn)軸(7)與一號傳感器(4)同軸設(shè)置；兩組所述二號轉(zhuǎn)軸(1)與二號傳感器(6)同軸設(shè)置。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種接觸式環(huán)向應變測量裝置，其特征在于，所述彈性件(5)的寬度小于兩組調(diào)節(jié)部件(127)之間的距離；所述二號連接板(3)由兩個二號板組成，兩個二號板的一端可拆卸連接，兩個二號板的另一端分別與相鄰的一號轉(zhuǎn)軸(7)轉(zhuǎn)動連接。

10.一種接觸式環(huán)向應變測量裝置的測量方法，其特征在于，應用權(quán)利要求1-9中任一所述的一種接觸式環(huán)向應變測量裝置，具體包括如下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于巖土工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種接觸式環(huán)向應變測量裝置及測量方法；包括套設(shè)在試樣本體上的彈性件；所述彈性件上套設(shè)有多組測量組件，測量組件與試樣本體接觸，且測量組件沿彈性件外形軌跡移動；多組測量組件對試樣本體的不同點位進行測量，同時在試樣本體變形的過程中，帶動測量組件繞著彈性件轉(zhuǎn)動，從而實時對不同點位的數(shù)據(jù)進行采集，提高測量的精確性。

技術(shù)研發(fā)人員：王瑜豪,梁剛,劉云賀,李陽,許建軍,段軍邦,薛寧,馬富強,張路,韋建溪,白永福,劉豫峰,余忠全
受保護的技術(shù)使用者：西安理工大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8