一种颗粒土体剪切流动试验系统

摘要

本发明涉及一种颗粒土体剪切流动试验系统，该试验系统包括剪切试验装置、摄像装置、数据采集装置等组成。其中剪切试验装置为试验系统的主体部分，主要由减速电机、动态扭矩传感器、剪切盒等组成，可实现颗粒的剪切流动。试验数据通过数据采集卡配合计算机终端实现自动化采集和显示，摄像装置实现剪切流动过程的全程图像采集。与现有技术相比，本发明可实现颗粒土体在较高剪切速率下的剪切流动，获得颗粒在不同试验条件下（体积分数、边界条件等）不同剪切速率剪切流动过程中的力学表现。并且该装置剪切盒整体具有良好的密封性能，可进行常规重力（1g）和基于密度匹配微（弱）重力环境下颗粒土体的剪切流动，可用于研究重力环境对颗粒剪切流动特性的影响。

主权项

一种颗粒土体剪切流动试验系统，包括计算机、采集卡、剪切试验装置和摄像装置，其特征在于：所述剪切试验装置为试验系统的主体部分，包括整体机架、动力设备、动态扭矩传感器、剪切盒、铝合金机架、联轴器、支撑框架和底座，铝合金机架和支撑框架分别固定于底座上，铝合金机架顶部设置动力设备，动力设备的传动轴通过第一联轴器连接动态扭矩传感器的一端，动态扭矩传感器的另一端通过第二联轴器连接轴承座，剪切盒由内环和外环套置而成，外环上盖有上覆盖板；剪切盒外环固定于支撑框架的顶板上，支撑框架的顶板下方设有皮带轮，皮带轮通过皮带连接轴承座，皮带轮的轮轴连接剪切盒内环，并能带动剪切盒内环转动；计算机连接采集卡，采集卡连接剪切试验装置的信号输出端，所述信号输出端设置于底座上，底座上设有电源输入端和剪切控制按钮，剪切控制按钮通过导线连接动力设备；摄像装置的摄像头对准剪切盒上表面；动力设备带动传动轴转动，动态扭矩传感器通过第一联轴器、第二联轴器与传动轴相连接进行扭矩的量测，通过皮带，使传动轴的旋转传递到皮带轮，实现皮带进行水平方向上的传动；在皮带轮传动下，剪切盒内环进行旋转，而剪切盒外环固定；通过计算机和采集卡可实现扭矩等信号的实时动态数值采集；通过摄像装置对颗粒剪切流动过程进行全程摄像，方便观察颗粒流动状态和流动区域以及对颗粒剪切流动前后的表面形态进行对比。