(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210683159.2 (22)申请日 2022.06.16 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114965019 A (43)申请公布日 2022.08.30 (73)专利权人 山东科技大 学 地址 266590 山东省青岛市黄岛区前湾港 路579号 (72)发明人 张呈国　谷雪斌　郭伟耀　赵同彬　 (74)专利代理 机构 青岛锦佳专利代理事务所 (普通合伙) 37283 专利代理师 黄钰 (51)Int.Cl. G01N 3/02(2006.01) G01N 3/04(2006.01)G01N 3/24(2006.01) (56)对比文件 WO 2020186895 A1,2020.09.24 CN 1089182 99 A,2018.1 1.30 CN 114577640 A,202 2.06.03 CN 114034541 A,202 2.02.11 李淼等.节理粗 糙度对应力波传播的影响研 究. 《岩石力学与工程学报》 .2019, 审查员 黄艳 (54)发明名称 一种基于霍普金森杆系统的动载剪切试验 装置及方法 (57)摘要 本发明提供了一种基于霍普金森杆系统的 动载剪切试验装置及方法， 涉及岩石检测试验技 术领域。 本发明通过固定壳的快速装配， 实现对 柱形样品的快速固定， 通过限位转板和限位挡板 实现柱形样品左右方向的限位， 并且限位转板和 弹簧限位杆配合， 使柱形样品在挤压块的挤压转 块限位下， 将柱形样品进行转动， 对一块柱形样 品进行一组对比实验， 并且在液体压力配合挤压 板的作用下， 使柱形样品的温度环 境得到很好保 持， 并且有机硅材质的挤压板， 在压力大的环境 下使柱形样品得到更好的固定， 在压力小的环境 下不阻碍柱形样品的转动， 便于切换试验位置， 通过螺纹限位杆与固定架配合， 方便试验人员快 速切换试验装置状态， 加快 试验的进行效率。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 114965019 B 2022.11.29 CN 114965019 B 1.一种基于霍普金森杆系统 的动载剪切试验装置， 其特征在于： 包括有承载架， 承载架 左侧设置有滑架， 滑架和承载架上设置有样品盛放单元， 样品盛放单元用于柱形样品的定 位和固定， 样品盛放单元内部设置有压力环境制造单元， 样品盛放单元和压力环境制 造单 元用于模拟岩石在地下 的环境， 样品盛放单元左部设置有样品切换单元， 样品切换单元用 于切换柱形样品的剪切 位置， 样品盛放单元左侧设置有入射杆， 样品盛放单元右侧设置有 透射杆， 入射杆和透射杆均属于 分离式霍普金森杆动态试验系统， 固定架设置有两个， 滑架 和承载架上分别固定连接有固定架， 两个固定架之间贯穿设置有螺纹限位杆， 右侧的承载 架上固接有两个定位杆； 样品盛放单元包括有加热框架， 加热框架设置有两个， 左侧的加热框架通过安装架固 定连接在滑架右端， 右侧的加热框架通过安装架固定连接在右侧承载架上， 两个加热框架 下部分别开设有限位孔， 限位孔与入射杆和透射杆配合， 便于进 行同轴的调平， 左侧的加热 框架内转动设置有限位转板， 限位转板上周向开设有多个第一定位孔， 第一定位孔用于限 位转板的定位并便于入射杆进行剪切试验， 右侧的加热框架内固定安装有限位挡板， 限位 挡板上开设有第二定位孔， 固定壳设置有两个， 后侧的固定壳固定连接在限位挡板上， 两个 固定壳的下端相 铰接， 两个固定壳的上端通过固定螺栓可拆卸 连接， 两个固定壳均位于限 位转板和限位挡板之间， 两个固定壳内部均开设有密闭的液压腔体， 固定壳的液压腔体内 盛有受温度影响变化极小的液体， 样品切换单元包括有挤压块， 挤压块固定设置在限位转 板的右侧 面， 限位挡板中部转动连接有挤压转块， 挤压块和挤压转块与柱形样品接触的侧 面设置为粗糙面， 防止柱形样品在转动过程中发生滑动， 挤压转块与右侧的加热框架之间 设置有挤压弹簧， 挤压弹簧推力始终作用于挤压转块， 使挤压转块与柱形样品接触， 相邻的 加热框架和限位转板之间设置有单向转动组件， 单向转动组件用于使限位转板顺时针转 动， 单向转动组件包括有弹簧限位块， 弹簧限位块滑动设置在加热框架的右侧面， 加热框架 上部贯穿开设有限位滑槽， 限位转板的左侧 面周向开设有四个卡槽， 限位滑槽的两端分别 与上侧和前侧的两个卡槽相配合， 弹簧限位块与卡槽逆时针单向限位配合， 在弹簧限位块 作用下避免限位转板逆时针转动， 限位滑槽内限位滑动设置有弹簧限位杆， 弹簧限位杆右 端用于限位 转板的限位， 弹簧限位杆与卡槽顺时针单向限位配合。 2.根据权利要求1所述的一种基于霍普金森杆系统的动载剪切试验装置， 其特征在于： 入射杆、 透射杆、 限位孔、 下侧第一定位孔和第二定位孔的中心点处于同一水平线， 左侧限 位孔和第一定位 孔与入射杆的直径相同， 右侧限位 孔和第二定位 孔与透射杆的直径相同。 3.根据权利要求1所述的一种基于霍普金森杆系统的动载剪切试验装置， 其特征在于： 两个固定壳的上下两端分别安装有胶垫， 胶垫用于两个固定壳之 间的密封和柱形样品的装 配。 4.根据权利要求1所述的一种基于霍普金森杆系统的动载剪切试验装置， 其特征在于： 压力环境制 造单元包括有液压接口， 液压接口设置有两个， 两个液压接口分别设置于两个 固定壳上， 液压接口与液压加载装置相连接， 固定壳的液压腔体内周向设置有若干个挤压 活塞， 若干个挤压活塞均与固定壳内侧壁滑动连接， 挤压活塞与固定壳的液压腔体连通， 左 右相邻的两个挤压活塞的内侧端固接有挤压 板。 5.根据权利要求4所述的一种基于霍普金森杆系统的动载剪切试验装置， 其特征在于： 挤压板的内侧部分材 料为有机 硅材质。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114965019 B 26.根据权利要求1所述的一种基于霍普金森杆系统的动载剪切试验装置， 其特征在于： 挤压块和挤压转 块与柱形样品接触的侧面设置为 粗糙面。 7.一种基于霍普金森杆系统 的动载剪切试验方法， 其针对权利要求1至6任一项所述的 基于霍普金森杆系统的动载剪切试验 装置， 其步骤如下： 试验装置组装S1： 首先， 在完成对加热框架内部加热件的安装， 挤压块与限位转板和挤 压转块与限位挡板的安装后， 之后将限位转板转动安装在左侧的加热框架上， 并将限位挡 板固定在右侧的加热框架上， 接下来将加热框架通过安装架分别安装在承载架和滑架上， 最后将固定壳安装在右侧的加热框架上； 装置调平S2： 通过样品切换单元完成对样品盛放单元的调 平， 转动限位转板， 使后侧的 卡槽与弹簧限位块形成限位配合， 并使弹簧限位杆位于限位滑槽的最上端与上侧的卡槽限 位， 此时最下侧的第一定位孔与左侧的 限位孔圆心同轴， 调整两个加热框架的高度， 使限位 孔、 第一定位 孔、 第二定位 孔、 入射杆和透射杆圆心同轴； 试验前期准备S3： 松开固定螺栓并打开前侧的固定壳， 将柱形样品放入两个固定壳之 间， 关闭固定壳并将 固定螺栓拧紧， 转动螺纹 限位杆使左侧的滑架带动其上零部件向右移 动， 直至滑架右端与定位杆接触， 此时完成对柱形样品的左右方向的固定， 之后启动液压接 口模拟柱形样品的压力环境， 再通过加热框架内的加热件 模拟柱形样品的温度环境； 进行试验S4： 通过入射杆传递分离式霍普金森杆动态试验系统的发射波段， 入射杆接 受反射波段， 透射杆接受到相应的透射波段， 通过分离式霍普金森杆动态试验系统计算统 计相应波段 数据， 得到柱形样品的动态力学性能数据； 切换样品角度S5： 一次试验后， 通过螺纹限位杆松开对柱形样品的固定， 通过弹簧限位 杆配合限位转板将柱形样品旋转， 之后重新将柱形样品固定并进行下次试验， 直至多次试 验完成； 试验装置复位S6： 所有试验完成后， 通过螺纹限位杆使左右两侧的加热框架相远离， 之 后对照步骤S1中的安装顺序， 从后至前将限位 转板和限位挡板拆除复位。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114965019 B 3