本文關(guān)鍵詞： 真三軸 測(cè)試系統(tǒng) 同步系統(tǒng) 不確定度　出處：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：近年來(lái),國(guó)內(nèi)外對(duì)于真三軸試驗(yàn)裝置的研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步,這對(duì)巖土力學(xué)的發(fā)展起到了很大的促進(jìn)作用。本課題是與黑龍江科技大學(xué)合作,將真三軸巖石力學(xué)測(cè)試技術(shù)與煤與瓦斯突出測(cè)試技術(shù)相結(jié)合,設(shè)計(jì)一套真三軸煤礦石耦合測(cè)試裝置,用來(lái)模擬煤礦石在深層所受的三向不等主應(yīng)力、高瓦斯壓力、高溫度環(huán)境下對(duì)煤礦動(dòng)力災(zāi)害發(fā)生所產(chǎn)生的影響,也可單獨(dú)進(jìn)行煤與瓦斯突出試驗(yàn)。本文主要是從以下幾個(gè)方面進(jìn)行研究:首先,根據(jù)功能要求和參數(shù)設(shè)計(jì)一套4MN真三軸煤礦石耦合測(cè)試試驗(yàn)裝置,完成工作原理的設(shè)計(jì),包括液壓氣壓控制原理設(shè)計(jì)使其在理論上能夠滿(mǎn)足功能設(shè)計(jì)要求,使其在原理上能夠?qū)崿F(xiàn)在三個(gè)方向上同步加載,既要有較高的同步精度和也需要有較好的加載穩(wěn)定性,裝置能夠?qū)崿F(xiàn)單軸雙軸加載也能實(shí)現(xiàn)三軸加載。加熱系統(tǒng)能夠?qū)ο潴w內(nèi)進(jìn)行加熱,為試件提供一個(gè)所需的測(cè)試溫度環(huán)境。氣壓系統(tǒng)向箱體內(nèi)部充入最大壓強(qiáng)為8MPa的氣體。其次,完成裝置的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),將真三軸巖石力學(xué)測(cè)試技術(shù)與煤與瓦斯突出測(cè)試技術(shù)相結(jié)合,設(shè)計(jì)一臺(tái)大剛度液壓加載真三軸試驗(yàn)裝置。使各零件具備好的工藝性,對(duì)關(guān)鍵部件如箱體進(jìn)行有限元的分析,其強(qiáng)度和剛度要滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)一套增壓同步缸及控制系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)在同一方向相向運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)力和位移的同步,采用雙閥并聯(lián)的方式使裝置能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的加卸載。利用靜壓卸荷技術(shù)設(shè)計(jì)壓縮方式,該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠減輕空白角效應(yīng)。再次,設(shè)計(jì)一套測(cè)試系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)各個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和處理,包括對(duì)應(yīng)力應(yīng)變以及溫度氣壓力等參數(shù)的測(cè)量。由于結(jié)構(gòu)和功能的原因,真三軸試驗(yàn)機(jī)測(cè)試數(shù)據(jù)難度比較大,采用間接測(cè)量方式。壓力和壓縮量都是采用間接測(cè)量的方式。溫度和氣壓力都是采用直接測(cè)量方式。試件應(yīng)變檢測(cè)采用整體一點(diǎn)測(cè)量方式和內(nèi)部微應(yīng)變測(cè)量方式相結(jié)合的方式進(jìn)行測(cè)量,通過(guò)壓縮量間接求得整體應(yīng)變,通過(guò)對(duì)試件打孔在其內(nèi)部安裝引伸計(jì),測(cè)得試件局部的微應(yīng)變。本裝置采用多聲道聲發(fā)射系統(tǒng),利用聲發(fā)射系統(tǒng)收集試驗(yàn)過(guò)程中聲發(fā)射信號(hào),利用聲發(fā)射定位原理定位試件中聲發(fā)射源的空間位置,通過(guò)在兩個(gè)壓頭共安裝八個(gè)傳感器接收聲發(fā)射信號(hào)。最后,壓力和位移量值是通過(guò)間接測(cè)量的方式求得,通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型,引入不確定度對(duì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)定。
[Abstract]:In recent years, great progress has been made in the research of true triaxial test equipment at home and abroad, which has played a great role in promoting the development of geotechnical mechanics. Combining the true triaxial rock mechanics test technology with the coal and gas outburst testing technology, a set of real triaxial coal mine stone coupling testing device is designed to simulate the three direction unequal principal stress and high gas pressure of the coal mine stone in the deep layer. The influence of high temperature environment on coal mine dynamic disaster can also be tested separately. This paper mainly studies from the following aspects: first of all, According to the functional requirements and parameters, a 4MN true triaxial coal mine stone coupling test device is designed to complete the design of the working principle, including the hydraulic pressure control principle design so that it can meet the functional design requirements in theory. So that it can realize synchronous loading in three directions in principle, it should have higher synchronization precision and better loading stability. The device can realize uniaxial and biaxial loading as well as triaxial loading. The heating system can heat the box body and provide a necessary test temperature environment for the specimen. The air pressure system fills the box with gas with a maximum pressure of 8 MPA. Complete the concrete structure design of the device, combine the true triaxial rock mechanics test technology with the coal and gas outburst test technology, design a large stiffness hydraulic loading true triaxial test device. The strength and stiffness of the key components such as the box should be analyzed by finite element method. The design of a pressurized synchronous cylinder and its control system can realize the synchronization of force and displacement in the same direction. The device can be stably loaded and unloaded by using two valves in parallel. By using static pressure unloading technology to design compression mode, the structure design can reduce the blank angle effect. Thirdly, a set of test system is designed. It can collect and process all the measured data in real time during the whole test process, including the measurement of stress and strain, temperature and gas pressure and so on. Because of the structure and function, the test data of true triaxial testing machine is very difficult. Indirect measurement is adopted. Pressure and compression are measured indirectly. Temperature and gas pressure are measured directly. Specimen strain is measured by one integral measure and internal micro-strain measurement. A combination of measurements, The integral strain is obtained indirectly by the compression amount, and the local micro-strain of the specimen is measured by installing an extensometer into the hole of the specimen. The device uses a multi-channel acoustic emission system to collect the acoustic emission signals during the test. Using the principle of acoustic emission positioning to locate the space position of acoustic emission source in the specimen, the acoustic emission signal is received by installing eight sensors at two pressure heads. Finally, the values of pressure and displacement are obtained by indirect measurement. By establishing mathematical model, uncertainty is introduced to evaluate the results.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TD315;TD713

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本文編號(hào)：1509863