發(fā)布時間：2018-02-14 04:22

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

【摘要】：近年來,國內(nèi)外對于真三軸試驗裝置的研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步,這對巖土力學(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)測試技術(shù)與煤與瓦斯突出測試技術(shù)相結(jié)合,設(shè)計一套真三軸煤礦石耦合測試裝置,用來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)境下對煤礦動力災(zāi)害發(fā)生所產(chǎn)生的影響,也可單獨進(jìn)行煤與瓦斯突出試驗。本文主要是從以下幾個方面進(jìn)行研究:首先,根據(jù)功能要求和參數(shù)設(shè)計一套4MN真三軸煤礦石耦合測試試驗裝置,完成工作原理的設(shè)計,包括液壓氣壓控制原理設(shè)計使其在理論上能夠滿足功能設(shè)計要求,使其在原理上能夠?qū)崿F(xiàn)在三個方向上同步加載,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,為試件提供一個所需的測試溫度環(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,將真三軸巖石力學(xué)測試技術(shù)與煤與瓦斯突出測試技術(shù)相結(jié)合,設(shè)計一臺大剛度液壓加載真三軸試驗裝置。使各零件具備好的工藝性,對關(guān)鍵部件如箱體進(jìn)行有限元的分析,其強(qiáng)度和剛度要滿足設(shè)計要求。設(shè)計一套增壓同步缸及控制系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)在同一方向相向運動實現(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)計壓縮方式,該結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠減輕空白角效應(yīng)。再次,設(shè)計一套測試系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)在整個試驗過程中對各個測量數(shù)據(jù)的實時采集和處理,包括對應(yīng)力應(yīng)變以及溫度氣壓力等參數(shù)的測量。由于結(jié)構(gòu)和功能的原因,真三軸試驗機(jī)測試數(shù)據(jù)難度比較大,采用間接測量方式。壓力和壓縮量都是采用間接測量的方式。溫度和氣壓力都是采用直接測量方式。試件應(yīng)變檢測采用整體一點測量方式和內(nèi)部微應(yīng)變測量方式相結(jié)合的方式進(jìn)行測量,通過壓縮量間接求得整體應(yīng)變,通過對試件打孔在其內(nèi)部安裝引伸計,測得試件局部的微應(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)收集試驗過程中聲發(fā)射信號,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,通過在兩個壓頭共安裝八個傳感器接收聲發(fā)射信號。最后,壓力和位移量值是通過間接測量的方式求得,通過建立數(shù)學(xué)模型,引入不確定度對結(jié)果進(jìn)行評定。
[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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TD315;TD713

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本文編號：1509863