一種直剪儀數據自動採集裝置的製作方法
2023-09-17 08:59:15
專利名稱：一種直剪儀數據自動採集裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種直剪儀，尤其是一種適用於剪切應力和剪切應變數據的直剪儀數據自動採集裝置。
背景技術：
直剪儀是一種用於測定土體試樣在靜荷載條件下的抗剪切強度的儀器。常用的直剪儀主要由剪切盒及導軌、垂直加載裝置、剪切力施加裝置、讀數儀表、附件等構成，示意圖見圖1。傳統的直剪儀通過在鋼環5內安裝千分表，試驗時由專門人員在固定時間間隔內不斷記錄千分表讀數來測定由於剪切力引起的鋼環5的變形，進而通過事先標定好的鋼環係數來反算剪切力值；同時在試驗時分別記錄開始剪切和結束剪切時間以及剪切電機的速度，然後通過電機速度以及加載時間來計算剪切應變值。可以看出，傳統的直剪儀在數據記錄過程中存在著極大的不便，首先，由於試驗過程中千分表的讀數處於動態變化過程，採用人工讀數的方法既增加了試驗數據誤差，同時增加了試驗操作人員的工作量，一般需要兩個人配合完成。其次，由於試驗剛開始時可能剪切盒與加載電機、剪切盒與鋼環5之間存在一定間隙，以及儀器長期使用導致電機老化等原因，導致通過試驗開始時間、結束時間以及電機速度來計算剪切應變值的方法計算得到的應變值不能反映真實的應變值。因此所測得的試驗數據與實際值偏差較大。
發明內容本實用新型的目的是克服已有技術中的不足之處，提供一種結構簡單、直剪儀測量數據誤差小、使用效果好的直剪儀數據自動採集裝置。本實用新型的直剪儀數據自動採集裝置，包括計算機、數據採集器、上剪切盒、下剪切盒、鋼環、應力位移計、應變位移計，所述的應變位移計通過底座固定於直剪儀上的固定支架與下剪切盒緊密接觸，應力位移計通過連接件與鋼環緊密接觸，鋼環與上剪切盒緊密接觸，應力位移計和應變位移計通過導線與數據採集器連接，數據採集器通過數據線與計算機連接。所述的連接件包括左右夾塊、固定左右夾塊的螺栓，左右夾塊的上部對稱設有與應力位移計的探頭相連的上接觸槽，左右夾塊的下部對稱設有與鋼環的連接杆上相連的下接觸槽。有益效果:本實用新型可在不改動直剪儀結構的前提下安裝數據自動採集裝置，能方便用於常規直剪儀、應變控制式四聯直剪儀等直剪儀上。數據採集器採集試驗過程中應力位移計和應變位移計的電阻值，並將數據傳送到計算機中，通過事先標定鋼環的係數、應力位移計和應變位移計的電阻-位移關係，結合數據採集器採集到的應力位移計和應變位移計的電阻值，可以計算得到精確的剪切應力值和剪切應變值。具有如下優點:1、通過數據採集器採集數據並自動傳送到計算機上保存，減少了試驗人員的工作量，提聞了試驗效率。[0008]2、通過應力位移計和應變位移計採集試驗數據，並通過相關換算得到剪切應力值和剪切應變值，由於位移計具有較高的靈敏度，增加了試驗數據的精確度，克服了人工讀數引起的試驗誤差。3、傳統的直剪應變計算方法依賴於電機速度，電機由於長期使用，其設定速度值會產生變化，本實用新型的直剪應變值採用位移計測量直剪應變值，避免了因電機原因引起的測試誤差。
圖1為本實用新型的平面結構示意圖；圖2為本實用新型的立體結構示意圖；圖3為本實用新型的鋼環內部應變位移計俯視結構圖；圖4為本實用新型的鋼環內部應變位移計仰視結構圖；圖5為本實用新型的應變傳感器俯視結構圖；圖6為本實用新型的應變傳感器仰視結構圖；圖7為本實用新型的連接件結構圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的一個實施例作進一步的描述:圖1圖2所示，本實用新型的直剪儀數據自動化採集裝置，包括計算機1、數據採集器2、上剪切盒3、下剪切盒4、鋼環5、應力位移計6、應變位移計7、固定支架8及連接件9，所述的應力位移計6通過連接件9與鋼環5緊密連接，且應力位移計6探頭方向與剪切力作用方向的鋼環5表面及上剪切盒3側面垂直，應變位移計7通過固定支架8與下剪切盒4緊密連接且其探頭方向與下剪切盒剪切位移發生方向同向。試驗時，由於剪切應力弓I起鋼環5變形，鋼環5變形導致應力位移計6電阻值發生變化，同時由於剪切位移引起下剪切盒4發生位移，導致應變位移計7的電阻值發生變化，應力位移計6和應變位移計7的電阻值變化經數據採集器2實時測量並傳送至計算機I儲存。由事先標定的鋼環5的鋼環係數、應力位移計6的電阻-位移關係、應變位移計7的電阻-位移關係可以計算得到精確的剪切應力值和剪切應變值。圖3、圖4、圖7所示，應力位移計6的探頭的外保護殼夾於連接件9的上接觸槽10中，連接件9的下接觸槽11夾於鋼環5的連接杆上，連接件經中間螺栓12固定，連接時保證應力位移計6垂直於相對的上剪切盒3的側面且其探頭與鋼環5表面緊密接觸。圖5、圖6所示，固定支架8底座和兩根連接杆組成，固定支架底座連接於直剪儀面板上，應變位移計7的探頭保護殼與固定支架8連接杆經連接頭連接於一起，調整固定支架8的兩根連接杆的方向及長短使得應變位移計7的探頭與下剪切盒4緊密接觸，且保證探頭垂直於下剪切盒4位移方向的側面。工作過程:標定鋼環5的鋼環係數、應力位移計6及應變位移計7的電阻-位移關係；安數據自動採集裝置於直剪儀上，調整剪切盒位移，裝入剪切試樣。連接數據採集器2的電源，並將其與計算機I連接。利用數據採集器2採集數據，待採集到的數據穩定後，開始剪切試樣。剪切完畢後，保存採集到的數據；利用鋼環5的鋼環係數、應力位移計6及應變位移計7的電阻-位移關係以及試驗過程中採集的數據即可求得試樣的剪切應力和剪切應變。
權利要求1.一種直剪儀數據自動採集裝置，包括計算機(I)、數據採集器(2)、上剪切盒(3)、下剪切盒(4)、鋼環(5)、應力位移計(6)、應變位移計(7)，其特徵在於:所述的應變位移計(7)通過底座固定於直剪儀上的固定支架(8)與下剪切盒(4)緊密接觸，應力位移計(6)通過連接件(9)與鋼環(5)緊密接觸，鋼環(5)與上剪切盒(3)緊密接觸，應力位移計(6)和應變位移計(7 )通過導線與數據採集器(2 )連接，數據採集器(2 )通過數據線與計算機(I)連接。
2.根據權利要求1所述的一種直剪儀數據自動採集裝置，其特徵在於:所述的連接件(9)包括左右夾塊、固定左右夾塊的螺栓(12)，左右夾塊的上部對稱設有與應力位移計(6)的探頭相連的上接觸槽(10)，左右夾塊的下部對稱設有與鋼環(5)的連接杆上相連的下接觸槽(11)。
專利摘要一種直剪儀數據自動採集裝置，包括計算機、數據採集器、上剪切盒、下剪切盒、鋼環、應力位移計、應變位移計、固定支架及連接件。所述鋼環與上剪切盒連接，應力位移計通過連接件固定在鋼環內且其探頭與鋼環接觸；應變位移計通過固定支架與下剪切盒接觸。利用所述應力位移計和應變位移計分別測定由於鋼環變形和下剪切盒位移引起的位移計電阻值變化，通過所述數據採集器採集數據並傳送到計算機中，結合所述鋼環及位移計的標定公式經計算可以得到剪切應力值和應變值。本實用新型實現了直剪儀數據採集的自動化，減少了人工讀數的誤差及工作量，提高了試驗效率和數據準確性。
文檔編號G01N3/06GK202947927SQ20122067534
公開日2013年5月22日 申請日期2012年12月10日 優先權日2012年12月10日
發明者李瑞林, 陳國舟, 周國慶, 姜雄, 王英傑, 張嘉睿 申請人:中國礦業大學