一種模型箱、傳感器固定裝置及其試驗方法
2023-06-13 20:26:36
專利名稱：一種模型箱、傳感器固定裝置及其試驗方法
技術領域：
本發明屬於巖土工程領域，涉及ー種用於離心機模型試驗的方法與裝置。
背景技術：
隨著國民經濟的快速增長，城市基礎建設進入了空前的迅速發展階段，尤其是在地下空間開發方面。由於地下工程的複雜性，很多工程需要進行離心機試驗來模擬實際情況。一般試驗機，譬如TLJ 一 150複合型巖土離心試驗機，該試驗機共配備大小不等的三個模型箱。毎次試驗需要根據不同的需要選擇模型箱。模型箱的尺寸是固定的，而每一次的試驗模型大小各異，因此需要根據試驗模型定製剛性板填充模型箱空白部分，同時需要重新定製傳感器固定裝置以滿足不同的傳感器布置要求。現有的傳感器固定裝置均為固定式設計，即只能在該裝置的特定位置安裝傳感器，這給試驗帶來了很大的麻煩。每次不同的試驗都要對原有裝置進行改裝或重新製作，不僅拖延了試驗周期，同時大大増加試驗成本。因此迫切的需要ー種「通用型」傳感器固定裝置，能夠適應不同的試驗需求，提高試驗效率。
發明內容
針對上述的技術缺陷和應用時的不利影響，本發明的目的是提供一種在離心機模型試驗中實現模型表面任意位置安放傳感器的方法與裝置。本發明的技術方案如下一種用於傳感器固定裝置的模型箱，包括箱體，所述箱體的上緣至少設有一條定位軌道，所述模型箱還包括傳感器支架、連接固定件，其中所述傳感器支架為貫通式結構，通過連接固定件安裝並固定在所述定位軌道上。所述傳感器支架包括至少ー個具有貫通式結構的橫梁。所述傳感器支架還包括至少ー個豎梁，所述豎梁為貫通式結構，與至少ー個所述橫梁焊接連接。所述豎梁垂直固定於所述橫梁上。所述定位軌道為一中空且有上開ロ的腔體，定位軌道的上開ロ的寬度小於腔體的內徑，定位軌道的兩端設有供所述傳感器支架插入的插入孔。所述插入孔的橫截面為圓形、矩形。進ー步，所述連接固定件為螺栓與螺母、或卡扣。本發明還公開了ー種採用了上述模型箱的傳感器固定裝置，所述傳感器固定裝置還包括用於安裝傳感器的套筒、用於調節套筒高度的第一固定裝置，以及用於固定傳感器與套筒的第二固定裝置，所述套筒外徑小於傳感器支架的間距，可以在傳感器支架梁間滑動。所述套筒具有攻絲處理的表面。進ー步，所述第一固定裝置為固定螺母，所述固定螺母的尺寸與所述套筒相匹配，所述第二固定裝置為固定螺釘，所述套筒的側面至少分布有一個螺孔供固定螺釘伸入。本發明還公開了ー種採用了上述傳感器固定裝置的離心試驗方法，包括首先，根據試驗要求確定傳感器需要安裝的位置；然後，固定傳感器支架在模型箱的相應位置上，並將所述傳感器安裝傳感器支架上的相應位置，將傳感器與離心機數據採集系統連接，將傳感器與離心機數據採集系統連接；最後將傳感器固定裝置放入離心機中進行加載並採集數據。本發明與現有技術相比，具有以下優點和有益效果傳感器支架採用「貫通式」設計，不僅能夠自由定位傳感器，也可以按需要設置不同數量的傳感器以滿足試驗需要。本發明具有通用性廣、準確性高的特點，創造良好的經濟效益和科研價值。
圖1為本發明實施例模型箱平面圖；圖2為本發明實施例模型箱剖面圖；圖3為本發明實施例傳感器支架安裝平面圖；圖4為本發明實施例傳感器支架安裝側視圖；圖5為本發明實施例傳感器安裝側視圖；圖6為本發明實施例傳感器自由布置示意圖；圖7為本發明實施例試驗樁安裝示意圖；圖8為本發明實施例傳感器固定裝置的使用流程圖。
具體實施例方式以下結合附圖，對本發明的實施例作進ー步描述。請同時參閱圖1、圖2。如本實施例傳感器固定裝置工作所需依附的模型箱主要包括箱體1，箱體I的上緣的對邊上，開有上開ロ小，下開ロ大的兩條凹槽作為兩條定位軌道2，所依附的巖土離心試驗機及數據採集系統示意圖略。定位軌道2為ー中空且有上開ロ的腔體，其上開ロ的寬度小於腔體的內徑，兩端留有供橫梁3插入的插入孔11。定位軌道2的長度小於箱體I上緣的長度，橫截面為一梯形，其在箱體I上緣表面的間距小於在箱體I內部的間距。插入孔11，其橫截面可以為圓形、矩形或其他形狀，插入孔11的直徑大於定位軌道2中間部分在箱體I上緣的表面間距。請同時參閱圖3、4。傳感器固定裝置包括箱體1、橫梁3與豎梁4，其中橫梁3、豎梁4均為貫通式結構，且為剛性材料製成。橫梁3和豎梁4通過焊接連接成ー個整體，由連接固定件5按照試驗需要安裝在定位軌道2的任意位置。連接固定件5的尺寸和定位軌道
2、傳感器固定裝置相匹配，譬如可以採用與傳感器固定裝置及軌道2尺寸相對應的螺栓與螺母、卡扣等。如此，橫梁3即可在定位軌道2上移動，且可以固定在定位軌道2的任意位置，從而達到在模型箱內任意位置布設傳感器的目的。另外，豎梁4可以垂直固定在橫梁3上，也可以以其它角度固定在橫梁3上，且連接方式也可以是焊接、通過固定裝置固定等方式。上述定位軌道2的結構亦可採用其它結構，譬如定位軌道2的截面可以為上部有缺ロ的圓形或橢圓，亦可為高於箱體I上緣的剛性杆，只要保證連接固定件能夠將橫梁3固定在箱體I上即可。定位軌道2可以只有一條，也可以分布在箱體I上緣的四周，只要有供橫梁3固定的位置即可。請同時參閱圖5、6、7。圖5為本發明實施例傳感器安裝側視圖，傳感器固定套筒由套筒8、固定螺母6及傳感器固定螺釘7組成。套筒8的側面至少分布有一個螺孔，該螺孔供傳感器固定螺釘7伸入。套筒8內可以安裝任意小於套筒內徑的傳感器9，通過第一固定裝置，譬如固定螺母6調節套筒8的高度從而取得試驗需要的傳感器9安裝高度，通過第二固定裝置固定或拆卸傳感器9，譬如擰緊或擰松傳感器固定螺釘7。另外，套筒8的外徑小於橫梁3的間距，從而傳感器9可以沿模型箱I兩個正交方向自由移動，進而實現傳感器9可安裝於模型表面任意位置的目的。當然，也可以布置多排橫梁3、多個豎梁4以滿足試驗需要。同理，當需要進行試驗樁試驗時，只需要將試外徑小於套筒8內徑的試驗樁模型10置於套筒8內，然後固定在需要測試的位置即可。如圖8所示為本傳感器固定裝置的使用流程圖。具體如下根據試驗要求確定傳感器9需要安裝的位置，進而確定橫梁3或橫梁3與豎梁4的整體需要安裝的位置，並通過連接固定件5，將橫梁3或橫梁3與豎梁4的整體與箱體I連接固定(步驟81);根據試驗方案，將傳感器9通過套筒8、固定螺母6及傳感器固定螺釘7安裝在橫梁3或豎梁4上，並將傳感器9與離心機數據採集系統連接(步驟82);最後將試驗裝置放入離心機中進行加載並採集數據(步驟83)。試驗完成後，拆卸傳感器9及套筒8、固定螺母6及傳感器固定螺釘7以備下一次試驗使用。上述的對實施例的描述是為便於該技術領域的普通技術人員能理解和應用本發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，並把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限於這裡的實施例，本領域技術人員根據本發明的掲示，不脫離本發明的範疇所做出的改進和修改都應該在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種用於傳感器固定裝置的模型箱，包括箱體(1)，其特徵在於 所述箱體(I)的上緣設有至少一條定位軌道(2)，所述模型箱還包括傳感器支架、連接固定件(5)，所述傳感器支架為貫通式結構，通過連接固定件(5)安裝並固定在所述定位軌道⑵上。
2.如權利要求1所述的模型箱，其特徵在於所述傳感器支架包括至少ー個具有貫通式結構的橫梁(3)。
3.如權利要求2所述的模型箱，其特徵在於所述傳感器支架還包括至少ー個豎梁(4),所述豎梁(4)為貫通式結構，與至少ー個所述橫梁(3)焊接連接。
4.如權利要求3所述的模型箱，其特徵在於所述豎梁(4)垂直固定於所述橫梁(3)上。
5.如權利要求1至4任一項所述的模型箱，其特徵在於所述定位軌道(2)為ー中空且有上開ロ的腔體，定位軌道(2)的上開ロ的寬度小於腔體的內徑，定位軌道(2)的兩端設有供所述傳感器支架插入的插入孔(11)。
6.如權利要求5所述的模型箱，其特徵在於所述連接固定件(5)為螺栓與螺母、或卡扣。
7.ー種採用權利要求1所述的模型箱的傳感器固定裝置，其特徵在於 所述傳感器固定裝置還包括用於安裝傳感器(9)的套筒(8)、用於調節套筒(8)高度的第一固定裝置和用於固定傳感器(9)與套筒(8)的第二固定裝置，所述套筒(8)外徑小於傳感器支架的間距，可以在傳感器支架間滑動。
8.如權利要求7所述的傳感器固定裝置，其特徵在於所述第一固定裝置為固定螺母(6)，其尺寸與所述套筒(8)相匹配，所述第二固定裝置為固定螺釘(7)，所述套筒(8)的側面分布有至少ー個螺孔供固定螺釘(7)伸入。
9.如權利要求7所述的傳感器固定裝置，其特徵在於所述套筒(8)具有攻絲處理的表面。
10.ー種使用如權利要求7所述的傳感器固定裝置的離心試驗方法，包括 首先，根據試驗要求確定傳感器(9)需要安裝的位置； 然後，固定傳感器支架在模型箱的相應位置上，並將所述傳感器(9)安裝傳感器支架上的相應位置，將傳感器(9)與離心機數據採集系統連接； 最後將傳感器固定裝置放入離心機中進行加載並採集數據。
全文摘要
本發明公開了一種用於傳感器固定裝置的模型箱，其箱體的上緣設有至少一條定位軌道，模型箱還包括傳感器支架、連接固定件，傳感器支架為貫通式結構，通過連接固定件安裝並固定在定位軌道上。本發明還公開了一種傳感器固定裝置，包括用於安裝傳感器的套筒、用於調節套筒高度的第一固定裝置，以及用於固定傳感器與套筒的第二固定裝置，所述套筒的外徑小於傳感器支架的間距，可以在傳感器支架間滑動。本發明的傳感器支架採用「貫通式」設計，不僅能夠自由定位傳感器，也可以按需要設置不同數量的傳感器以滿足試驗需要。本發明具有通用性廣、準確性高的特點，創造良好的經濟效益和科研價值。
文檔編號G01N33/24GK103063821SQ20131000857
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月10日 優先權日2013年1月10日
發明者黃鐘暉, 楊磊, 張世榮, 李佳宇, 唐開順, 鬱宏傑 申請人:南寧軌道交通有限責任公司