高低頻沖擊力學(xué)及頻率綜合測試一體化實(shí)驗(yàn)臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種實(shí)驗(yàn)臺(tái)，具體涉及一種高低頻沖擊力學(xué)及頻率綜合測試一體化實(shí)驗(yàn)臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]煤層開采過程中，上覆煤巖層在受開采擾動(dòng)影響下發(fā)生彎曲破裂，為瓦斯運(yùn)移提供了通道，但對(duì)整個(gè)煤巖體進(jìn)行裂隙演化力學(xué)特性、分形特征、能量耗散特征及頻率變化特征開展測試幾乎不可能。而目前已有的固定頻率巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)壓力機(jī)，其只能滿足壓制成型煤樣與巖樣及原煤、型煤試件抗壓強(qiáng)度的粗略測試，而對(duì)壓裂整個(gè)過程的相關(guān)測試任然無法完成。通過查閱近期國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，研宄煤巖體試件及相似材料試件在壓縮過程中其裂隙演化的力學(xué)特性、分形特征、能量耗散特征及頻率變化特征，是一種開展對(duì)整個(gè)巖層各方面特征研宄行之有效的方法之一，同時(shí)為瓦斯運(yùn)移通道的時(shí)空演化規(guī)律研宄提供了基礎(chǔ)。因此，研發(fā)一套高低頻沖擊力學(xué)及頻率綜合測試一體化實(shí)驗(yàn)臺(tái)，是開展煤巖體及相似材料試件在不同沖擊頻率、不同成型壓力、不同壓力、不同脈沖頻率下，試件壓裂全過程中其裂隙演化特征實(shí)驗(yàn)的主要手段之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種高低頻沖擊力學(xué)及頻率綜合測試一體化實(shí)驗(yàn)臺(tái)，通過組合式油泵、組合式液壓缸、組合式高低頻頻率監(jiān)測設(shè)備的集成，來實(shí)現(xiàn)煤巖體及相似材料試件在壓裂全過程中的力學(xué)特性、裂隙演化特征、裂紋多尺度分形特征、頻率變化特征的觀測與監(jiān)測，從微觀角度對(duì)瓦斯通道的時(shí)空演化規(guī)律開展相應(yīng)的研宄，為煤與瓦斯共采理論與技術(shù)提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0005]高低頻沖擊力學(xué)及頻率綜合測試一體化實(shí)驗(yàn)臺(tái)，包括四柱測試臺(tái)面、高頻及大噸位組合油缸、伺服液壓控制系統(tǒng)、全自動(dòng)程控系統(tǒng)、裂隙演化圖像采集及頻率分析系統(tǒng)、過載保護(hù)系統(tǒng)、影像顯示系統(tǒng)和相關(guān)儀器儀表，高頻及大噸位組合油缸包括高頻沖擊油缸及大噸位壓力油缸，
[0006]高頻沖擊油缸包括直徑為50mm的油缸，實(shí)驗(yàn)臺(tái)工作過程中在伺服液壓控制系統(tǒng)及全自動(dòng)程控系統(tǒng)的控制下能夠快速下壓，對(duì)試件施加實(shí)驗(yàn)規(guī)定的沖擊力，以此達(dá)到具有實(shí)驗(yàn)要求抗壓強(qiáng)度及致密性的試件，在高頻沖擊油缸的外部包裹有直徑為195_的大噸位壓力油缸，該油缸同樣由工作時(shí)伺服液壓控制系統(tǒng)及全自動(dòng)程控系統(tǒng)的控制，實(shí)驗(yàn)過程中緩慢下壓，當(dāng)接觸試件后，能夠做到保證壓力及保壓條件下的持續(xù)下壓，能夠制作出滿足開展實(shí)驗(yàn)的型煤及型巖試件。
[0007]PLC全自動(dòng)程控系統(tǒng)，包括PLC程序控制面板上設(shè)置的手動(dòng)控制、自動(dòng)控制，并以及用于顯示油缸輸出力度及推頭施加力度的顯示屏；
[0008]光電保護(hù)裝置，用于針對(duì)高頻缸沖擊過程中的安全問題當(dāng)有物體遮住外界光線后，整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)閉鎖；
[0009]油溫報(bào)警裝置，用于在實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)液壓站中的油溫進(jìn)行監(jiān)測，保證液壓站的正常運(yùn)行；
[0010]自動(dòng)閉鎖裝置，用于保證實(shí)驗(yàn)臺(tái)周圍物體及人員的安全，若在測試臺(tái)壓力缸下壓過程中在有效工作臺(tái)面內(nèi)的任意點(diǎn)試件除外有物體，壓力缸會(huì)自動(dòng)停止工作并報(bào)警；
[0011]裂隙演化圖像采集及頻率分析系統(tǒng)包括裂隙演化觀測裝置BBC高速攝像探頭和試件故有頻率及壓裂過程中試件能量監(jiān)測裝置聲發(fā)射及TBS示波器監(jiān)測，用于針對(duì)煤巖體試件及相似材料時(shí)間壓裂全過程裂紋演化及頻率變化的監(jiān)測，以此實(shí)現(xiàn)裂隙演化的力學(xué)特性、分形特征、能量耗散特征及頻率變化特征的實(shí)驗(yàn)研宄；
[0012]過載保護(hù)系統(tǒng)包括電流表、電壓表、溫控表指液壓油溫過載保護(hù)裝置；
[0013]相關(guān)儀器儀表包括電流表、電壓表、溫控表。
[0014]其中，所述四柱測試臺(tái)面主體機(jī)架尺寸為750mmX750mmX 1800mm。
[0015]其中，所述高頻沖擊油缸的參數(shù)要求為:缸徑為63mm、桿徑為40mm、外徑為90mm、有效行程300mm、速度范圍為20?400mm/s、額定壓力32Mpa、工作環(huán)境溫度O?40°C、安裝方式以前法蘭連接并兩端緩沖。
[0016]其中，所述低頻壓縮油缸的參數(shù)要求為:缸徑為160mm、桿徑為125mm、外徑為206mm、有效行程300mm、下壓速度O?20mm/s，額定壓力32Mpa、工作環(huán)境溫度O?40°C、安裝方式以前法蘭連接并兩端緩沖。
[0017]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0018]通過組合式油泵、組合式液壓缸、組合式高低頻頻率監(jiān)測設(shè)備的集成，來實(shí)現(xiàn)煤巖體及相似材料試件在壓裂全過程中的力學(xué)特性、裂隙演化特征、裂紋多尺度分形特征、頻率變化特征的觀測與監(jiān)測，從微觀角度對(duì)瓦斯通道的時(shí)空演化規(guī)律開展相應(yīng)的研宄，為煤與瓦斯共采理論與技術(shù)提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中全自動(dòng)程控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3為本發(fā)明實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0023]如圖1-3所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了高低頻沖擊力學(xué)及頻率綜合測試一體化實(shí)驗(yàn)臺(tái)，包括四柱測試臺(tái)面1、高頻及大噸位組合油缸、伺服液壓控制系統(tǒng)3、全自動(dòng)程控系統(tǒng)4、裂隙演化圖像采集及頻率分析系統(tǒng)5、過載保護(hù)系統(tǒng)、影像顯示系統(tǒng)和相關(guān)儀器儀表，高頻及大噸位組合油缸包括高頻沖擊油缸2及大噸位壓力油缸6，
[0024]高頻沖擊油缸⑵包括直徑為50mm的油缸，實(shí)驗(yàn)臺(tái)工作過程中在伺服液壓控制系統(tǒng)(3)及全自動(dòng)程控系統(tǒng)(4)的控制下能夠快速下壓，對(duì)試件施加實(shí)驗(yàn)規(guī)定的沖擊力，以此達(dá)到具有實(shí)驗(yàn)要求抗壓強(qiáng)度及致密性的試件，在高頻沖擊油缸(2)的外部包裹有直徑為195_的大噸位壓力油缸(6)，該油缸同樣由工作時(shí)伺服液壓控制系統(tǒng)(3)及全自動(dòng)程控系統(tǒng)(4)的控制，實(shí)驗(yàn)過程中緩慢下壓，當(dāng)接觸試件后，能夠做到保證壓力及保壓條件下的持續(xù)下壓，能夠制作出滿足開展實(shí)驗(yàn)的型煤及型巖試件。
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