壓密試驗機用於空隙被液體飽和的粉體物料進行壓密試驗，以求與壓密有關的數據的設備。壓密試驗機可分為浮環形和固定環形兩 種。原來壓密試驗機用在土質力學領域內。但與壓密有關的 些過程，如過濾、壓擠等過程的分析也常用壓密試驗機。
基本介紹
- 中文名：壓密試驗機
- 外文名：compacting machine
- 工作過程：預壓，本壓，排壓
- 控制系統：繼電接觸器
- 整機結構：機械系統與電控系統
- 分類：浮環形和固定環形
簡介,結構,系統功能,工作原理,土體壓密,壓密模型建立,總結,
簡介
壓密試驗機原採用繼電接觸器控制系統，該系統是按“並行”方式工作的。只要形成電流通路就可以有幾個繼電器同時動作。要求接人繼電器多，聯接線路複雜，設備運行過程中繼電器反覆啟動頻率高，繼電器損耗嚴重，系統穩定性較差，維修難度大。壓密試驗機預壓、本壓、排壓過程中，時間要求上採用行程開關與時間繼電器控制，無法精確到1秒鐘之內，並且繼電器的啟動也占用了一定時間，這樣就降低了設備的生產效率。
結構
壓密試驗機主要由機械系統(工件旋轉盤、氣密試驗水槽及氣動系統)與電控系統二大部分組成。
第一、工件旋轉盤：旋轉盤上設定20路高壓檢測管道，每路安裝獨立的壓力開關、電磁換向閥、壓力顯示錶等控制裝置。
第二、氣密試驗水槽：水槽主體為U形，容積約5 。水槽側面與底部安裝反光鏡。
第三、氣動系統：由減壓閥、電磁換向閥、壓力開關、壓力表和分流管道組成。
系統功能
氣密試驗機控制系統的改造，考慮到系統的安全性、穩定可靠性和實用性，功能上採用手動和自動控制方式，增加報警燈與蜂鳴器的顯示警告功能和紅外線防誤操作功能等。
工作原理
懸掛鏈按一定的斜度下降，把壓縮機送進入檢測水槽中。通過同定的導電滑片(圖1所示)與旋轉盤每一個丁位上的電磁換向閥切換。對壓縮機預壓、本壓、排壓三個階段控制。預壓階段氣壓(0．1～0．15 Mpa)，預壓電磁閥通是本壓試驗前的準備。本壓階段氣壓(3～5 Mpa)。本壓完成進入排壓階段，把壓縮機裡面的高壓氣體排放出來。
土體壓密
慮到土體在爆炸作用下產生塑性變形，套用塑性力學中反映岩土材料抗壓強度大於抗拉強度效應以及對靜水壓力敏感性的Mohr-Coulomb屈服準則和爆炸力學中應力衰減規律理論推導塑性區範圍，同時結合鮑姆方程推導塑性區壓密程度及壓密后土體密度值的計算公式。
壓密模型建立
炸藥在土體中爆炸時，爆轟氣體絕熱膨脹首先對其周圍土體產生持續時間極短的衝擊壓縮作用，在土體中激起衝擊波，衝擊波迅速向四周傳播並衰減為應力波。隨後爆生氣體在空腔內準靜態膨脹進一步壓縮土體，當爆生氣體的壓力不足以推動土體壓縮和應力波衰減到其應力峰值小於土體產生徑向位移所需應力時，爆炸壓密作用消失，由此形成一定尺寸的爆炸空腔和壓密區。此時，半無限土體可劃分為空腔區、壓密區和原狀土區。
下面以柱狀裝藥結構在土體中爆炸為例進行土體壓密原理分析。為突出重點、便於分析，特作如下假定：
(1)裝藥結構空間斷面為圓形，作用孔壁周圍的壓力均勻，形成的空腔和塑性區邊界斷面亦為圓形：
(2)土體受爆炸壓縮的回響時間比炸藥爆轟時間長得多，考慮柱狀藥包全長範圍內同時起爆；
(3)土體為理想彈塑性材料，材料服從Mohr-Coulomb屈服準則；
(4)試驗區應力(‰=加)遠遠小於爆炸應力，不考慮豎向地應力的影響(一般藥柱埋深較淺)；
(5)忽略柱狀裝藥段的土體軸向位移，按照平面應變軸對稱問題分析徑向變形。
總結
(1)土體由三相介質組成，從而造成土體結構和性質的複雜性。應力波在土體中傳播規律不同於單一相介質中的傳播規律，應力波在土體中傳播規律極其複雜，但是始終滿足質量、動量和能量的守恆。
(2)爆炸作用下土體壓密的機理為在低壓時表現為土體孔隙的壓縮，骨架受到破壞。在高壓時，表現為土體固體顆粒、水、空氣的體積壓縮。
(3)通過土塑性力學和爆炸力學建立土體壓密模型，推導土體壓密範圍和壓密後密度公式，以溝通爆炸參數和土體參數之間的關係，為以後工程實踐確定爆炸參數提供基礎性的參數指導。
(4)理論推導爆炸壓密效果公式採用土體常用的Mohr-Coulomb屈服準則，改變以往使用的Mises屈服準則。因為Mohr．Coulomb屈服準則可以反映岩土材料抗壓強度大於抗拉強度效應以及對靜水壓力敏感性，因此比較符合實際情況。
(5)土體在爆炸作用下的壓密效果與土體性質、炸藥性質及裝藥結構有關，是三者相互作用及相互影響的結果。
