岩石直接拉伸試驗機的磁懸浮下部支撐體研製

《岩石直接拉伸試驗機的磁懸浮下部支撐體研製》是依託蘭州大學，由趙忠虎擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：岩石直接拉伸試驗機的磁懸浮下部支撐體研製
• 依託單位：蘭州大學
• 項目負責人：趙忠虎
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

岩石在拉應力作用下的變形破壞特徵與力學性質是岩石力學領域中的重要研究內容之一，並且也是地下工程結構設計的重要依據。然而在目前的研究方法中，間接拉伸法只是拉伸破壞的一種近似反應，其理論和試驗本身存在很多缺陷；直接拉伸法由於受設備的限制很難得到峰後的應力應變曲線和準確的破壞形式。因此，需要研製簡單實用的直接拉伸試驗裝置，以便於深入進行岩石抗拉力學性質的研究。本項目在分析目前間接拉伸法和直接拉伸試驗機不足之處的基礎上，以申請人已授權的專利為研究思路，利用磁懸浮原理，使用永久磁鐵（或電磁鐵）及絕磁構件，研製岩石直接拉伸試驗機的磁懸浮下部支撐體，並進行相應的試驗。通過本項目所研製的支撐體，可有效的改進岩石直接拉伸試驗設備，克服傳統試驗機的不足之處，為岩石抗拉力學性質研究提供服務，因而具有較強的科學實用價值。

結題摘要

項目立項後，在負責人的總體安排下，項目組各位成員以申請書與計畫書為指導，展開了對本課題的研究，在研究過程中對少量內容進行了調整與補充。研究人員通過查閱文獻與調研，深入分析了傳統試驗機和彈性支撐體試驗機的特徵與不足，研究了磁懸浮支撐體的工作原理、組成部分以及安裝程式。基於磁懸浮系統的原理及電磁學、固體力學的有關理論，分別推導了永磁懸浮系統和電磁-永磁混合懸浮系統的斥力計算表達式，結合實驗研究了兩種系統的工作方式，認為後者更具優勢，進而研究了永磁體和電磁鐵的製作材料。根據支撐體的工作要求與磁禁止的原理，提出並設計了一種柔性的磁禁止罩，該裝置可通過變形伸縮形成不同大小及形狀的磁禁止空間。使用磁懸浮系統及磁禁止罩初步設計並製作了支撐體模型，然後進行了設備的調試與簡單實驗。目前，正在最佳化改善支撐體結構，以便更好的滿足岩石類材料直接拉伸實驗的要求。在項目執行期間，項目組嚴格按照計畫書中的預算使用經費，取得的成果主要有，授權美國發明專利1項，中國發明專利8項，實用新型專利7項，發表論文5篇，其中EI收錄3篇，培養博士、碩士研究生各2名。