(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210547366.5 (22)申请日 2022.05.11 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114755096 A (43)申请公布日 2022.07.15 (73)专利权人 天津大学 地址 300072 天津市南 开区卫津路9 2号 (72)发明人 姚伟　陈静茜　徐颖　夏开文　 李星　赵格立　 (74)专利代理 机构 广州德科知识产权代理有限 公司 44381 专利代理师 黄文静　万振雄 (51)Int.Cl. G01N 3/02(2006.01) G01N 3/30(2006.01) G01N 3/12(2006.01)(56)对比文件 CN 203643279 U,2014.0 6.11 CN 104048 883 A,2014.09.17 CN 112782007 A,2021.0 5.11 CN 113804563 A,2021.12.17 CN 112229705 A,2021.01.15 CN 21427 7746 U,2021.09.24 CN 105823678 A,2016.08.0 3 夏开文等. 《深部岩石动力学实验研究进 展》 . 《岩石力学与工程学报》 .2021, Ying Xu等. 《Experimental Study of the Dynamic Shear Respo nse of Rocks Usi ng a Modified Punc h Shear Method》 . 《Rock Mechanics arid Rock Engi neering》 .2019, Ying Xu等. 《Experimental Study of the Dynamic Shear Respo nse of Rocks Usi ng a Modified Punc h Shear Method》 . 《Rock Mechanics arid Rock Engi neering》 .2019, 审查员 胡议文 (54)发明名称 动态冲剪实验 装置及实验方法 (57)摘要 本发明公开了一种动态冲剪实验装置及实 验方法， 该动态冲剪实验装置包括围压缸、 入射 杆和透射杆。 其中， 围压缸包括缸体、 第一挡板和 与第一挡板相对的第二挡板， 第一挡板上设有第 一孔， 第二挡板上设有第二孔， 入射杆部分穿过 第一孔与围压缸连接， 透射杆部分穿过第二孔与 围压缸连接。 本发明通过将试样 夹持在入射杆和 透射杆之间， 然后通过入射杆向试样施加入射 波， 即通过入射杆向试样施加动态荷载， 从而实 现对试样进行冲剪实验的目的。 此外， 本发明提 供的动态冲剪实验装置还通过设置围压缸， 从而 能够对试样施加围压以模拟试样在自然环境中 受到的围压， 进而实现在围压作用下对试样进行 动态冲剪实验， 有利于更加准确地获取试样的动 态冲剪数据。 权利要求书2页 说明书11页 附图2页 CN 114755096 B 2022.11.22 CN 114755096 B 1.一种动态冲剪实验装置， 其特征在于， 所述动态冲剪实验装置用于冲剪试样， 所述动 态冲剪实验 装置包括： 围压缸， 所述围压缸用于充注液体， 以为所述试样施加围压， 所述围压缸包括缸体、 第 一挡板和与所述第一挡板相对的第二挡板， 所述第一挡板和所述第二挡板 分别设置于所述 缸体的两端， 所述第一挡板上设有第一 孔， 所述第二挡板上设有第二 孔； 入射杆， 所述入射杆部分穿过所述第一孔与所述围压缸连接， 所述入射杆用于向所述 试样施加入射波； 所述入射杆包括入射杆主体和与所述入射杆主体相连的冲头， 所述冲头 位于所述入射杆主体和透射杆之间， 所述入射杆主体用于 向所述试样施加入射波， 所述冲 头用于接收所述入射杆主体发出的所述入射波并将所述入射波传递至所述试样； 所述冲头 由第一圆柱体和 第二圆柱体一体形成， 所述第一圆柱体的底面圆心与所述第二圆柱体的底 面圆心重叠， 所述第一圆柱体与所述入射杆主体连接， 且所述第二圆柱体的底面面积小于 所述第一圆柱体的底面面积； 所述入射杆主体和所述冲头的连接处设有固定筒， 所述固定 筒包覆在所述入射杆主体和所述冲头的连接处的外周， 且所述固定筒仅包覆部 分或整个所 述第一圆柱体； 第一适配器， 所述第一适配器由三个依次连接的第一镂空圆柱体、 第二镂空圆柱体和 第三镂空圆柱体一体形成， 其中， 所述第一镂空圆柱体的内直径与所述固定筒沿竖直方向 的截面的外直径相等， 所述第二镂空圆柱体的外直径与所述第一镂空圆柱体的外直径相 等， 所述第二镂空圆柱体的内直径与所述第二圆柱体沿竖直方向上 的截面的直径相等， 所 述第三镂空 圆柱体的外直径与所述透射杆沿竖直方向上的截面的直径相等， 所述第三镂空 圆柱体的内直径与所述第二圆柱体沿竖直方向上的截面的直径相等； 所述第一适配器包覆 在所述冲头和所述固定筒的外周， 所述第一适配器具有第一端面和与所述第一端面相对的 第二端面， 所述第一端面为所述第三镂空圆柱体与所述试样接触的表面， 所述第二端面为 所述第一镂空 圆柱体背离所述第二镂空 圆柱体的表面； 所述冲头与所述试样的接触面与所 述第一端面位于同一平面上， 所述第二端面与所述第一挡板连接； 所述第一适配器的第一 端面和所述冲头的所述第一圆柱体沿竖直方向的截面面积之和与所述透射杆沿竖直方向 的截面面积相等； 透射杆， 所述透射杆部分穿过所述第二孔与所述围压缸连接， 所述入射杆和所述透射 杆用于夹持所述试样； 所述透射杆包括透射杆主体和与所述透射杆主体相连的第二适配 器， 且所述第二适配器设于所述透射杆主体和所述入射杆之间， 所述第二适配器朝向入射 杆的一侧设有凹槽， 所述凹槽用于容置冲剪后的所述试样。 2.根据权利要求1所述的动态冲剪实验装置， 其特征在于， 所述入射杆上设有第 一应变 片， 所述第一应变片用于检测所述入射杆对所述试样施加的所述入射波以及所述入射波 经 所述试样反射后的反射波； 所述透射杆上设有第 二应变片， 所述第 二应变片用于检测所述入射波透过所述试样后 的透射波。 3.根据权利要求1所述的动态冲剪实验装置， 其特征在于， 所述缸体固定连接于所述第 一挡板和所述第二挡板中的二者之一上， 且所述缸体可活动连接于所述第一挡板和所述第 二挡板中的二 者之另一上。 4.一种动态冲剪实验装置的实验方法， 所述动态冲剪实验装置为权利要求1 ‑3中任一权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114755096 B 2项所述的动态冲剪实验 装置， 所述实验方法包括： 组装所述动态冲剪实验 装置； 将所述试样夹持于所述入射杆和所述透射杆之间； 向所述围压缸充注液体； 所述入射杆向所述试样施加入射波。 5.根据权利要求4所述的动态冲剪实验装置的实验方法， 其特征在于， 所述动态冲剪实 验装置测量得到的所述试样的冲剪应力为： 或， 其中， τ为所述试样的冲剪应力， E为所述入射杆的弹性模量， A为所述入射杆与所述试 样的接触面的面积， D为所述入射杆与所述试样的接触面的直径， B为所述试样的厚度， εi (t)为所述入射杆发出的所述入射波的入射应变脉冲， εr(t)为所述入射波经所述试样反射 后的反射波的反射应变脉冲， εt(t)为所述入射波透过所述试样后的透射波的透射应变脉 冲。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114755096 B 3