本發(fā)明涉及巖石力學(xué)試驗領(lǐng)域，尤其涉及一種煤巖雙向約束擺錘式?jīng)_擊動力加載試驗裝置。

背景技術(shù)：

煤巖體由于受實際地質(zhì)條件影響經(jīng)常處于多種約束載荷作用之中，同時煤巖在開采過程中又會受到?jīng)_擊荷載，煤巖體結(jié)構(gòu)破壞與此息息相關(guān)。因此在實驗室實現(xiàn)約束條件下沖擊載荷，對擴展與豐富現(xiàn)有巖石力學(xué)試驗具有重要意義。

由于以往對約束條件下沖擊載荷重視不足，大多數(shù)傳統(tǒng)巖石力學(xué)試驗設(shè)備在設(shè)計時未考慮實約束沖擊載荷的功能，導(dǎo)致可實現(xiàn)約束沖擊載荷試驗設(shè)備及其匱乏，而為了更深入認(rèn)識煤巖體在實際載荷作用(即約束沖擊載荷)下其微結(jié)構(gòu)尺度、數(shù)量等的變化規(guī)律，開發(fā)能實現(xiàn)約束沖擊載荷作用的巖石細(xì)觀力學(xué)試驗裝置就顯得尤為重要?，F(xiàn)有設(shè)備存在精度低、自動化程度不高、數(shù)據(jù)采集不能實現(xiàn)連續(xù)化、實時化等缺點，造成實驗結(jié)果受人為因素影響較大，給數(shù)據(jù)采集、處理、分析造成極大干擾。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了實現(xiàn)加載過程中對試件宏細(xì)觀觀測并動態(tài)收集實驗數(shù)據(jù)，提高實驗數(shù)據(jù)采集的及時性和準(zhǔn)確性，本發(fā)明的實施例提供了一種煤巖雙向約束擺錘式?jīng)_擊動力加載試驗裝置，包括二維約束加載機構(gòu)、擺軸測角機構(gòu)、擺錘沖擊機構(gòu)、動態(tài)觀測裝置和機架；所述二維約束加載機構(gòu)設(shè)在所述機架的中部；所述擺錘沖擊機構(gòu)設(shè)在所述機架的前部；所述擺軸測角機構(gòu)設(shè)在所述擺錘沖擊機構(gòu)的上方；所述動態(tài)觀測裝置設(shè)在所述二維約束加載機構(gòu)的前方。

進一步地，所述機架包含上承壓板、下承壓板、立柱和連接件；所述上承壓板和所述下承壓板分別設(shè)在所述立柱的兩端；所述上承壓板和所述下承壓板分別通過所述連接件與所述立柱連接。

進一步地，所述二維約束加載機構(gòu)包含剛性試驗加載頭、分離式液壓千斤頂、固定底座、數(shù)控電動液壓油泵、油泵控制器、承壓墊塊；所述剛性試驗加載頭連接所述分離式液壓千斤頂?shù)亩祟^；所述分離式液壓千斤頂?shù)那岸送ㄟ^螺母連接所述剛性試驗加載頭、末端固定在所述固定底座上；所述固定底座的一端通過螺母固定在所述上頂梁或側(cè)擋板上；所述數(shù)控電動液壓油泵連接所述分離式液壓千斤頂；所述油泵控制器連接所述數(shù)控電動液壓油泵；所述承壓墊塊設(shè)在所述試樣與側(cè)擋板或底板之間。

進一步地，所述擺軸測角機構(gòu)包含橫連接桿固定裝置、橫連接桿、單向端關(guān)節(jié)軸承、角度盤、度盤位置調(diào)節(jié)裝置和指針；所述橫連接桿固定裝置通過螺栓固定在所述機架的立柱上；所述橫連接桿通過活動螺母固定在所述橫連接桿固定裝置；所述單向端關(guān)節(jié)軸承通過定向軸承連接所述橫連桿上；所述角度通過螺母固定在所述度盤位置調(diào)節(jié)裝置上；所述度盤位置調(diào)節(jié)裝置設(shè)在所述橫連接桿的中部；所述指針設(shè)在所述單向端關(guān)節(jié)軸承的下部豎連接桿上。

進一步地，所述擺錘沖擊機構(gòu)包含豎連接桿、擺錘固定件、擺錘；所述豎連接桿的上端連接在所述單向端關(guān)節(jié)軸承、下端連接在所述擺錘固定件；所述擺錘通過所述擺錘固定件連接所述豎連接桿。

進一步地，所述動態(tài)觀測裝置包含由壓力測量裝置、壓力轉(zhuǎn)換器、壓力固定架、變形測 量裝置、變形固定架、變形轉(zhuǎn)換器、細(xì)觀觀測儀器和細(xì)觀觀測支架；所述壓力測量裝置通過所述壓力固定架固定在試件上；壓力轉(zhuǎn)換器連接所述壓力測量裝置；所述變形測量裝置通過所述變形固定架固定在試件上；所述變形轉(zhuǎn)換器連接所述變形測量裝置；所述細(xì)觀觀測支架設(shè)在所述立柱上；所述細(xì)觀觀測儀器設(shè)在所述細(xì)觀觀測支架上。

進一步地，所述二維約束加載機構(gòu)可依據(jù)不同試驗任務(wù)調(diào)節(jié)分離式液壓千斤頂實現(xiàn)試驗條件。

進一步地，所述擺軸測角機構(gòu)設(shè)有數(shù)顯刻度盤，用以實時讀取擺錘沖擊起始位置及計算出沖擊能量。

進一步地，所述細(xì)觀觀測裝置、所述變形測量裝置、所述壓力測量裝置均通過數(shù)據(jù)線、端口和計算機相連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時讀取。

進一步地，所述變形測量裝置為應(yīng)變計；所述壓力測量裝置為壓力傳感器；所述細(xì)觀觀測儀器為連續(xù)變焦的數(shù)碼顯微鏡。

由上述本發(fā)明的實施例提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例通過調(diào)節(jié)二維約束加載機構(gòu)機構(gòu)來達(dá)到設(shè)定的二維約束，通過擺軸測角機構(gòu)和擺錘沖擊機構(gòu)實現(xiàn)對試件一定沖擊載荷的加載，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來實時獲取實驗數(shù)據(jù)，研究試件在加載過程中的細(xì)觀力學(xué)性質(zhì)，極大提高了試驗的效率。

本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明一種煤巖雙向約束擺錘式?jīng)_擊動力加載試驗裝置的主視圖；

圖2是本發(fā)明一種煤巖雙向約束擺錘式?jīng)_擊動力加載試驗裝置的俯視圖；

圖3是本發(fā)明一種煤巖雙向約束擺錘式?jīng)_擊動力加載試驗裝置的三維效果圖；

圖4是本發(fā)明一種煤巖雙向約束擺錘式?jīng)_擊動力加載試驗裝置的三維效果圖；

圖中，1-下底板，2-左側(cè)擋板，3-右側(cè)擋板，4、5、6、7-螺母，8、9、10、11-立柱，12、13、14、15-螺母，16-上頂梁，17、18-螺母，19、20-蝶型調(diào)節(jié)螺母，21-橫連接桿，22、23-螺母，24、25-橫桿連接塊，26-測角連接塊塊，27-蝶型調(diào)節(jié)螺母，28-度盤，29、30-螺母，31-定向轉(zhuǎn)軸，32-軸桿連接塊，33-指針，34-豎連接桿，35、36-分離式液壓千斤頂，37、38-剛性加載頭，39-桿錘連接塊，40-擺錘，41-承壓墊塊，42、43、44、45-水平調(diào)節(jié)螺母。

具體實施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的組件或具有相同或類似功能的組件。下面通過參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個”、“所述”和“該”也可包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進一步理解的是，本發(fā)明的說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、組件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、組件、組件和/或它們的組。應(yīng)該理解，當(dāng)我們稱組件被“連接”或“耦接”到另一組件時，它可以直接連接或耦接到其他組件，或者也可以存在中間組件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無線連接或耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個或更多個相關(guān)聯(lián)的列出項的任一單元和全部組合。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。

為便于對本發(fā)明實施例的理解，下面將結(jié)合附圖以幾個具體實施例為例做進一步的解釋說明，且各個實施例并不構(gòu)成對本發(fā)明實施例的限定。

實施例一

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明實施例設(shè)計了一種煤巖雙向約束擺錘式?jīng)_擊動力加載試驗裝置，如圖1所示，包括二維約束加載機構(gòu)、擺軸測角機構(gòu)、擺錘沖擊機構(gòu)、動態(tài)觀測裝置和機架。二維約束加載機構(gòu)設(shè)在所述機架的中部；擺錘沖擊機構(gòu)設(shè)在所述機架的前部；擺軸測角機構(gòu)設(shè)在所述擺錘沖擊機構(gòu)的上方；動態(tài)觀測裝置設(shè)在所述二維約束加載機構(gòu)的前方。

由上述本發(fā)明的實施例提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例通過調(diào)節(jié)二維約束加載機構(gòu)來達(dá)到設(shè)定的約束壓力和約束面，通過擺錘沖擊機構(gòu)實現(xiàn)對試件一定沖擊載荷的加載，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來實時獲取實驗數(shù)據(jù)，研究試件在加載過程中的細(xì)觀力學(xué)性質(zhì)，極大提高了試驗的效率。

實施例二

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明實施例設(shè)計了一種煤巖雙向約束擺錘式?jīng)_擊動力加載試驗裝置，如圖1和圖2所示，包括二維約束加載機構(gòu)、擺軸測角機構(gòu)、擺錘沖擊機構(gòu)、動態(tài)觀測裝置和機架。二維約束加載機構(gòu)設(shè)在所述機架的中部；擺錘沖擊機構(gòu)設(shè)在所述機架的前部；擺軸測角機構(gòu)設(shè)在所述擺錘沖擊機構(gòu)的上方；動態(tài)觀測裝置設(shè)在所述二維約束加載機構(gòu)的前方。機架包含上頂梁16、下底板1、立柱8、立柱9、立柱10、立柱11、左側(cè)擋板2、右側(cè)擋板3、水平調(diào)節(jié)螺母42、水平調(diào)節(jié)螺母43、水平調(diào)節(jié)螺44、水平調(diào)節(jié)螺母45；下底板1安裝在立柱8、立柱9、立柱10、立柱11的底端；上頂梁16安裝在立柱8、立柱11的上端；下底板1和上頂梁16通過螺母連接在立柱上；左側(cè)擋板2和右側(cè)擋板3分別通過螺母連接在立柱8、立柱9和立柱10、立柱11；水平調(diào)節(jié)螺母安裝在底板上。

由上述本發(fā)明的實施例提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例通過調(diào)節(jié)二維約束加載機構(gòu)來達(dá)到設(shè)定的約束壓力和約束面，通過擺錘沖擊機構(gòu)實現(xiàn)對試件一定沖擊載荷的加載，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來實時獲取實驗數(shù)據(jù)，研究試件在加載過程中的細(xì)觀力學(xué)性質(zhì)，極大提高了試驗的效率。

實施例三

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明實施例設(shè)計了一種煤巖雙向約束擺錘式?jīng)_擊動力加載試驗裝置，如圖1和圖2所示，包括二維約束加載機構(gòu)、擺軸測角機構(gòu)、擺錘沖擊機構(gòu)、動態(tài)觀測裝置和機架。二維約束加載機構(gòu)設(shè)在所述機架的中部；擺錘沖擊機構(gòu)設(shè)在所述機架的前部；擺軸測角機構(gòu)設(shè)在所述擺錘沖擊機構(gòu)的上方；動態(tài)觀測裝置設(shè)在所述二維約束加載機構(gòu)的前方。機架包含上頂梁16、下底板1、立柱8、立柱9、立柱10、立柱11、左側(cè)擋板2右側(cè)擋板3；下底板1安裝在立柱8、立柱9、立柱10、立柱11的底端；上頂梁16安裝在立柱8、立柱11的上端；下底板1和上頂梁16通過螺母連接在立柱上；左側(cè)擋板2和右側(cè)擋板3分別通過螺母連接在立柱8、立柱9和立柱10、立柱11。所述二維約束加載機構(gòu)包含分離式液壓千斤頂35、液壓千斤頂36、剛性加載頭37、剛性加載頭38、承壓墊塊41、左側(cè)擋板2、右側(cè)擋板3、上頂梁16。所述分離式液壓千斤頂36一端固定在左側(cè)擋板2上，另一端通過螺母連接剛性加載頭37；分離式液壓千斤頂35一端固定在上頂梁16上，另一端通過螺母連接剛性加載頭38；承壓墊塊41放置在試樣與右側(cè)擋板3之間。

試驗前，調(diào)節(jié)水平調(diào)節(jié)螺母42、水平調(diào)節(jié)螺母43、水平調(diào)節(jié)螺母44、水平調(diào)節(jié)螺母45，同時通過觀察底板上吸附的磁性水平儀中氣泡位置是試驗機處于水平狀態(tài)；更換分離式液壓千斤頂端部的剛性加載頭，實現(xiàn)對試樣的約束面積；調(diào)節(jié)分離式液壓千斤頂?shù)募虞d裝置，控制約束力的大小。

由上述本發(fā)明的實施例提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例通過調(diào)節(jié)二維約束加載機構(gòu)來達(dá)到設(shè)定的約束壓力和約束面，通過擺錘沖擊機構(gòu)實現(xiàn)對試件一定沖擊載荷的加載，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來實時獲取實驗數(shù)據(jù)，研究試件在加載過程中的細(xì)觀力學(xué)性質(zhì)，極大提高了試驗的效率。

實施例四

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明實施例設(shè)計了一種煤巖雙向約束擺錘式?jīng)_擊動力加載試驗裝置，如圖1和圖2所示，包括二維約束加載機構(gòu)、擺軸測角機構(gòu)、擺錘沖擊機構(gòu)、動態(tài)觀測裝置和機架。二維約束加載機構(gòu)設(shè)在所述機架的中部；擺錘沖擊機構(gòu)設(shè)在所述機架的前部；擺軸測角機構(gòu)設(shè)在所述擺錘沖擊機構(gòu)的上方；動態(tài)觀測裝置設(shè)在所述二維約束加載機構(gòu)的前方。機架包含上頂梁16、下底板1、立柱8、立柱9、立柱10、立柱11、左側(cè)擋板2右側(cè)擋板3；下底板1安裝在立柱8、立柱9、立柱10、立柱11的底端；上頂梁16安裝在立柱8、立柱11的上端；下底板1和上頂梁16通過螺母連接在立柱上；左側(cè)擋板2和右側(cè)擋板3分別通過螺母連接在立柱8、立柱9和立柱10、立柱11。所述二維約束加載機構(gòu)包含分離式液壓千斤頂35、液壓千斤頂36、剛性加載頭37、剛性加載頭38、承壓墊塊41、左側(cè)擋板2、右側(cè)擋板3、上頂梁16。所述分離式液壓千斤頂36一端固定在左側(cè)擋板2上，另一端通過螺母連接剛性加載頭37；分離式液壓千斤頂35一端固定在上頂梁16上，另一端通過螺母連接剛性加載頭38；承壓墊塊41放置在試樣與右側(cè)擋板3之間。所述擺軸測角機構(gòu)包括螺母17、螺母18、蝶型調(diào)節(jié)螺母19、蝶型調(diào)節(jié)螺母20、橫連接桿21、螺母22、螺母23、橫桿連接塊24、橫桿連接塊25、測角連接塊26、蝶型調(diào)節(jié)螺母27、度盤28、螺母29、螺母30、定向轉(zhuǎn)軸31、軸桿連接塊32、指針33。所述橫桿連接塊24通過螺母17、螺母22固定在立柱9上；橫桿連接塊25通過螺母18、螺母23固定在立柱10上；橫連接桿21通過蝶形螺母19、蝶形螺母20連接在橫桿連接塊24和橫桿連接塊25上；測角連接塊26通過蝶形螺母27固定在橫連接桿21上；度盤28通過螺母29、螺母30固定在測角連接塊26上；定向轉(zhuǎn)軸31通過內(nèi)螺紋固定在橫連接桿21；定向軸31的一端連接著軸桿連接塊32。

試驗前，調(diào)節(jié)水平調(diào)節(jié)螺母42、水平調(diào)節(jié)螺母43、水平調(diào)節(jié)螺母44、水平調(diào)節(jié)螺母45，同時通過觀察底板上吸附的磁性水平儀中氣泡位置是試驗機處于水平狀態(tài)；更換分離式液壓千斤頂端部的剛性加載頭，實現(xiàn)對試樣的約束面積；調(diào)節(jié)分離式液壓千斤頂?shù)募虞d裝置，控制約束力的大小?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)螺母來控制橫桿連接塊在立柱上的位置，進而調(diào)節(jié)橫連接桿21在機架上的高度，實現(xiàn)對沖擊機構(gòu)臂的長度調(diào)節(jié)。

由上述本發(fā)明的實施例提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例通過調(diào)節(jié)二維約束加載機構(gòu)來達(dá)到設(shè)定的約束壓力和約束面，通過擺錘沖擊機構(gòu)實現(xiàn)對試件一定沖擊載荷的加載，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來實時獲取實驗數(shù)據(jù)，研究試件在加載過程中的細(xì)觀力學(xué)性質(zhì)，極大提高了試驗的效率。

實施例五

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明實施例設(shè)計了一種煤巖雙向約束擺錘式?jīng)_擊動力加載試驗裝置，如圖1和圖2所示，包括二維約束加載機構(gòu)、擺軸測角機構(gòu)、擺錘沖擊機構(gòu)、動態(tài)觀測裝置和機架。二維約束加載機構(gòu)設(shè)在所述機架的中部；擺錘沖擊機構(gòu)設(shè)在所述機架的前部；擺軸測角機構(gòu)設(shè)在所述擺錘沖擊機構(gòu)的上方；動態(tài)觀測裝置設(shè)在所述二維約束加載機構(gòu)的前方。機架包含上頂梁16、下底板1、立柱8、立柱9、立柱10、立柱11、左側(cè)擋板2右側(cè)擋板3；下底板1安裝在立柱8、立柱9、立柱10、立柱11的底端；上頂梁16安裝在 立柱8、立柱11的上端；下底板1和上頂梁16通過螺母連接在立柱上；左側(cè)擋板2和右側(cè)擋板3分別通過螺母連接在立柱8、立柱9和立柱10、立柱11。所述二維約束加載機構(gòu)包含分離式液壓千斤頂35、液壓千斤頂36、剛性加載頭37、剛性加載頭38、承壓墊塊41、左側(cè)擋板2、右側(cè)擋板3、上頂梁16。所述分離式液壓千斤頂36一端固定在左側(cè)擋板2上，另一端通過螺母連接剛性加載頭37；分離式液壓千斤頂35一端固定在上頂梁16上，另一端通過螺母連接剛性加載頭38；承壓墊塊41放置在試樣與右側(cè)擋板3之間。所述擺軸測角機構(gòu)包括螺母17、螺母18、蝶型調(diào)節(jié)螺母19、蝶型調(diào)節(jié)螺母20、橫連接桿21、螺母22、螺母23、橫桿連接塊24、橫桿連接塊25、測角連接塊26、蝶型調(diào)節(jié)螺母27、度盤28、螺母29、螺母30、定向轉(zhuǎn)軸31、軸桿連接塊32、指針33。所述橫桿連接塊24通過螺母17、螺母22固定在立柱9上；橫桿連接塊25通過螺母18、螺母23固定在立柱10上；橫連接桿21通過蝶形螺母19、蝶形螺母20連接在橫桿連接塊24和橫桿連接塊25上；測角連接塊26通過蝶形螺母27固定在橫連接桿21上；度盤28通過螺母29、螺母30固定在測角連接塊26上；定向轉(zhuǎn)軸31通過內(nèi)螺紋固定在橫連接桿21；定向軸31的一端連接著軸桿連接塊32。所述擺錘沖擊機構(gòu)包含豎連接桿34、桿錘連接塊39、擺錘40。豎連接桿34通過連接件連接在定向轉(zhuǎn)軸30上，連接件為軸桿連接塊32；擺錘40通過連接件連接在豎連接桿34上，連接件為桿錘連接塊39。

試驗前，調(diào)節(jié)水平調(diào)節(jié)螺母42、水平調(diào)節(jié)螺母43、水平調(diào)節(jié)螺母44、水平調(diào)節(jié)螺母45，同時通過觀察底板上吸附的磁性水平儀中氣泡位置是試驗機處于水平狀態(tài)；更換分離式液壓千斤頂端部的剛性加載頭，實現(xiàn)對試樣的約束面積；調(diào)節(jié)分離式液壓千斤頂?shù)募虞d裝置，控制約束力的大小。可通過調(diào)節(jié)螺母來控制橫桿連接塊在立柱上的位置，進而調(diào)節(jié)橫連接桿21在機架上的高度，實現(xiàn)對沖擊機構(gòu)臂的長度調(diào)節(jié)?？赏ㄟ^更換擺錘40和改變豎連接桿長度以及沖擊起始角度，實現(xiàn)無級變能量沖擊。

由上述本發(fā)明的實施例提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例通過調(diào)節(jié)二維約束加載機構(gòu)來達(dá)到設(shè)定的約束壓力和約束面，通過擺錘沖擊機構(gòu)實現(xiàn)對試件一定沖擊載荷的加載，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來實時獲取實驗數(shù)據(jù)，研究試件在加載過程中的細(xì)觀力學(xué)性質(zhì)，極大提高了試驗的效率。

實施例六

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明實施例設(shè)計了一種煤巖雙向約束擺錘式?jīng)_擊動力加載試驗裝置，如圖1和圖2所示，包括二維約束加載機構(gòu)、擺軸測角機構(gòu)、擺錘沖擊機構(gòu)、動態(tài)觀測裝置和機架。二維約束加載機構(gòu)設(shè)在所述機架的中部；擺錘沖擊機構(gòu)設(shè)在所述機架的前部；擺軸測角機構(gòu)設(shè)在所述擺錘沖擊機構(gòu)的上方；動態(tài)觀測裝置設(shè)在所述二維約束加載機構(gòu)的前方。機架包含上頂梁16、下底板1、立柱8、立柱9、立柱10、立柱11、左側(cè)擋板2右側(cè)擋板3；下底板1安裝在立柱8、立柱9、立柱10、立柱11的底端；上頂梁16安裝在立柱8、立柱11的上端；下底板1和上頂梁16通過螺母連接在立柱上；左側(cè)擋板2和右側(cè)擋板3分別通過螺母連接在立柱8、立柱9和立柱10、立柱11。所述二維約束加載機構(gòu)包含分離式液壓千斤頂35、液壓千斤頂36、剛性加載頭37、剛性加載頭38、承壓墊塊41、左側(cè)擋板2、右側(cè)擋板3、上頂梁16。所述分離式液壓千斤頂36一端固定在左側(cè)擋板2上，另一端通過螺母連接剛性加載頭37；分離式液壓千斤頂35一端固定在上頂梁16上，另一端通過螺母連接剛性加載頭38；承壓墊塊41放置在試樣與右側(cè)擋板3之間。所述擺軸測角機構(gòu)包括螺母17、螺母18、蝶型調(diào)節(jié)螺母19、蝶型調(diào)節(jié)螺母20、橫連接桿21、螺母22、螺母23、橫桿連接塊24、橫桿連接塊25、測角連接塊26、蝶型調(diào)節(jié)螺母27、度盤28、螺母29、螺母30、定向轉(zhuǎn)軸31、軸桿連接塊32、指針33。所述橫桿連接塊24通過螺母17、螺母22固定在立柱9上；橫桿連接塊25通過螺母18、螺母23固定在立柱10上；橫連接桿21通過蝶形螺母19、蝶形螺母20連接在橫桿連接塊24和橫桿連接塊25上；測角連接塊26通過蝶形螺母27固定在橫連接桿21上；度盤28通過螺母29、螺母30固定在測角連接塊26上；定向 轉(zhuǎn)軸31通過內(nèi)螺紋固定在橫連接桿21；定向軸31的一端連接著軸桿連接塊32。所述擺錘沖擊機構(gòu)包含豎連接桿34、桿錘連接塊39、擺錘40。豎連接桿34通過連接件連接在定向轉(zhuǎn)軸30上，連接件為軸桿連接塊32；擺錘40通過連接件連接在豎連接桿34上，連接件為桿錘連接塊39。動態(tài)觀測裝置包含由壓力觀測裝置、壓力轉(zhuǎn)換器、壓力固定架、變形觀測裝置、變形固定架、變形轉(zhuǎn)換器、細(xì)觀觀測儀器和細(xì)觀觀測支架；壓力觀測裝置通過壓力固定架固定在試件上；壓力觀測裝置為壓力傳感器；壓力轉(zhuǎn)換器為bsq-2壓力變送器，壓力轉(zhuǎn)換器連接壓力觀測裝置；變形觀測裝置通過變形固定架固定在試件上；變形觀測裝置為應(yīng)變計；變形轉(zhuǎn)換器為ace數(shù)顯千分表，自身可連接電腦，讀取參數(shù)，變形轉(zhuǎn)換器連接變形觀測裝置；細(xì)觀觀測支架設(shè)在立柱上；細(xì)觀觀測儀器設(shè)在細(xì)觀觀測支架上；細(xì)觀觀測儀器為連續(xù)變焦的數(shù)碼顯微鏡。

試驗前，調(diào)節(jié)水平調(diào)節(jié)螺母42、水平調(diào)節(jié)螺母43、水平調(diào)節(jié)螺母44、水平調(diào)節(jié)螺母45，同時通過觀察底板上吸附的磁性水平儀中氣泡位置是試驗機處于水平狀態(tài)；更換分離式液壓千斤頂端部的剛性加載頭，實現(xiàn)對試樣的約束面積；調(diào)節(jié)分離式液壓千斤頂?shù)募虞d裝置，控制約束力的大小。可通過調(diào)節(jié)螺母來控制橫桿連接塊在立柱上的位置，進而調(diào)節(jié)橫連接桿21在機架上的高度，實現(xiàn)對沖擊機構(gòu)臂的長度調(diào)節(jié)?？赏ㄟ^更換擺錘40和改變豎連接桿長度以及沖擊起始角度，實現(xiàn)無級變能量沖擊。

由上述本發(fā)明的實施例提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例通過調(diào)節(jié)二維約束加載機構(gòu)來達(dá)到設(shè)定的約束壓力和約束面，通過擺錘沖擊機構(gòu)實現(xiàn)對試件一定沖擊載荷的加載，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來實時獲取實驗數(shù)據(jù)，研究試件在加載過程中的細(xì)觀力學(xué)性質(zhì)，極大提高了試驗的效率。

以上，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍為準(zhǔn)。