0.1mm或者更高精度，用3D打印機(jī)分別將兩部分打印出來(lái)形成兩塊互補(bǔ)的模具，該尺寸試樣的打印時(shí)間約為2h ；
[0033]b.制樣盒與模具的組裝:
[0034]制樣盒包括一塊底板、一塊頂板、兩塊側(cè)模板和兩套螺栓；在制樣盒組裝前，先在頂?shù)装?、?cè)模板和打印模具接觸試樣的面上抹上薄層凡士林，以便于減小澆筑相似材料時(shí)側(cè)壁的摩擦并且便于后續(xù)拆模；組裝制樣盒與模具:首先，底板平置，將一塊側(cè)模板立于底板上；然后把打印模具的一塊緊貼側(cè)模板置于底板上，將另一塊側(cè)模板同樣安置于底板上并與第一塊側(cè)模板合上，將螺栓穿過側(cè)模板上的固定耳并擰緊螺母；同樣，將另一塊打印模具置于制樣盒中組裝好；
[0035]c.澆筑相似材料:
[0036]將配置好的相似材料一層一層填置于制樣盒中，并置于振動(dòng)臺(tái)上充分振搗；振搗完畢后將表面抹平并裝上頂板；
[0037]d.拆模及試樣養(yǎng)護(hù):
[0038]澆筑完成24h左右后，相似材料凝固成型，可進(jìn)行模具拆卸；首先，將側(cè)模板上的螺母外旋松動(dòng)螺栓，取下頂板；隨后擰開螺母，卸下螺栓，稍微傾斜制樣盒并取下位于上方的側(cè)模板；輕輕取出試樣塊和打印模具，并將其分離；以同樣的方式取出另一半試樣塊；兩試樣塊可以完美拼合成為一個(gè)圓柱體試樣；然后，將試塊放入養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)養(yǎng)護(hù)28天以達(dá)到預(yù)期強(qiáng)度。
[0039]對(duì)于結(jié)構(gòu)面設(shè)計(jì)，根據(jù)研宄需要自行設(shè)計(jì)不同粗糙度的結(jié)構(gòu)面，或者通過表面輪廓掃描技術(shù)獲得實(shí)際工程巖體結(jié)構(gòu)面形貌；通過三維繪圖軟件建立被設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)面切割形成的兩部分試塊模型，并通過3D打印機(jī)打印成形。
[0040]在制樣過程中，打印模具所受到的力不大，所以打印模具強(qiáng)度要求不需要很高，適當(dāng)減小模具打印的充填率以節(jié)約打印時(shí)間和打印材料。
[0041]在制樣盒與模具的組裝前，在其接觸相似材料試樣的面上涂抹薄層凡士林或黃油，以減小澆筑相似材料時(shí)側(cè)壁的摩擦且便于后續(xù)拆模。
[0042]如需要使結(jié)構(gòu)面分割形成的兩部分試塊間具有一定粘結(jié)力，則可以使用已凝固成型的一部分試塊代替打印模具，采用相同步驟澆筑另一部分試塊，如此得到的兩部分試塊間會(huì)存在一定的粘結(jié)力。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用3D打印制作含特定幾何特征結(jié)構(gòu)面的節(jié)理試樣方法，其特征是:該節(jié)理巖體類巖試樣的制備方法包括:結(jié)構(gòu)面設(shè)計(jì)及模具打印、制樣盒與模具的組裝、澆筑相似材料和拆模及試樣養(yǎng)護(hù)；首先根據(jù)研宄需要自行設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)面或通過表面輪廓掃描技術(shù)獲取實(shí)際巖體結(jié)構(gòu)面形貌；在三維繪圖軟件中將設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)面穿過完整圓柱體模型后，通過布爾運(yùn)算獲得分割得到的兩部分互補(bǔ)試塊模型，利用3D打印機(jī)將兩部分試塊模型分別打印成型；將打印模具分別置于兩個(gè)制樣盒中并組裝完成，向制樣盒中澆筑相似材料，待其凝固成型后拆模養(yǎng)護(hù)；將兩部分試塊正確組合得到含有設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)面的標(biāo)準(zhǔn)試樣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用3D打印制作含特定幾何特征結(jié)構(gòu)面的節(jié)理試樣方法，其特征是:所述的結(jié)構(gòu)面設(shè)計(jì)及模具打印:依據(jù)傳統(tǒng)室內(nèi)單軸試驗(yàn)與三軸試驗(yàn)所采用的標(biāo)準(zhǔn)試樣尺寸，將目標(biāo)試樣設(shè)計(jì)為直徑50mm，高度10mm的圓柱體；根據(jù)研宄對(duì)象粗糙度的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)面的起伏形態(tài)，或者利用表面輪廓掃描技術(shù)獲取既有裂隙巖體結(jié)構(gòu)面起伏形態(tài)；通過三維繪圖軟件繪制設(shè)計(jì)尺寸的完整圓柱體，再將設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)面以一定位置及角度穿過圓柱體，通過布爾運(yùn)算分別得到圓柱體被分割后形成的兩個(gè)獨(dú)立部分，將它們分別導(dǎo)出為后綴為STL”格式的模型文件；將后綴為STL”格式的模型文件導(dǎo)入3D打印機(jī)配套軟件中，選擇0.1mm或者更高精度，用3D打印機(jī)分別將兩部分打印出來(lái)形成兩塊互補(bǔ)的模具，該尺寸試樣的打印時(shí)間約為2h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用3D打印制作含特定幾何特征結(jié)構(gòu)面的節(jié)理試樣方法，其特征是:所述的制樣盒與模具的組裝:制樣盒包括一塊底板、一塊頂板、兩塊側(cè)模板和兩套螺栓；在制樣盒組裝前，先在頂?shù)装濉?cè)模板和打印模具接觸試樣的面上抹上薄層凡士林，以便于減小澆筑相似材料時(shí)側(cè)壁的摩擦并且便于后續(xù)拆模；組裝制樣盒與模具:首先，底板平置，將一塊側(cè)模板立于底板上；然后把打印模具的一塊緊貼側(cè)模板置于底板上，將另一塊側(cè)模板同樣安置于底板上并與第一塊側(cè)模板合上，將螺栓穿過側(cè)模板上的固定耳并擰緊螺母；同樣，將另一塊打印模具置于制樣盒中組裝好。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用3D打印制作含特定幾何特征結(jié)構(gòu)面的節(jié)理試樣方法，其特征是:所述的澆筑相似材料:將配置好的相似材料一層一層填置于制樣盒中，并置于振動(dòng)臺(tái)上充分振搗；振搗完畢后將表面抹平并裝上頂板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用3D打印制作含特定幾何特征結(jié)構(gòu)面的節(jié)理試樣方法，其特征是:所述的拆模及試樣養(yǎng)護(hù):澆筑完成24h左右后，相似材料凝固成型，可進(jìn)行模具拆卸；首先，將側(cè)模板上的螺母外旋松動(dòng)螺栓，取下頂板；隨后擰開螺母，卸下螺栓，稍微傾斜制樣盒并取下位于上方的側(cè)模板；輕輕取出試樣塊和打印模具，并將其分離；以同樣的方式取出另一半試樣塊；兩試樣塊可以完美拼合成為一個(gè)圓柱體試樣；然后，將試塊放入養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)養(yǎng)護(hù)28天以達(dá)到預(yù)期強(qiáng)度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用3D打印制作含特定幾何特征結(jié)構(gòu)面的節(jié)理試樣方法，其特征是:對(duì)于結(jié)構(gòu)面設(shè)計(jì)，根據(jù)研宄需要自行設(shè)計(jì)不同粗糙度的結(jié)構(gòu)面，或者通過表面輪廓掃描技術(shù)獲得實(shí)際工程巖體結(jié)構(gòu)面形貌；通過三維繪圖軟件建立被設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)面切割形成的兩部分試塊模型，并通過3D打印機(jī)打印成形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用3D打印制作含特定幾何特征結(jié)構(gòu)面的節(jié)理試樣方法，其特征是:在制樣過程中，打印模具所受到的力不大，所以打印模具強(qiáng)度要求不需要很高，適當(dāng)減小模具打印的充填率以節(jié)約打印時(shí)間和打印材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用3D打印制作含特定幾何特征結(jié)構(gòu)面的節(jié)理試樣方法，其特征是:在制樣盒與模具的組裝前，在其接觸相似材料試樣的面上涂抹薄層凡士林或黃油，以減小澆筑相似材料時(shí)側(cè)壁的摩擦且便于后續(xù)拆模。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用3D打印制作含特定幾何特征結(jié)構(gòu)面的節(jié)理試樣方法，其特征是:如需要使結(jié)構(gòu)面分割形成的兩部分試塊間具有一定粘結(jié)力，則可以使用已凝固成型的一部分試塊代替打印模具，采用相同步驟澆筑另一部分試塊，如此得到的兩部分試塊間會(huì)存在一定的粘結(jié)力。
【專利摘要】一種利用3D打印制作含特定幾何特征結(jié)構(gòu)面的節(jié)理試樣方法，屬于節(jié)理巖體相似模型試樣的制樣方法。該方法根據(jù)研究需要自行設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)面或通過表面輪廓掃描技術(shù)獲取實(shí)際巖體結(jié)構(gòu)面形貌；在三維繪圖軟件中將設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)面穿過完整圓柱體模型后，通過布爾運(yùn)算獲得分割得到的兩部分互補(bǔ)試塊模型，利用3D打印機(jī)將兩部分試塊模型分別打印成型；將打印模具分別置于兩個(gè)制樣盒中并組裝完成，向制樣盒中澆筑相似材料，待其凝固成型后拆模養(yǎng)護(hù)；將兩部分試塊正確組合得到含有設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)面的標(biāo)準(zhǔn)試樣。1)該方法操作安全、簡(jiǎn)便。2)在標(biāo)準(zhǔn)試樣中嵌入復(fù)雜多變的結(jié)構(gòu)面，通過配合表面輪廓掃描技術(shù)可再現(xiàn)實(shí)際巖體結(jié)構(gòu)面，獲得合理的試驗(yàn)結(jié)果。
【IPC分類】G01N1-28
【公開號(hào)】CN104807685
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510257888
【發(fā)明人】楊圣奇, 曾衛(wèi), 文凱
【申請(qǐng)人】中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年5月19日