岩石直接拉伸试验机的磁悬浮下部支撑体研制

岩石在拉应力作用下的变形破坏特征与力学性质是岩石力学领域中的重要研究内容之一，并且也是地下工程结构设计的重要依据。然而在目前的研究方法中，间接拉伸法只是拉伸破坏的一种近似反应，其理论和试验本身存在很多缺陷；直接拉伸法由于受设备的限制很难得到峰后的应力应变曲线和准确的破坏形式。因此，需要研制简单实用的直接拉伸试验装置，以便于深入进行岩石抗拉力学性质的研究。本项目在分析目前间接拉伸法和直接拉伸试验机不足之处的基础上，以申请人已授权的专利为研究思路，利用磁悬浮原理，使用永久磁铁（或电磁铁）及绝磁构件，研制岩石直接拉伸试验机的磁悬浮下部支撑体，并进行相应的试验。通过本项目所研制的支撑体，可有效的改进岩石直接拉伸试验设备，克服传统试验机的不足之处，为岩石抗拉力学性质研究提供服务，因而具有较强的科学实用价值。

项目立项后，在负责人的总体安排下，项目组各位成员以申请书与计划书为指导，展开了对本课题的研究，在研究过程中对少量内容进行了调整与补充。研究人员通过查阅文献与调研，深入分析了传统试验机和弹性支撑体试验机的特征与不足，研究了磁悬浮支撑体的工作原理、组成部分以及安装程序。基于磁悬浮系统的原理及电磁学、固体力学的有关理论，分别推导了永磁悬浮系统和电磁-永磁混合悬浮系统的斥力计算表达式，结合实验研究了两种系统的工作方式，认为后者更具优势，进而研究了永磁体和电磁铁的制作材料。根据支撑体的工作要求与磁屏蔽的原理，提出并设计了一种柔性的磁屏蔽罩，该装置可通过变形伸缩形成不同大小及形状的磁屏蔽空间。使用磁悬浮系统及磁屏蔽罩初步设计并制作了支撑体模型，然后进行了设备的调试与简单实验。目前，正在优化改善支撑体结构，以便更好的满足岩石类材料直接拉伸实验的要求。在项目执行期间，项目组严格按照计划书中的预算使用经费，取得的成果主要有，授权美国发明专利1项，中国发明专利8项，实用新型专利7项，发表论文5篇，其中EI收录3篇，培养博士、硕士研究生各2名。