一种岩石多场耦合疲劳性能试验机及其系统

1.一种岩石多场耦合疲劳性能试验机，其特征在于，包括主体(11)、压力检测机构(1)、转运机构(2)以及对中机构(3)，所述压力检测机构(1)安装在所述主体(11)的一侧，所述转运机构(2)安装在所述主体(11)的中部，所述对中机构(3)安装在所述主体(11)的另一侧；所述压力检测机构(1)包括转动电机(12)和两个滑动气缸(13)，所述转动电机(12)安装在所述主体(11)的顶部，所述转动电机(12)的输出端通过联轴器连接有同轴设置的转动丝杆(121)，所述主体(11)的内部固定连接有两个对称布置的限位杆(122)，所述转动丝杆(121)与所述限位杆(122)上共同活动套设有圆形框(123)，所述圆形框(123)的内壁上安装有圆形扫描仪(124)；两个所述滑动气缸(13)分别安装在所述主体(11)的顶部和底部，所述滑动气缸(13)的输出端安装有滑动轴(131)，所述滑动轴(131)的底部固定连接有顶压框体(132)，所述顶压框体(132)的内部安装有顶压气缸(14)，所述顶压气缸(14)的输出端安装有顶压轴(141)，所述顶压轴(141)的底部安装有硬质喷头安装板(143)，所述硬质喷头安装板(143)的顶部安装有存水箱(142)，所述存水箱(142)的顶部固定连接有两个对称布置的入水管(144)，所述入水管(144)上安装有水泵(145)。 2.根据权利要求1所述的一种岩石多场耦合疲劳性能试验机，其特征在于，所述顶压框体(132)的内部安装有伺服电机(15)，所述顶压框体(132)的内部转动安装有四个圆周均布的转动轴(151)，其中一个所述转动轴(151)通过连轴器连接在所述伺服电机(15)的输出端，所述转动轴(151)的外周面上固定套设有啮合齿轮(152)，所述主体(11)的内部转动安装有转动圆框(155)，所述转动圆框(155)的内壁上固定连接有内齿轮(156)，四个所述啮合齿轮(152)均与所述内齿轮(156)相啮合，所述顶压框体(132)的内部滑动装配有四个圆周均布的啮合限位齿条(153)，四个所述啮合限位齿条(153)分别与四个所述啮合齿轮(152)相啮合，所述啮合限位齿条(153)的一端固定连接有压力板(154)。 3.根据权利要求2所述的一种岩石多场耦合疲劳性能试验机，其特征在于，所述顶压框体(132)的底部设置有若干个阵列等距分布的孔槽，所述硬质喷头安装板(143)的底部安装有若干个阵列等距分布的硬质喷头，若干个所述硬质喷头分别穿过若干个所述孔槽的内部，所述转动圆框(155)的内部转动安装有若干个圆周均布的辅助滚珠(157)。 4.根据权利要求3所述的一种岩石多场耦合疲劳性能试验机，其特征在于，所述转运机构(2)包括连接框(21)和旋转电机(22)，所述连接框(21)固定连接在所述主体(11)的顶部，所述旋转电机(22)安装在所述连接框(21)的顶部，所述旋转电机(22)的输出端通过联轴器连接有同轴设置的旋转轴(221)，所述旋转轴(221)的底部固定连接有转运框(222)，所述转运框(222)的顶部安装有丝杆电机(23)，所述丝杆电机(23)的输出端通过联轴器连接有同轴设置的旋转丝杆(231)，所述转运框(222)的内部固定连接有两个对称布置的限位轴(232)，所述旋转丝杆(231)与所述限位轴(232)的外周面上共同套设有滑动框(24)，所述滑动框(24)的一侧安装有传动电机(241)，所述传动电机(241)的输出端通过联轴器连接有同轴设置的双丝杆轴(242)，所述双丝杆轴(242)上活动套设有两个对称布置的夹持块(243)。 5.根据权利要求4所述的一种岩石多场耦合疲劳性能试验机，其特征在于，所述对中机构(3)包括同步电机(31)和四个限位滑块(321)，所述同步电机(31)安装在所述主体(11)的内部，所述同步电机(31)的输出端通过联轴器连接有同轴设置的传动轴(311)，所述传动轴(311)的顶部安装有圆板(312)，所述圆板(312)的顶部活动铰接有四个圆周均布的铰接杆(32)，四个所述限位滑块(321)呈圆周均布的滑动装配在所述主体(11)的内部，所述限位滑块(321)的顶部固定连接有对中板(322)，所述限位滑块(321)与所述铰接杆(32)之间相互铰接。 6.根据权利要求5所述的一种岩石多场耦合疲劳性能试验机的系统，其特征在于，S1：岩石定位与对中：S11：将岩石放置在对中机构(3)的中部；S12：启动同步电机(31)，通过传动轴(311)驱动圆板(312)转动，进而带动铰接杆(32)和限位滑块(321)移动，实现对岩石的中心定位；S2：岩石转运：S21：启动转运机构(2)内的丝杆电机(23)，驱动旋转丝杆(231)转动，使滑动框(24)下降至岩石中部；S22：启动传动电机(241)，驱动双丝杆轴(242)转动，使两个夹持块(243)向岩石移动并夹持岩石；S23：再次启动丝杆电机(23)，将岩石提升并离开对中机构(3)；S24：启动旋转电机(22)，将岩石转运至压力检测机构(1)的中部；S25：再次启动传动电机(241)，使岩石下降至压力检测机构(1)的顶压框体(132)上；S26：分离夹持块(243)与岩石，并移动夹持块(243)至岩石顶部；S27：旋转电机(22)工作，使夹持块(243)离开压力检测机构(1)；S3：压力施加与水流冲刷：S31：启动滑动气缸(13)，使顶压框体(132)移动至岩石两端；S32：根据需求，启动滑动气缸(13)、顶压气缸(14)或伺服电机(15)：S33：滑动气缸(13)：对岩石两端进行压力顶压；S34：顶压气缸(14)：驱动顶压轴(141)滑动，使硬质喷头对岩石进行点状压力顶压；或收回顶压气缸(14)，启动水泵(145)，通过硬质喷头对岩石进行冲刷；S35：伺服电机(15)：驱动转动轴(151)和内齿轮(156)转动，通过啮合齿轮(152)和啮合限位齿条(153)对岩石四周进行压力挤压；S4：多维度测试：S41：在压力施加和水流冲刷过程中，启动转动电机(12)，驱动转动丝杆(121)转动，使圆形框(123)滑动，并通过圆形扫描仪(124)对岩石进行多维度扫描。 7.根据权利要求6所述的一种岩石多场耦合疲劳性能试验机的系统，其特征在于，检测公式为：1、岩石抗压强度公式：其中，p为抗压强度，P为施加在岩石上的压力，A为岩石的受力面积，抗压强度以兆帕(MPa)为单位表示；2、岩石地基承载力特征值公式：f a ＝ψ r ·f rk其中，f a 为岩石地基承载力特征值，f rk 为岩石饱和单轴抗压强度标准值，ψ r 为折减系数，根据岩体完整程度以及结构面的间距、宽度、产状和组合因素确定；3、冲刷力公式：F＝ρ·A·V·C f其中，F为冲刷力，ρ为水的密度，A为水流与岩石的接触面积，V为水流速度，C f 为冲刷系数，冲刷力的大小取决于水流的速度、密度以及接触面积因素。