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Broadbent離心機(jī)發(fā)貨前都會在工廠整機(jī)開機(jī)測試

大型土工離心機(jī)物理模擬試驗系統(tǒng)是一套大型室內(nèi)巖土工程超重力縮比模型模擬測試平臺整體解決方案，整合了縮比模型力學(xué)場、降雨、施工過程、動靜態(tài)加載、試驗前期準(zhǔn)備工具等，為巖土工程研究提供分析巖土介質(zhì)在復(fù)雜靜態(tài)或動態(tài)應(yīng)力場下的物理力學(xué)性質(zhì)測試手段，為研究人員洞悉巖土體多場多相耦合災(zāi)變?nèi)^程提供強(qiáng)有力支撐。

大型土工離心機(jī)物理模擬試驗系統(tǒng)是多個室內(nèi)巖土工程測試子系統(tǒng)的有機(jī)集合體，包括以下幾個主要組成部分：

主系統(tǒng)：超重力土工離心機(jī)系統(tǒng)

巖土重力加速模擬系統(tǒng)（超重力土工離心機(jī)系統(tǒng)）：系統(tǒng)最大容量150g.t，旋轉(zhuǎn)平臺半徑3.0m，最大負(fù)荷1000kg，最大離心加速度200g。

3m 150g-噸土工梁離心機(jī)-GB GT150/3.0m

吊籃有效載荷	150 GT
吊籃平臺半徑	3.0m
有效荷載半徑	2.6m
吊籃最大尺寸	寬=1.0m（圓周方向）高=0.9m（垂直方向）長=1.2m（徑向）
最小加速度	10g，1000kg（轉(zhuǎn)速58 RPM）
典型加速度	150g，1000kg（轉(zhuǎn)速227 RPM）
最大加速度	200g，750kg轉(zhuǎn)速262 RPM）
自動平衡能力	+/- 30kN
平衡力分辨率	+/-1kN
最大剩余不平衡力	+/-50kN
驅(qū)動電機(jī)	160 kW，460V - 4 極 – 3 相感應(yīng)電動機(jī)

子系統(tǒng)一：48通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計用于高重力作業(yè)，基于Windows數(shù)字化，多通道離心機(jī)轉(zhuǎn)臂安裝，用于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)采集和控制，各測量模塊可進(jìn)行自由組合測量，可測量動態(tài)電壓，應(yīng)變，振動，溫度等多種動態(tài)信號。

子系統(tǒng)二：電機(jī)伺服四維機(jī)械手裝置

用于自動模擬各種工程進(jìn)展，3+1自由度，可以在X、Y、Z三個方向自由運動，此外還增加一個扭轉(zhuǎn)作動器提供扭轉(zhuǎn)自由度，可以施加扭力，裝上相對應(yīng)的刀具可以模擬鉆孔、掘進(jìn)等工況。

機(jī)械手是在土工離心機(jī)實驗過程中模擬各種工程工況（比如打樁、壓樁、拔樁，邊坡支護(hù)、CPT靜力觸探勘測、各方向加載、鉆孔等）的首要利器，在預(yù)先編好操作程序后，可以全自動執(zhí)行各種規(guī)定動作，實現(xiàn)在線驅(qū)動有效載荷運動并進(jìn)行有效工作。

四軸機(jī)械手模型及實物圖

技術(shù)特點：

四個自由度 X, Y, Z,θ
設(shè)計重力環(huán)境：≥50g
每個自由度都是數(shù)字伺服控制
帶數(shù)字界面接口板的控制器和驅(qū)動器安裝在離心機(jī)上，通過無線網(wǎng)絡(luò)集線器控制機(jī)械手的數(shù)字伺服控制器
直觀而且易于操作的機(jī)械手控制軟件
操作方便性：機(jī)械手平臺以及離心機(jī)隨機(jī)控制器都采用快速拆卸方式設(shè)計，不使用的時候可以快速從離心機(jī)拆卸，延長機(jī)械手使用壽命。

子系統(tǒng)三：微型土工離心機(jī)靜力觸探儀

靜力觸探儀及全流動貫入儀：用于超重力縮比模型現(xiàn)場勘探測試。

靜力觸探試驗（CPT）是一種確定土的巖土工程特性和劃分土層的方法。我們采用專門用于物理模型試驗的微型靜力觸探儀。它是采用最先進(jìn)的數(shù)控車床和銑床進(jìn)行精密加工而成，外徑為12mm，錐尖有一個60°的錐角。該CPT設(shè)計能夠提供最大5kN的豎向摩阻力(錐尖阻力)，適合在一個典型的離心模型試驗中獲取土層應(yīng)力。

CPT

（a）總體結(jié)構(gòu)

（b）安裝完成的CPT

（c）安裝于TBS二維作動器上的CPT

子系統(tǒng)四：超重力降雨模擬裝置

在超重力土工離心機(jī)模擬降雨過程，降雨強(qiáng)度完全可控，可以研究黃土邊坡降雨沖蝕滲流效應(yīng)、地下水位變化所引起的巖土災(zāi)害問題。

水-力耦合效應(yīng)主要是在采用土工離心機(jī)在縮比土工模型中通過超重力離心加速度產(chǎn)生和原型同樣的力學(xué)條件的情況下，再通過其他方法改變模型里面的水力狀況，比如人工降雨等，研究降雨對巖土工程的影響，特別是模擬降雨所引起的滑坡、泥石流現(xiàn)象等。用于降雨+地震多災(zāi)種耦合作用下，邊坡、泥石流、高土塌方、潰壩等自然災(zāi)害模擬實驗研究。

超重力降雨模擬設(shè)備是在超重力土工離心機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加人工降雨設(shè)備，實現(xiàn)在超重力土工縮比模型中模擬自然界降雨的情景。因為降雨設(shè)備要結(jié)合已有的超重力土工離心機(jī)以及其他設(shè)備一起聯(lián)合工作，所以所有部件都要進(jìn)行抗高重力加速度的設(shè)計和加強(qiáng)處理，同時還要實現(xiàn)降雨和其他力學(xué)加載聯(lián)合實驗功能。

本套超重力降雨模擬設(shè)備將包括以下幾個組成部分：1. 多級水-氣混合撒雨器；2. 水、氣旋轉(zhuǎn)接頭與壓力供應(yīng)系統(tǒng)； 3. 特種降雨吊籃（模型箱）。

多級水-氣混合灑雨器及降雨吊籃整體裝配圖

多級水-氣混合灑雨器實物圖

子系統(tǒng)五：超重力一維伺服動態(tài)加載裝置

及振動測試平臺(振動臺)

可以在超重力離心機(jī)內(nèi)模擬動靜態(tài)加載，以及模擬地震震動，研究土動力學(xué)。

一維動態(tài)加載作動器主要用于施加豎向荷載來測試地基承載力，來研究樁土及其他結(jié)構(gòu)之間的相互作用。不同的垂直加載方式可以通過預(yù)先編程來實現(xiàn)線性加載、周期加載、分級加載及循環(huán)加載。也可以采用水平安裝方式，模擬水平動態(tài)荷載的施加。單通道可編程控制的數(shù)字伺服驅(qū)動器，通過預(yù)先編好的配置文件發(fā)送運動命令，通過以太網(wǎng)通訊進(jìn)行模擬控制或交互控制，可以施加正弦波、方波、三角波、隨機(jī)波，甚至是地震波。

土工離心機(jī)直線電機(jī)高頻水平振動臺

振動臺高頻地震波重現(xiàn)結(jié)果

子系統(tǒng)六：超重力試驗?zāi)Ｐ拖?/strong>

數(shù)量不少于3個，分別可用于普通應(yīng)用、振動滑臺應(yīng)用、PIV應(yīng)用等。

1個普通剛性模型箱，用于一般用途，可以容納巖土重力加速模擬系統(tǒng)滿載負(fù)荷；
多層剪切巖土模型箱一個，內(nèi)部尺寸≥500X400mm，高度≥400m，層數(shù)≥15層；
PIV專用模型箱一個，為一個測面透明的剛性模型箱，可以采用攝像頭監(jiān)測試樣的變形和運動矢量。

多層剪切巖土模型箱

PIV模型箱

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