隧道衬砌多点独立加载试验系统研发与应用

隧道衬砌模型试验是一种研究衬砌力学性能和开裂行为、指导隧道衬砌结构设计优化与维修加固的重要试验手段。文章介绍了自主研发的隧道衬砌多点独立加载试验系统,该系统能够按照二次衬砌荷载的分布形态和量值,对大尺寸衬砌模型的15个关键位置进行低速高精度加载,实现复杂受力条件下衬砌结构受力变形和开裂行为的物理模拟。以某黄土隧道浅埋段衬砌断面为试验背景,基于二次衬砌受荷现场监测结果,利用该试验系统进行了相似比为1∶10的二次衬砌受力变形模型试验,归纳总结了二次衬砌的开裂特征与应变变化规律。结果表明,该系统加载效果良好,加载精度满足工程试验要求。其试验结果有助于预测二次衬砌裂缝病害发展,明确衬砌加固重点区域,可为衬砌的维修加固提供帮助。

1500 t复合加载试验系统技术改造及性能提升

1500 t复合加载试验系统主要用于开展复杂工况油井管全尺寸复合加载试验,评价油井管性能。针对1 500 t复合加载试验系统轴向加载过程中存在的控制精度和加载速率不稳定等问题,分析问题产生的原因,提出对原液压系统和控制系统进行升级改造。结果表明系统升级改造后运行稳定,同时增加了位移控制功能、各项报警和看门狗功能,提高了系统的安全可靠性、试验能力以及试验效率。

2500吨复合加载试验系统进行套管拉伸破坏试验的测量不确定度分析

介绍了测量不确定度及其评定方法,并对2500吨复合加载试验系统进行套管拉伸破坏试验的不确定度进行了分析,给出了其合成不确定度及包含因子为2.1时的扩展不确定度,并给出了影响其检测不确定度的最主要因素。

组态王在CWS1000加载试验系统中的应用

探讨了采掘机加载试验系统软件设计的重点和难点。由于组态王软件在动画设计、历史数据记录、曲线生成、硬件连接等方面的优异表现,采用组态王作为编程软件,编写了CWS1000加载系统控制软件,因功能强大、运行稳定、操作简便,受到用户好评。

高速铁路轨枕及扣件加载试验系统研究

介绍了一种运用液压驱动作动器对高速铁路轨枕及扣件进行半物理仿真及加载试验的测试系统,此系统用于对高速铁路运行过程中轨道和枕木连接扣件相互作用进行模拟和测试,以验证扣件和轨枕系统对高铁运行过程中产生的动态力的耐受情况。文中阐述了此加载系统的原理及组成结构,分析了加载系统的稳态加载精度,并设计了滞后控制器用以提高系统的加载控制精度。

岩煤结构静动组合加载试验系统研制及应用

为明确煤层应力集中、顶板断裂和断层滑移等诱冲条件下岩煤组合结构体破坏失稳机制,自主研制了岩煤结构静动组合加载多参量试验系统,实现了多尺度岩煤组合结构两向静-动组合荷载的独立施加,动载施加间隔可达0~2000 ms,实现了深部矿山多种动力扰动条件的模拟.同时该系统可搭载数字散斑监测系统、声发射-电荷信号监测系统,实现了岩煤结构失稳过程表面应变场、位移场和破坏失稳前兆信息监测,最后应用该系统开展了静载、侧向动载和两向动载条件下含弱面岩煤结构体滑移失稳试验.试验结果表明:静载条件下岩煤组合结构破坏表现出明显的分区破坏形式,破坏失稳时间为0.28 s,侧向动载条件下岩煤组合结构表现为整体倾出的失稳模式,破坏失稳时间缩短至0.001 s,两向动载冲击后岩煤组合结构先保持了5 s的稳定阶段,随后煤层整体倾出.荷载条件是影响岩煤结构体力学行为的重要力源因素,试验结果验证了系统的可靠性.

力-位移混合控制方法在大型多功能试验加载系统拟静力试验中的应用

为了满足结构试验试件尺寸越来越大、边界条件越来越复杂的需求,国内外多家高校和科研机构都开发了大型多功能试验加载系统,对试验系统的精确加载控制是保证试验顺利进行和取得准确试验结果的关键。通过介绍国内外现有的一些大型多功能试验加载系统,针对哈尔滨工业大学结构与抗震试验中心的大型多功能试验加载系统压剪拟静力试验的竖向加载控制方法展开研究;提出应用力-位移混合控制法实现竖向力加载控制,基于MTS控制系统给出具体实施方案,并通过试验对比传统力控制方法与基于力-位移混合控制法的控制效果。研究结果表明:传统力控制方法虽然能很好实现稳定的竖向力,但很难保证试件的压剪受力状态;而力-位移混合控制法不但可以精确实现轴向力的加载控制,还能确保试件的压剪受力状态;基于力-位移的混合控制法对于该类加载试验系统的竖向力加载控制具有通用性,在大比例尺柱、墙等试件的压剪试验中具有广阔的应用前景。

大功率减速器加载试验台设计

文章介绍了工业齿轮箱加载试验系统,试验台为直流母线回馈式传动试验台,可进行空载试验及同速比、不同速比工况下的加载试验,并将加载试验的能量回馈至试验台拖动系统的前端,形成能量闭环。

基于LabWindows的实时多任务加载总控台软件设计

针对起落架系统电液加载试验中具有参数实时测量和系统实时控制的多任务并行特点,采用多线程技术和LabWindows/CVI平台,开发出了实时多任务总控台软件,结果成功地应用于实际加载试验系统中,实现了系统可靠实时测控的要求。

竖向顶管室内模型试验装置的设计和试验

竖向顶管施工技术是应用于地下综合管廊里竖井建设的一项全新的施工方法,但该方法的研究仍处于起步阶段,现阶段对该项工艺的研究较少。文中介绍了竖向顶管室内模型试验装置的设计和试验,对竖向顶管整体系统、试验加载装置系统、试验数据量测系统进行设计,并介绍具体试验步骤,较好地对真实工况进行模拟。该装置通过竖向顶管顶升过程中对水平隧道内侧应变、地表土体位移、顶管顶部土压力等数据进行测量,可观测竖向顶管施工对周边环境的影响。为该项技术未来的发展与设计提供参考和借鉴。

20 MN大尺寸岩体三向五面试验系统研制与应用

为扩展高应力条件下大尺寸岩体类材料力学特性研究,中南大学和上海华龙测试仪器有限公司联合研制YJW–20000S型微机控制电液伺服三向五面加载试验系统,该试验系统能够实现大尺寸岩体试样的动静组合加载、单面及多面卸载测试,用以模拟在岩爆等复杂应力条件下岩体的力学行为。通过对400 mm×400 mm×400 mm的类岩试样进行真三轴疲劳扰动加卸载试验及三向五面试验,结果表明试验系统能够满足功能及准确可靠性的要求。基于该试验系统开展400 mm×400 mm×400 mm和400 mm×400 mm×800 mm两种大尺寸花岗岩的单轴压缩试验研究,分析大尺寸花岗岩试样的应力–应变曲线特征、应力阈值、尺寸效应和端部效应。结果表明:大尺寸花岗岩的4个应力阈值分别为初始微裂纹和微孔隙闭合应力(0.37σ_(c))、新生裂纹起裂应力(0.54σ_(c))、损伤应力(0.73σ_(c))、峰值强度(σ_(c)),试验结果与小尺寸花岗岩的理论预测结果相一致;大尺寸花岗岩试样的单轴抗压强度值比基于尺寸效应规律得到的理论值更小;端部效应导致试样侧面横断面上的轴向应变呈现沿中心向两边逐渐减小的规律,并低于试样中部的轴向应变值;靠近试样侧面中心纵断面上,距离端部越远轴向应变值越小;靠近侧面的边界面上,距离端部越远轴向应变值反而越大。该系统为深入研究大尺寸岩体试样在复杂应力环境下的力学行为提供了一种可靠的技术。

简易单向专用地震模拟振动台的研制

振动台实验方法是目前抗震研究中的重要手段之一。作者在碎石桩加固液化地基效果的试验研究中,利用从美国MTS公司引进的电液伺服加载试验系统,建成了一个简易单向专用振动台。主要介绍在振动台设计方面遇到的技术难题及其解决途径。主要包括振动台基础、台面和作动器连接部件、台面支撑系统和侧面导向系统材料的正确选择、设计和制作等。文中所采用的技术措施对试验成功起到了保障作用,研制出的振动台试验系统还可以应用于其它岩土地震问题的试验研究。

矿用电梯无齿曳引机检测试验研究

无齿曳引机是矿用电梯的核心部件,是为适应矿山大规模开采研制的新型辅助提升设备,其性能直接影响矿用电梯的安全性和可靠性。针对矿用电梯无齿曳引机低速大扭矩的特点和起动特殊要求,对无齿曳引机负载性能相关的试验方法进行了分析研究,选择三电平NPC结构的逆变器作为试验平台,构建了100 kW的矿用电梯无齿曳引机负载性能试验系统,并进行了验证。结果表明,被试矿用电梯无齿曳引机加载性能稳定,响应速度快,选用的驱动单元可以平滑地起动无齿曳引机,曳引机运行平稳。验证结果与实际相符,证明构建的试验系统解决了矿用电梯安全准入检测验证的瓶颈问题。