巖石三軸剪切復(fù)合疲勞試驗(yàn)機(jī)是一種具有高新技術(shù)手段，符合現(xiàn)代巖石力學(xué)領(lǐng)域研究巖石力學(xué)特性的新型試驗(yàn)設(shè)備。該試驗(yàn)機(jī)可自動(dòng)完成巖石單軸、三軸(不同圍壓)壓縮試驗(yàn),巖石單軸、三軸流變?cè)囼?yàn)、剪切復(fù)合試驗(yàn)、。在試驗(yàn)中采用寬調(diào)速范圍的電液伺服比例閥組及計(jì)算機(jī)數(shù)字控制等先進(jìn)技術(shù)，組成全數(shù)字式閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)，能夠自動(dòng)精確地實(shí)現(xiàn)軸向、徑向的恒應(yīng)力(恒試驗(yàn)力)、恒應(yīng)變(恒變形)、恒位移(恒壓縮率)、恒試驗(yàn)力速率、恒變形速率、恒位移速率等試驗(yàn)?？蓜?dòng)態(tài)顯示試驗(yàn)力、圍壓、軸向變形、徑向變形等試驗(yàn)全過(guò)程，可實(shí)時(shí)地采集、存儲(chǔ)、處理、顯示試驗(yàn)數(shù)據(jù)及試驗(yàn)曲線(xiàn)，打印試驗(yàn)報(bào)告?？刂品秶鷮挕⒐δ芏?、全部操作鍵盤(pán)化，各種試驗(yàn)參數(shù)由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制、測(cè)量、顯示、處理并打印，集成度高，使用方便可靠。
該試驗(yàn)機(jī)測(cè)控系統(tǒng)采用美國(guó)AD公司原裝進(jìn)口器件制造，采用計(jì)算機(jī)總線(xiàn)設(shè)計(jì)，組成目前最先進(jìn)的真正的全數(shù)字閉環(huán)測(cè)量控制系統(tǒng)，在試驗(yàn)中力、變形、位移等各種控制方式可任意平滑切換(無(wú)沖擊轉(zhuǎn)換)，配之目前在國(guó)內(nèi)最先采用的VC十十語(yǔ)言編程並實(shí)現(xiàn)了模塊化設(shè)計(jì)軟件使整機(jī)測(cè)量控制精度遠(yuǎn)優(yōu)于目前國(guó)內(nèi)同類(lèi)產(chǎn)品(詳見(jiàn)功能特點(diǎn))。
一.系統(tǒng)組成：
試驗(yàn)機(jī)由軸向主機(jī)、軸向伺服油源、三軸壓力室、巖石直剪系統(tǒng)、圍壓系統(tǒng)(包括增壓器，圍壓伺服油源) 、孔隙水試驗(yàn)系統(tǒng)、聲發(fā)射采集處理系統(tǒng)、高低溫環(huán)境裝置、三軸蠕變?cè)囼?yàn)穩(wěn)壓系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)等部分組成。
1. 加載框架：采用門(mén)式框架結(jié)構(gòu)，剛度大，利于繪制巖石力—變形的全過(guò)程曲線(xiàn)。工作油缸置于框架下部，整機(jī)重心低，穩(wěn)定性好。
2. 壓力室：壓力室采用壓力自平衡結(jié)構(gòu)，其圍壓不受軸向變形影響;采用下卡環(huán)式， 裝卸試樣方便。配有16條變形測(cè)量電測(cè)引線(xiàn)。
3. 移動(dòng)小車(chē)：加載框架配備移動(dòng)小車(chē)，壓力室裝于其上，可方便地沿軌道推入拉出。
4. 巖石直剪系統(tǒng)：由框架、剪切油缸、剪切附具、移動(dòng)小車(chē)等組成。該糸統(tǒng)置于小車(chē)軌道上。
5. 起吊裝置：懸臂式起吊裝置安裝于加載框架頂部，可方便地裝卸壓力室筒體。
6. 軸向伺服油源：可向工作油缸裝置提供一定壓力或流量的工作油實(shí)現(xiàn)軸向加載，圍壓伺服油源通過(guò)增壓器將恒定的工作油注入壓力室對(duì)試樣提供圍壓。
7. 三軸流變?cè)囼?yàn)穩(wěn)壓系統(tǒng)：含儲(chǔ)能器、靜穩(wěn)壓伺服閥、穩(wěn)壓控制系統(tǒng)等。
8. 電氣拖動(dòng)單元：所有的電氣操作都集中于配電箱中。
9.控制系統(tǒng)：包括軸向力測(cè)量控制系統(tǒng)、位移測(cè)量控制系統(tǒng)、軸向、徑向變形測(cè)量控制系統(tǒng)、圍壓壓力測(cè)量控制系統(tǒng)等全部置于一臺(tái)工控機(jī)內(nèi)，全部試驗(yàn)均可由計(jì)算機(jī)編程控制。
10.孔隙水壓試驗(yàn)裝置：由日本松下伺服電機(jī)、減速機(jī)、滾珠絲杠、不銹鋼水缸與活塞組件及水箱、管路、閥及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成,具有壓力控制及流量控制功能。
11.全波形聲發(fā)射采集顯示系統(tǒng)：將試樣出現(xiàn)裂紋時(shí)的聲音轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。
12.高低溫裝置：數(shù)顯溫度控制系統(tǒng)、加熱器、制冷壓縮機(jī)、溫度傳感器等組成。
13.疲勞試驗(yàn)裝置：含動(dòng)態(tài)伺服油缸、伺服閥、儲(chǔ)能器、高精度過(guò)濾器、水冷卻器。
二.主要功能及特點(diǎn)
主要功能：
1. 自動(dòng)測(cè)量、控制、數(shù)據(jù)采集、處理、繪制曲線(xiàn)及打印曲線(xiàn)報(bào)告(抗壓強(qiáng)度、圍壓、軸向變形、徑向變形、泊松比、彈性模量、剪切強(qiáng)度、蠕變?cè)囼?yàn)等)。
2. 三軸抗壓試驗(yàn)(在圍壓環(huán)境下的單軸壓縮試驗(yàn))。
3. 單軸抗壓試驗(yàn)(恒應(yīng)力、恒應(yīng)變、恒位移、恒應(yīng)力速率、恒應(yīng)變速率、恒位移速率，單向循環(huán)等加載、保載、卸載等多種環(huán)節(jié)的程序控制試驗(yàn))。
4. 三軸的單軸壓縮全過(guò)程試驗(yàn)。
5. 可精確地繪出巖石“σ-ε”全過(guò)程曲線(xiàn)。
6. 巖石剪切強(qiáng)度試驗(yàn)。
7. 三軸孔隙水壓試驗(yàn)。
8. 全波形聲發(fā)射試驗(yàn)。
9. 高溫(低溫)環(huán)境下三軸試驗(yàn)。
10. 巖石單軸、三軸蠕變?cè)囼?yàn)。
11. 壓力室配有徑向和軸向變形測(cè)量引線(xiàn)。
12. 自平衡式結(jié)構(gòu)的壓力室可在試驗(yàn)過(guò)程中保持設(shè)定的圍壓值不變。
13. 測(cè)量系統(tǒng)具有自動(dòng)調(diào)零、自動(dòng)標(biāo)定、連續(xù)全程測(cè)量不分檔的特點(diǎn)。
14. 可進(jìn)行試驗(yàn)力、變形、位移等速率控制并保持。具有超載自動(dòng)保護(hù)功能。
15. 無(wú)級(jí)調(diào)速,力、位移、軸向和徑向變形，各種控制方式可在試驗(yàn)過(guò)程中任意平滑切換。
16. 曲線(xiàn)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及曲線(xiàn)放大，在試驗(yàn)過(guò)程中可切換顯示六種試驗(yàn)曲線(xiàn)。
17. 可自行設(shè)置控制參數(shù), 實(shí)現(xiàn)程序自動(dòng)運(yùn)行，可進(jìn)行斜波、三角波、梯形波等低周循環(huán)及用戶(hù)設(shè)計(jì)的各種組合程序波形試驗(yàn)。
18. 整機(jī)連續(xù)、穩(wěn)定工作時(shí)間不少于1,000小時(shí)。
主要特點(diǎn)：
1. 一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制完成多種試驗(yàn)過(guò)程，操作均由鍵盤(pán)及鼠標(biāo)來(lái)完成，并保留手動(dòng)加荷。
2. 測(cè)量、控制系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)總線(xiàn)設(shè)計(jì)。即以工業(yè)控制計(jì)算機(jī)為內(nèi)核制造，其運(yùn)算速度、控制精度、軟件功能、可靠性均能與計(jì)算機(jī)匹配達(dá)到最佳效果，遠(yuǎn)領(lǐng)先于國(guó)內(nèi)以單片機(jī)為內(nèi)核產(chǎn)品，並優(yōu)于以386計(jì)算機(jī)為內(nèi)核的控制器。
3.試驗(yàn)軟件采用VC++語(yǔ)言編程，可在Windows2000\XP\NT操作系統(tǒng)下工作,功能強(qiáng)大。為方便擴(kuò)大軟件功能軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，可根據(jù)用戶(hù)需要填充各種軟件，擴(kuò)展功能。
4.采用先進(jìn)的數(shù)字式電液伺服比例閥作控制元件，抗污染能力強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期無(wú)故障運(yùn)行。
5.采用數(shù)字式脈沖調(diào)寬技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字式閉環(huán)伺服控制。
6.完整的數(shù)據(jù)庫(kù)軟件接口供用戶(hù)使用，軟件升級(jí)只須通過(guò)郵寄光盤(pán)或E-mail傳送即可。
7.完善的軟件自檢功能，提示發(fā)生故障之處，無(wú)須廠家現(xiàn)場(chǎng)維修，只須更換計(jì)算機(jī)內(nèi)相應(yīng)的功能卡即可，維護(hù)簡(jiǎn)單方便。
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機(jī) 型
技術(shù)參數(shù) |
TAW-3000kN |
TAW-2000kN |
TAW-1000kN |
TAW-600kN |
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最大軸向試驗(yàn)力(KN) |
3000 |
2000 |
1000 |
600(500) |
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最大剪切試驗(yàn)力(KN) |
1000 |
500 |
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試驗(yàn)力測(cè)量分辨率 |
1/200000 |
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試驗(yàn)力測(cè)量范圍 |
1-100%FS |
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試驗(yàn)力測(cè)量誤差 |
≤±1% |
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試驗(yàn)力控制精度 |
≤±0.1% |
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最大圍壓(WPa) |
100 |
60 |
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圍壓測(cè)量圍分辨率 |
1/200000 |
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圍壓測(cè)量范圍 |
2～100%FS |
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圍壓測(cè)量誤差 |
±2% |
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軸向活塞位移(mm) |
200 |
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剪切向活塞位移(mm) |
100 |
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位移測(cè)量誤差 |
≤±1% |
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變形測(cè)量分辨率 |
1/200000 |
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變形測(cè)量范圍 |
軸向0～10mm |
軸向0～8mm |
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徑向0～5mm |
徑向0～4mm |
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變形測(cè)量誤差 |
±0.5%FS |
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變形控制精度 |
≤±0.1% |
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最大孔隙水壓(Mpa) |
0～50 |
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孔隙水流量精度 |
±1% |
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溫度控制范圍 |
-40～200℃ |
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巖石試樣規(guī)格尺寸(mm) |
(φ50-φ100)×(100-250) |
(φ50-φ75)×(100-150) |
φ50×(100-125) | |
