巖石真三軸高溫高壓多場耦合試驗機

1、巖石真三軸高溫高壓多場耦合試驗機物資編碼、設備名稱、數(shù)量

物資編碼：

名    稱：微機控制巖石三軸多場耦合試驗系統(tǒng)

數(shù)    量：1套

2、技術要求

該設備具有完成常溫下巖石（軟巖）單軸壓縮全過程曲線試驗。完成高溫環(huán)境下巖石（軟巖）三軸壓縮全過程曲線試驗。單軸三軸環(huán)境下可完成聲發(fā)射測試試驗，完成常溫及高溫下巖石（軟巖）孔隙水滲流試驗。巖石單軸抗壓強度試驗（恒應力、恒應變、恒應力速率、恒應變速率、恒位移速率、單向循環(huán)等加載、保載、卸載等多環(huán)節(jié)的程序控制試驗）。測量系統(tǒng)具有調(diào)零、標定、連續(xù)全程測量不分檔、曲線坐標具有自適應行性。可進行試驗力、變形、位移等速率控制并保持，具有超載自動保護功能，當軸向變形、徑向變形、時間等參數(shù)達到極限值或預設置、試樣斷裂、油路阻塞和油溫過高時均可自動保護。無級調(diào)速、力、位移、軸向和徑向變形，各種控制方式可在試驗過程中任意平滑切換曲線、數(shù)據(jù)存儲及曲線放大、在試驗過程中可切換顯示各試驗曲線。自動測量、控制、數(shù)據(jù)采集、處理、繪制曲線并可以計算抗壓強度、圍壓、軸向變形、徑向變形、泊松比、彈性模量等

3、巖石真三軸高溫高壓多場耦合試驗機技術參數(shù)

系統(tǒng)主要由：軸壓動靜載控制系統(tǒng)、圍壓加載系統(tǒng)、孔壓滲流系統(tǒng)、高溫系統(tǒng)及聲發(fā)射系統(tǒng)等組成。試樣尺寸直徑50mm,高100mm；直徑75mm,高150mm；

3.1 軸壓加載主機框架(200噸框架)剛度≥10GN/m,由整體鑄造構(gòu)成門式框架、油缸活塞組件（加載油缸）、壓板等組成，加載油缸固定在下橫梁上，活塞向上對試樣施加試驗力；這種結(jié)構(gòu)形式最da限度的提高了試驗機的剛度，減小了試驗機的間隙，而且也使得試驗機的外型美觀。

3.1.1一體化自動升降扣壓防爆壓力室，提供詳細的壓力室防爆技術方案說明，無需擰螺栓或卡箍；壓力室耐壓壓力不小于100MPa。同時壓力室傳感器引線不少于18芯。壓力室加油和排油全部電腦操作，無需手動擰閥門。

3.2、軸向最da動靜載試驗力200KN-2000kN，有效測力范圍20kN-2000kN，頻率：0.01-5Hz，測力精度≤±0.5%，試驗力加載速度范圍0.01-20KN/s.

3.3 圍壓加載系統(tǒng)由三軸壓力室采用自平衡結(jié)構(gòu)，最da圍壓≥80Mpa，圍壓測量精度≤±0.5%FS，圍壓分辨率≤0.02MPa。圍壓加載速度范圍0.001～0.1Mpa/s。

3.4孔壓滲流系統(tǒng)：最da孔隙水壓：≥80MPa，壓力范圍：在最da試驗力的2%～100%范圍內(nèi)測量，精度：≦±0.5%FS，分辨率：≤0.02MPa，蓄水量：≥800ml；氣體滲流最da壓力25MPa,分辨率小于0.01MPa。

3.5高低溫系統(tǒng)：高溫系統(tǒng)是由加熱器溫控表、壓力室溫控表、加熱電路板、斷路器、加熱器、電源開關、加熱指示燈、電流表、加熱開關等組成，溫度范圍：室溫-70℃～200℃，溫度分辨率：≤0.1℃、溫度控制精度：±1℃。

3.6聲發(fā)射系統(tǒng)：配備至少8個高溫高壓聲發(fā)射器傳感器，諧振頻率50KHz，尺寸18*18mm，配套低噪聲信號線；

(1) 聲發(fā)射采樣精度：24位A/D精度、采樣速率：2.5Msps、聲發(fā)射通道數(shù)：8；

(2) 聲發(fā)射信號表征方式：特征參數(shù)、聲發(fā)射波形、原始波形流；

(3) 聲發(fā)射特征參數(shù)：到達時間、門檻、上升時間、幅度、持續(xù)時間、能量、振鈴計數(shù)、平均頻率、峰值頻率、RMS、ASL、持續(xù)時間、阻尼等；

(4) 前置放大器：內(nèi)置；

(5) 總線接口：千兆以太網(wǎng)；

(6) 本地存儲：數(shù)據(jù)存儲于電腦本地，大小取決于電腦硬盤；

(7) 外部220V供電；

(8) 聲發(fā)射系統(tǒng)軟件，wan美支持雙核和多核處理器，-增強的交互式圖形界面，用于實時聲發(fā)射信號采集/分析，包括： -用于16通道下的顯示/存儲/重放；多參數(shù)分析（圖）； -相關分析（圖）； -點圖/線圖/直方（柱狀）圖分析  ; -短時FFT圖顯示分析 ；-頻譜圖顯示分析； -參數(shù)結(jié)果及波形結(jié)果的ASCII格式輸出； -各種聲發(fā)射參數(shù)的統(tǒng)計分析功能；實現(xiàn)全波形的聲發(fā)射信號采集、顯示、存儲、回放，可實現(xiàn)聲發(fā)射幅度、振鈴計數(shù)、上升時間、到達時間、能量、持續(xù)時間、上升時間、ASL、RMS、峰值計數(shù)、鵬翔阻尼、外參數(shù)等多個特征參數(shù)，可設置多達22幅的波形圖、參數(shù)表，并且波形圖、參數(shù)表可相互關聯(lián)。對存儲的格式文件也擁有豐富的分析功能，為分析出的數(shù)據(jù)文件提供開放格式，參數(shù)數(shù)據(jù)可以導入到excel中，波形數(shù)據(jù)提供開放的文本格式以便用matlab進行后續(xù)分析。

存儲的格式文件擁有豐富的分析功能，波形數(shù)據(jù)提供開放的文本格式以便用matlab進行后續(xù)分析。

3.7引伸計圓形試樣引伸計：軸向變形0～10mm,徑向變形0～5mm,測量分辨率≤0.001mm  測量精度±0.1% FS，數(shù)量至少3只。（垂直2只，環(huán)向1只）；

3.8位移傳感器量程0-100mm，主要測定軸向油缸位移和增壓缸位移，孔壓位移。測量精度<±0.1%FS測量分辨率≤ 0.001mm， 數(shù)量3只。

3.9 主控制器（一套）

1) 試驗過程可采用載荷，油缸位移，軸向和環(huán)向引伸計進行組合多速率多目標量，無沖擊復雜路徑控制；

2) 采用上下位機模式，非電腦PC板載控制器；為保證同一時域性，禁止采用多個控制器并聯(lián)的方式；控制器具有四核CPU頻率1.6GHz；內(nèi)存2GB；4GB存儲；高速USB2.0接口；雙以太網(wǎng)1Gbps通訊速率自適應RJ45網(wǎng)絡接口； 具有2個串口端口，其中1個串口連接油源PLC通訊，設置其控制壓力和流量。控制器能直接外接U盤，能將數(shù)據(jù)直接存儲在控制器外接設備中；同時數(shù)據(jù)也能同時存儲在電腦PC中。數(shù)據(jù)雙重保險，防止電腦死機和關機后，數(shù)據(jù)的丟失，從而保證數(shù)據(jù)的完整性和安全性。

3) 控制器具有主壓，圍壓，滲流，溫度4通道閉環(huán)控制速率同時20KHz；軟件最gao同步20KHz數(shù)據(jù)采集保存。軟件可根據(jù)實際連接數(shù)量任意選擇其中幾路進行采集保存。

4) 控制器帶有手動速度手柄調(diào)節(jié)油缸的位置，具有升降功能，同時具有兩檔速度可調(diào)，便于試件的安裝，可切換分別控制3只油缸。

5) 靜態(tài)控制精度0.2%，動態(tài)控制精度0.5%（10%FS-100%FS）。相位控制精度±1°。

3.10計算機與數(shù)據(jù)處理軟件

1）微機系統(tǒng)，配置內(nèi)容不低于： (INTEL i7-13700K CPU /32G-DDR4-3200內(nèi)存/1TSSD硬盤/NVIDIA Tesla V100-16GB)1臺。

2）軟件具有可編程試驗路徑功能（軟件由斜坡，保持，動態(tài)，掃頻四個命令階段組成），一個試驗可任意配置一個或者兩個以上油缸進行組合試驗。例如：主壓一個試驗先用位移加載，然后切換到應力加載，然后再切換到軸應變控制，最后破壞后可切換到環(huán)向應變控制；圍壓可先jin行壓力加載，再切換到位移加載，并且當主壓，圍壓任意一個階段到達后可自動觸發(fā)主壓，圍壓（保持階段時）進行下一階段，同時每個命令階段的數(shù)據(jù)保存速率可任意設置（最da20KHz）；路徑編譯完好后，可對編譯的路徑進行往復循環(huán)加載。

3）軸向應變可選擇兩只傳感器任意一只或者兩者平均值作為反饋控制功能。

4）同時軟件在每個階段(斜坡，保持，動態(tài)，掃頻)具有多種觸發(fā)模式，且每個階段可選擇不同的觸發(fā)模式；軸向通道具有無動作、軸應力觸發(fā)，軸位移觸發(fā)，軸向應變觸發(fā)，環(huán)向應變觸發(fā)，應力衰減觸發(fā)到下一階段功能，以及具有軸應力停止，軸位移停止，軸向應變停止，環(huán)向應變停止，應力衰減停止試驗共11種觸發(fā)模式；

5）動態(tài)加載時，軟件可按照波形個數(shù)進行連續(xù)存儲和間隔存儲，同時可存儲每個周期的應力/位移/應變的峰值和谷值。軟件可顯示所有路徑階段參數(shù)，同時軟件可高亮顯示當前試驗階段參數(shù)。

6）軟件在動態(tài)和掃頻加載時可自動調(diào)節(jié)PID參數(shù)功能，無需人為干預，即可自動補償波形誤差和相位誤差；全頻率（≤5Hz）范圍內(nèi)，從開始到完成調(diào)節(jié)（設備所規(guī)定的誤差范圍內(nèi)），整個調(diào)節(jié)過程可以在2秒內(nèi)完成（驗收時需提供啟用自動補償和不啟用自動補償對比）。

7）數(shù)據(jù)采集具有：時間線性，時間對數(shù)，應力變化，主缸位移變化，軸向變形1變化，軸向變形2變化，軸向平均變形變化，環(huán)向變形3變化，圍壓變化，圍缸位移變化，滲壓變化，滲缸位移，溫度變化共13種采集模式，而且每個控制階段可任意設置其中一種進行采集。

8）完成單軸試驗，三軸試驗，靜態(tài)和動態(tài)試驗,自定義路徑試驗等。

9）數(shù)據(jù)處理具有歷史數(shù)據(jù)查看，靜態(tài)數(shù)據(jù)處理，動態(tài)數(shù)據(jù)處理三個模塊；其中歷史數(shù)據(jù)查看：可回看已經(jīng)存儲的數(shù)據(jù)，可根據(jù)需要回看其中一段，局部放大縮小等功能，曲線的橫坐標和縱坐標根據(jù)需要任意切換成時間，力，位移，軸應變，徑應變等。靜態(tài)數(shù)據(jù)處理：可以截取曲線上的某一段進行數(shù)據(jù)擬合（擬合方法具有：最小二乘法，最小絕dui殘差，Bisquare三種方式）從而求出彈性模量E,泊松比；同時可求取最da強度一半時候的模量和泊松比。動態(tài)數(shù)據(jù)處理：可根據(jù)循環(huán)周期進行查看，可查看某一個周次下的力及應變數(shù)據(jù)，也可以連續(xù)從A到B周期的力和應變數(shù)據(jù)；根據(jù)zhi定的周期數(shù)據(jù)可以求出每個周期內(nèi)：當前動態(tài)周次，最da應力，最小應力，最da應變，最小應變，動彈性模量，動泊松比，動剪切模量，阻尼比系數(shù)。

3．11油源壓力最da23MPa,采用液壓齒輪油泵，流量最da60L/min, 采用PLC進行控制壓力和流量，可通過觸摸屏和主控制器串口通訊的方式設置流量和壓力，流量和壓力從15%-100%FS進行無級可調(diào)；