空心圆柱试验系统
空心圆柱试验系统
空心圆柱试验系统
空心圆柱试验系统
空心圆柱试验系统
空心圆柱试验系统
- 设备名称:
空心圆柱试验系统
- 型号:
空心扭剪仪
- 制造商:
德国APS-WILLE Geotechnik
产品介绍
  • 产品简介
  • 标准规范
  • 特点优势
  • 技术参数
  • 软件
  • 升级选项
产品简介

空心圆柱试验系统

德国wille多年来一直在制造和提供各种荷载/扭矩和频率范围内的各种电机或伺服液压加载系统, 能够满足用户试验不同大小试样的所有需求,而且试验系统为用户提供了很大的灵活性,使其可高精度运行复杂的试验,并且可以通过添加多种升级模块来配置所需的试验应用。高质量的作动器结合操作软件能够生成并施加不同类型的加载波形,例如正弦波、方波、三角波、矩形、斜坡信号以及用户定义波形。系统配有功能强大的动态控制器,高可达10KHz,分辨率 24 位,为我们在动态试验领域的设备提供了独特的功能。独特而灵活的软件以及高质量组件提供了使用设备和更好地运行试验的各种可能性。


这套高品质、坚固的多功能空心圆柱扭剪仪试验系统,帮助用户能够将旋转位移和扭矩施加到空心圆柱体土壤试样上。该模块化试验系统适用于静态和动态试验,并且可以模拟土壤试样中某一点的复杂荷载条件。如果将上下基座更换为实心基座,该系统还可以用作动三轴试验系统。能够控制低于 0.00001% 的轴向应变。


空心圆柱扭剪仪在电机系统中,轴向荷载和扭矩都从试样的底部施加。而在伺服液压设备中,轴向荷载/扭矩作动器位于上方。可控制三个主应力的大小和方向。例如,可以做以下试验的研究:

• 土壤试样的各向异性      • 主应力旋转的影响      • 中间主应力的影响


得益于功能强大的 GEOsys 软件,该系统可以通过在图形用户界面上进行结构化的 Windows 操作,是一套空心圆柱试验的较佳系统,可对复杂的用户定义的试验序列进行简单编程,从而用户能够在实验室中模拟真实的现场条件,在各种条件下进行试验,并通过应用各种应力/应变路径试验来研究所需条件下土壤的力学性能。

空心扭剪仪

主要配置

① 电机加载架 ( 轴向和扭转 )

② 三轴室

③ 传感器

④ 三轴室外壁升降装置

⑤ 用于反压的自动体积压力控制器(VPC)

⑥ 用于试样内腔和围压压力的自动压力控制器(APC)

⑦ 自动体变传感器

⑧ 动态控制器

⑨ 软件系统,可进行各种静态和循环试验


电机加载架

• 空心圆柱扭剪仪试验设备有一套实时电机驱动系统,用来加载轴向和扭转荷载。在此加载架中轴向和扭转荷载作动器位于加载架的底部,荷载从三轴室的底部施加。试样顶部预留操作空间,以方便试样或内部传感器等部件的安装。

• 加载架具有非常强的刚度,可承受高频率的周期性轴向和扭转荷载。具有三轴室外壁提升机构无需加载架或配重,用户可轻松安装试样、调整三轴室。功能强大的多功能GEOsys软件支持所有试验程序并且可以轻松执行所有试验。

• 控制面板上有主开关、紧急停止开关、启动按钮等。系统配有特殊的活塞结构在循环试验期间从三轴室中进出,以补偿受活塞运动变化引起的围压压力变化,从而实现了对动态轴之间的相位差的准确控制。内置编码器的电机直接测量轴向荷载和角度。

空心圆柱试验系统

液压加载架

• 该双柱式加载架设计用来对较大的试样进行试验,与电机系统相比,该试样需要更大的动态荷载和扭矩范围。

• 试验作动装置是双向低摩擦作动器,安装在上横梁上,加载架为刚性结构,刚度高、并且经过高精度对准,精心设计的工作高度,方便操作。

• 足够宽的柱间距,即使加上环境箱和加热炉,也能容纳 300mm 甚至 500mm 的大型三轴室。作动器位于上横梁,油源位于特殊的隔音罩中。

• 作动器及其所有附件均可装保护罩(如果需要)。调整横梁后, 可以手动将其固定在镀铬轴上。横梁可以移动并可锁定在所需的 高度上。

• 这一系列的加载架涵盖了各种荷载 / 扭矩。当您有任何新的试验应用需求时,我们都可以协助您配置系统以满足您的试验需求。

空心圆柱试验系统

液压源

• 液压动力系统,为加载系统和液压增压器提供稳定的液压压力,以满足试验系统的需求。

• 由于液压系统的动态性能取决于输入的油流量和油缸中 的压力,因此提供了各种流量的液压源以满足您的试验所需的动态性能。所有部件均安装方便且易于检修。

• 液压动力系统的主要特点是它们提供了与需求相关的流量和压力控制,可在 210、280 或 340Bar 稳 定压力下输送给后续装置。设备可以安装于加载架旁边或分开一定的距离。

• 水冷热交换器或风冷热交换器控制液压油温度。当液压油温度超过预设值时,温度开关会保护性关闭液压源, 前面板上有指示灯指示温度超限。

• 可应要求提供闭环再冷却器系统(用于水冷却的冷却系统),并可将其集成到一起。

• 液压源组成:循环冷水机,减少冷却用水;风冷系统

空心圆柱试验系统

三轴室

该系列应力路径三轴室设计用于静态和动态土力学试验,试验直径从38mm到150mm,长度、直径比至少为2的圆柱体土样在三轴条件下的性能。这个系列的三轴室涵盖了岩土实验室所需的三轴试验范围。

 伺服电机控制动三轴试验系统

主要特点

• 适合动静态三轴试验

• 不锈钢低摩擦加载杆

• 上帽和底座可更换,适应不同尺寸的试样

• 重量轻

• 透明外壁

• 内置或外置杆

• 安装了排气阀,方便冲刷和排气

• 耐压线缆过孔,便于安装内置传感器


非胶结材料试样制备装置(如砂样)

非胶结材料试样制备装置传感器、带有夹紧装置的分离式试样架,用于控制试样外部尺寸、可拆分内成型器,控制试样内腔尺寸、试样外部膜 10 个、试样内腔膜10 个、10 套试样O形圈、O型圈撑开环


非胶结材料试样制备装置

适用于修整外径和内径的切土器、试样外部膜 10 个、试样内腔膜 10 个、10 套试样 O 形圈

空心圆柱试验系统

传感器:根据用户的系统配置或试验要求,可以选择使用多种传感器

• 外部荷载传感器,用来测量轴向荷载

• 外部扭矩计,用来测量扭矩

• 组合式潜水轴向和扭矩传感器,可直接在三轴室内的试样上测量法向力和扭矩,以消除加载轴摩擦对测量的影响。

• 带有安装块和信号调节器的轴向位移传感器,用来测量轴向位移

• 测量试样内腔和外围压的压力传感器

• 非接触式高精度角位移传感器

• 偏转范围为±45°的角位移传感器(用于大剪切应变测量)

• ± 2,5 mm 范围的非接触式位移传感器(用于小剪切应变测量)


静态压力控制系统( 内室 / 外室 / 反压)

空心圆柱试验系统需要压力控制器来控制试样内腔压力、外围压和反压三个压力。可以根据不同压力下的试验应用,实验室实用程序和技术要求,针对不同的应用(例如使用两种全自动系统并通过电脑控制,可以轻松地以高精度执行诸如饱和度、应力/应变路径、磁导率、K0 等高质量试验。


A) 气压控制器 (APC)

该系列的标准配置包括产生气压(例如围压和孔压)的一个气压控制器(APC),作为将气压转换为液压的一套气压水压转换囊和一个自动水量测量装置以测量体积变化。全自动系统,通过PC和专用软件进行控制。

工作压力: 可达2MPa

输出压力通道数 : 2个,控制围压和反压 (可升级到3个,用来做非饱土试验)


B) 体积压力控制器 (VPC)

该配置包括两个用于施加反压和围压的体积压力控制器。采用注射式无脉冲泵,可准确产生和调节压力,并针对不同的测试要求在各种范围内提供准确的流量控制。

体积压力控制器的控制可以通过使用触摸面板或通过PC和专用软件轻松完成,非常方便且易于操作。

伺服电机控制静三轴试验系统     伺服电机控制静三轴试验系统            

数据采集系统

数字高速高分辨率可扩展实时控制和数据采集系统,24位分辨率,高达10KHz 的控制和数据采集。动态控制器适用于电机控制系统和液压控制系统。可驱动±10V的液压设备,能够采集各种传感器的信号,例如荷载传感器、LVDT、应变计、引伸计、热电偶等。

控制器功能强大,允许通过智能传感器插头对测量传感器和控制参数进行模块化设计,模块可存储校准参数,因此可以根据应用灵活使用。

电机控制动三轴试验系统    电机控制动三轴试验系统

主要特点

• 多达32个低噪声闭环控制通道,用于静态和动态试验

• 每个轴24位分辨率(例如,力、位移、压力、应变等)

• 具有数字控制器参数设置和所有控制功能之间的无扰切换

• 所有控制功能之间平滑转换

• 完整、同步传输数据,无任何数据丢失

• 数字可调控制器参数(PID 参数)

• 简单灵活的试验或设定点参数调整

• 外部连接的I / 0处理

• 使用电脑软件进行配置和设置

标准规范

• JGS 0511-2009

• JGS 0543

• ASTM

特点优势

• 静荷载和循环荷载

• 电机或伺服液压加载

• 用于中空或实心圆柱体试样

• 电机系统,高达 25KN-10Hz / 200 Nm

• 伺服液压系统,高达 100KN-100Hz / 600 Nm

• 试样尺寸外径可至 300mm

• 包含不同试验模块的软件,例如饱和、固结、应力路径、单调剪切、动态剪切、平面应变、简单剪切试验等

• 具备三轴室外壁升降装置,可以轻松安装试样

• 以太网连接,可将数据快速传输到电脑

• 多种升级选项,例如非饱和、动态内部 / 外部围压、弯曲元件、较高压力的三轴室等

• 可以给试样提供不同类型的加载波形,例如正弦波、方波、三角波、矩形和用户定义的波形(Premium 版本)

• 通过带有控制软件的电脑直接操作设备(使用通讯协议)

• 高速动态控制器,用于监视测量值和控制试验程序(2,5KHz 或 10 KHz,24 位)


亮点

• 可用作循环三轴试验系统

• 清洁,环保

• 低噪静音系统

• 无需在机架上施加气压

• 维护费用低

• 符合CE规范

• 易于使用

• 提供够多年更换的备件或零件

• 紧凑的设计,按需轻松安置

• 多种升级选项

• 包含所有试验模块的完整软件 


优势

• 荷载、扭矩、压力和试样尺寸的灵活性

• 试样安装简便

• 在实验室不需要其他基础设施

• 先进的动态控制器,最高10kHz、32个通道

• 高级软件包含所有试验模块

• 标准波形和用户定义的波形

• 与电脑通过以太网连接,实现快速数据传输

• 不同试样尺寸和试验条件下的各种三轴室 

• 适用于应变很小的试验

• 提供电机和伺服液压两种配置

技术参数
项目参数指标
加载架类型电机/伺服液压
轴向载荷5~ 150 kN
动态轴向载荷5~ 150 kN
加载频率2、5、10、20或100 Hz
扭转载荷

可定制   注:可根据要求提供轴向和扭转载荷的任何组合

试样尺寸

高度 / 外部 / 内部

140 / Ø 70  / Ø 30

200 / Ø100  /Ø 60(18mm壁厚)

100 / Ø 100 / Ø 60

300 / Ø 150 / Ø 75

400 / Ø 200 / Ø 100

600 / Ø 300 / Ø 150


软件

GEOSYS 试验软件

系统由GEOsys软件进行控制,软件按每个客户的配置进行了特定的设置。软件按照预设的试验方法控制系统并采集测试数据。GEOsys 是 Windows 版多功能模块化控制和数据采集软件。通过图形用户界面上的结构化 Windows 指令对复杂的用户可编辑的试验序列进行简单的编程。

GEOsys 利用灵活的可编程系统来控制试验设备,以协调各种试验操作。灵活的操作面板提供了用于配置设备的工具,用于执行加载过程的编辑器以及用于数据分析、显示和日志的功能。

该软件支持试验环境的模块化结构,从而实现灵活的配置,满足用户特定的需求。该软件的重要关键功能是,用户可以通过图形化用户界面,使用结构化的视窗操作,简单、自主地编辑标准或复杂试验序列。Geosys软件拥有强大的功能,它不仅与我们的产品兼容,而且还可以与其他制造商的硬件一起使用,从而为类似或更高标准的硬件提供数据采集和过程控制。

应力路径三轴仪

主要特点

• 独特的平台,可以执行所有满足用户需求的动态和静态试验,无论是土壤、沥青、岩石还是其他相关的建筑材料

• 控制和数据采集软件

• 实时、同步、闭环控制所有连接的执行机构

• 可编程试验序列控制和公式编辑器(升级版)

• 使用并行配置通道,为每个通道提供完整的实时数据采集和闭环控制

• 灵活且用户友好

• 同类厂商的配套功能

• 有关 ASCII 数据转换的选项

• 即使在运行过程中,也可以对 PID 参数进行调整,以适应材料的变化来优化参数

• 用户角色分为管理、服务、开发人员、实验室助手,方便管理,减少出错的几率

• 与 OS 平台无关的软件(例如 WINDOWS、LINUX 或 MAC OSX)

• 用户可在图形用户界面上,通过结构化的视窗操作,简单、自主地编程标准试验或复杂试验序列

• 任意数量的通道或设备,同步且单独的实时、闭环控制,例如轴向荷载、围压、孔隙水压力以及孔隙气压等

• 管理用户配置的硬件、传感器、计算结果等

• 多语言:中文、英语、德语、俄语、波兰语等


空心圆柱试验模块

GEOsys专为材料试验中的所有试验应用场合设计,闭环控制静态和动态试验,如应力控制、应变控制、应力路径、循环 加载、正弦波、矩形、三角形和自定义波等加载方式。控制和数据采集软件,还具有根据 ASTM 或 BS 试验方法或其他规范标准运行试验的不同模块。下面列出的某 些试验需要可选配的硬件。根据客户的要求,随主要软件一起提供一套或几套模块,如:

• 数据采集:处理和设备管理(DPD)模块 此基本模块定义了初始试样的几何形状以及试样参数、项目信息、采集速率、初始参数设置、记录类型(例如 ASCII)等, 此模块中没有任何试验控制的内容。

• 饱和模块:该模块包括通过控制试样围压和反压直至试样达到饱和的各向同性饱和

△ 反压随体积的变化 △ 饱和度随围压的变化

B 值检测模块:△ 封闭反压阀,施加围压,观察孔隙水压变化,以检查 B 值(封闭系统中孔隙水压力的增加) △ 围压变大,测 B 值

• 固结模块:固结阶段包括各向同性、各向异性和可选的膨胀或 K0 模式

△ 各向同性固结: 软件会自动将相同的垂直应力和围压值加载到试样上

△ 各向异性固结: 软件将自动将垂直应力和围压加载到试样上

空心扭剪仪

可选项

• 膨胀模块

• K0- 试验模块:通过软件对围压和垂直应力进行编辑,径向变形保持不变。结果,试样的接触表面积将在固结阶段保持恒定,这可以通 过两种方法完成:

1. 通过直接测量方法在试样上安装圆周传感器 2. 通过间接测量法,利用试样体积变化和高度(三轴室体积变化)来测量

• 渗透性试验模块:△ 定水头渗透试验 △ 变水头渗透试验

• 应力路径控制试验模块:△ b,α 和 q

空心扭剪仪

• 静态加载阶段:△ 轴向应力控制剪切 △ 轴向应变控制剪切 △ 扭转应力控制的剪切 △ 扭转应变控制剪切 △ 复杂的控制加载

• 非饱和土试验模块:△ 通过轴控制方法使用轴平移方法技术(ATT)的非饱和试验模块

• 循环加载阶段:△ 应力控制循环轴向加载 △ 应变控制循环轴向加载 △ 应力控制旋转循环加载 △ 应变控制旋转循环加载 △ 耦合加载循环,旋转 - 轴向 △ 循环加载,扭转 - 轴向

• 简单剪切(扭剪=0):△ 静态简单剪切 △ 循环简单剪切

• 平面应变(扭剪=0)

• 加载模块:△ 可以施加不同类型的波形,例如正弦波、方波、三角波、矩形、斜坡信号和用户定义的波形 △ 动态斜坡

• 温控三轴试验:△ 冻融试验 △ 温度梯度试验

• 循环围压 / 反压模块:△ 循环加载围压 △ 循环加载反压 △ 以一定相差设定循环轴向压力与循环围压


典型试验结果

空心扭剪仪

轴向应力应变

空心扭剪仪

轴向和扭剪同时加载


空心扭剪仪

位移曲线


空心扭剪仪

剪切应力应变

空心扭剪仪

扭剪和轴向力同时动态加载

空心扭剪仪

升级选项

• 三轴室外壁升降装置:可以增配三轴室外壁升降装置,可以加快试样安装过程,减少试验花费的时间。而且不再需要额外的起重机或者配重系统。 请注意,此项升级需要在工厂完成。

空心扭剪仪

• 动态围压和反压系统:动态体积压力控制器是一种高精度的电机或伺服液压闭环控 制压力系统,可调节循环压力并在各种范围内为不同应用提供准确的流量控制,例如:动态三轴试验系统的围压或反压,也可用于消除使用不带平衡系统的三轴室的动态试验对恒定围压的影响。体积压力控制器可以施加高达4000kPa的压力,并具有高达1000ml的体积变化量,工作频率范围高达10Hz。软件也支持将系统升级为循环围压和反压模块,从而三轴试验可以与此功能一起运行。

电机控制动三轴试验系统

• 非饱和土组件:通过增配一些硬件,系统可升级为非饱和土试验系统。 根据所选的试样及试验方法的不同,加配的附件可能会有所不同。例如, 陶土板、气压控制器(APC)、非饱和土力学软件模块等。

电机控制动三轴试验系统

• 局部应变测量装置:三轴试验系统有各种类型,可以改进为使用内置传感器来测量荷载、轴向变形和径向变形。升级后可以获得更准确的数据。建议使用环向测量装置进行K0试验。

电机控制动三轴试验系统

• 弯曲元试验系统:三轴试验系统能够轻松添加弯曲元试验装置,并通过其附件进行弯曲元试验。压电元件可轻松安装在试样的上帽和底座内,以执行弯曲元试验或压缩波波速试验。现有的三轴室设计之初就考虑了增加压电传感器,而无需对三轴室进行任何额外的升级。可更换的弯曲元组件可用于35mm至150mm的任何试样,并设计完全兼容三轴试验设备,并可用于其他系统,例如共振柱试验系统、固结仪、简单剪切试验系统或标准剪切试验系统集成弯曲元,可用于纵向和横向试验,以便在不同的传播方向上进行 S 波和 P 波试验。

电机控制动三轴试验系统

• 无气水生产系统:这台设计紧凑的装置可制作气体含量非常低的无气水,从而进行各种试验,不同型号容量从20升到60升不等。

电机控制动三轴试验系统

• 温控系统:三轴试验系统根据试验类型,可以升级为在温度控制下进行试验,可定制多种温度范围,-25℃至+200℃。此升级项需要增配多种附件/组件,取决于主系统,包括硬件和软件。温度控制系统也可以通过电脑控制,可以执行任何种类的温度试验程序。

空心圆柱试验系统