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設備名稱:巖石直剪試驗系統

制  造  商:德國APS-WILLE Geotechnik





巖石直剪試驗儀

德國wille 巖石直剪試驗系統


德國wille巖石直剪試驗儀系統由加載框架、直剪試驗組件、伺服液壓動力源、高級數字控制器和用于控制測試的軟件組成。 位于剪切箱中的試件將同時受到由軟件控制的法向和剪切應力的加載。所有的力和位移都由先進的傳感器采集得到,可確定圓柱形、棱柱形、立方體或不規則形狀片段的各種尺寸試件的剪切強度。


巖石直剪試驗儀系統旨在確定完整或有節理的巖石或混凝土試件的剪切強度。巖石直剪儀可以測試圓柱形、棱柱形、立方體或不規則形狀的各種尺寸的巖樣。 閉環伺服控制剪切裝置包括:一個特殊的框架結構,由兩個分別產生垂直力和剪切力的剛性框架組成,特殊的配置組合避免了摩擦和扭矩。

德國wille巖石直剪儀系統包括一個液壓站,結合兩個獨立的閥門系統、兩個獨立的控制器和兩個低摩擦液壓缸。 剪切盒包括由直線軸承引導的不會傾斜的自由上下剪切架、固定的上剪切架和導向的加載作動器。整個系統完全自動化,并由靈活且可編程的 GEOsys 軟件控制。 可提供各種傳感器、變送器、剪切盒和實驗選項。


產品特點

▍ 高強度的堅固結構架適用于對巖石、滑動面和建筑材料進行精確的巖石直剪試驗

▍ 高精度力傳感器用于測量和控制剪切應力和法相應力(可選的)

▍ 包括用于測量剪切應變率(和閉環控制)的水平位移傳感器和用于測量軸向變形的垂直位移傳感器

▍ 剪切箱包括由直線軸承引導的可傾斜的自由上下剪切架、固定的上剪切架和導向負載活塞

▍ 易于試件安裝和清潔,帶有前安全門的透明測試區防護裝置

▍ 圓柱形、棱柱形、立方體或不規則形狀和不同尺寸的各種試件

▍ 高速動態控制器(2.5 kHz 或 10 kHz),用于監測測量值和閉環控制,例如荷載、位移、位置

巖石直剪儀系統能夠應用不同的應力路徑或應變率測試

▍ 具有高品質噪音保護和應急功能的液壓源

▍ 數字設置的PID控制參數,可優化和調整測試參數

▍ 具有縮放和凍結功能的實時圖形軟件,可隨時打印


亮點

優勢

可升級選項

?高剛度加載框架和剪切臺
?符合CE規范
?直接集成在液壓缸上的具有高精度的位移傳感器
?不需要額外的實驗室基礎設施
?提供加長的機械或電氣的連接件
?可適用于不同的試件形狀和尺寸
?可提供水冷或風冷的液壓動力單元
?方便工作的高度

?閉環控制應力應變
?低噪音伺服液壓源,可采用水冷或風冷方式
?高達 10kHz 的高級動態控制器
?不同的升級選項
?量身定制的設備,涵蓋各種技術規格
?精確/可重復的結果
?以太網線連接到 PC 進行數據分析
?對完整或自然破裂的巖石標本進行測試
?適用于所有試驗的專用軟件

?溫度控制升級,實現低溫或高溫
?不同的應力量程
?不同的樣本尺寸
?三軸測試設置
?結合聲發射測量 p 波和 s 波
?單軸壓縮測試包
?動態加載法向荷載和剪切荷載

軟件測試系統通過 GEOsys 軟件控制,根據客戶訂購的設備參數單獨進行設置。 該軟件操作系統根據每個不同的測試的進行數據采集。

安全功能?緊急停止:在機器和控制臺上提供實體的緊急停止按鈕,用于停止和隔離機器  ?系統能夠安全關閉和/或在軟件里提示:負載限制、位移限制、應變限制

試驗方法:?直接剪切試驗  ?三軸測試  ?超聲波檢測  ?溫控測試條件  ?聲發射測試

巖石直剪試驗儀

主要配置

① 高剛度加載架
② 法相荷載作動器
③ 法相荷載傳感器
④ 剪切盒(上盒和下盒),和LVDT位移傳感器
⑤ 鎖定球座
⑥ 伺服液壓動力源
⑦ 剪切作動器
⑧ 高剛度框架
⑨ 剪切盒的直線導軌和滑車
說明:高級高速控制器和軟件 (圖片里未顯示)


直剪架
高剛性框架,由4個鋼柱和兩個用于垂直力和剪切力的作動器器組成,特殊配置組合以避免摩擦和扭矩,用于測定巖石試件、混凝土以及任何固體材料的剪切強度和蠕變特性。
該設備適用于圓柱形、棱柱形或不規則形狀的固體或不連續巖芯。該系統使用兩個獨立的伺服液壓執行器,以盡可能高的精度向試件施加軸向和剪切荷載。極其精確的伺服閥允許獨立的剪切速率,并使系統具有對荷載、位移、位置和體積或流量選項的高速閉環控制。該系統能夠進行不同的應力路徑或應變率的測試。
作動器集成位移傳感器,用于全量程精確控制位置和速度的測量。

巖石直剪試驗儀

剪切作動器是閉環伺服控制的不同量程的雙作用(推/拉)油缸。它與剪切盒牢固連接,位于直線軸承導軌上,便于移動進行試件設置,并減少測試過程中水平方向的摩擦。
安裝在滑動軸承上的法向荷載反力架,以最大限度地減少水平摩擦,同時在整個剪切位移過程中保持法向載荷垂直。


傳感器
不同類型和范圍的高質量傳感器可用于測量閉環系統控制的變形和位移,例如:軸向位移傳感器、水平位移傳感器、高精度軸向荷載傳感器、高精度剪切荷載傳感器


荷載傳感器
德國wille有各種能夠滿足您測試要求并用于巖石直剪儀設備中的法向力和剪切力的精密測量的荷載傳感器。 所有荷載傳感器均在工廠進行了全量程校準,校準單位為kN。 外部荷載傳感器可以提供各種量程,最高可達法向力或剪切力的最大負載能力。

▍ 測量范圍:高達1000 kN
▍ 荷載分辨率:0.1 kN(經過放大器)
▍ 精度:0.1%
▍ 過負荷:150%
▍ 工作溫度:室溫


位移測量
剪切盒的剪切位移和法向位移可由多個LVDT記錄,可根據用戶要求配置不同數量。 垂直位移通過位于剪切盒側面(互差90度)的 4 個 LVDT 測量,并測量法向位移、俯仰和滾轉。 剪切位移 LVDT可直接連接到下剪切箱的兩個數字,測量法向位移、剪脹力、剪切位移和旋轉(如果允許),通常具有高達±25mm的短行程,并在工廠進行全量程工廠校準,校準單位為毫米。


剪切盒
剪切箱由一個由直線軸承引導的可傾斜的自由上下剪切架、一個固定的上剪切架和一個導向負載活塞組成。有多種可用尺寸,最大300x300mm或直徑300mm,(剪切盒可根據需要更換)。矩形剪切盒可以使用特殊夾具來適用于較小的試件。
剪切盒上部是固定的,下部可移動,安裝在直線導軌軸承上,最大限度地減少水平方向的摩擦。 剪切盒上部連接到球形座壓板,具有鎖定機構,以防止任何剪切平面的旋轉。 如果需要,它還可以根據要求在橫滾軸和俯仰軸中的一個或兩個軸上配置可使剪切平面旋轉。交付包括:
● 上部剪切盒鎖緊鉗  300x300x150mm
● 下部剪切盒鎖緊鉗 300x300x150mm
● 軸向荷載承壓板
● 用于剪力架高度補償和減縮的安裝適配器
注意:可提供根據要求的試件尺寸進行定制


試件準備附件
巖石直剪試驗儀系統隨機附帶專用工具,可快速輕松地操作剪切盒(安裝和拆卸)。 剪切盒的試件制備和組裝在我們的用戶手冊中有詳細說明。 此外,我們熟練的工程師能夠在您的實驗室進行詳細的演示。 可根據要求提供適用于各種試件尺寸的試件制備附件和設備,包括:鉆芯機、巖石鋸、研磨機等。

巖石直剪試驗儀

技術參數

加壓類型

伺服液壓

法相/剪切荷載

100kN/100kN,200kN/200kN,450kN/250kN,1000kN/500kN

最大剪切位移

100mm

最小速率

0.01mm/min

最大速率

90 mm/min

作動器行程

25mm 100 mm (+/-50 mm)

荷載精度

0.1% F.S

循環加載

可按需定

試件尺寸

300x300,200x200,150x150 可按需定制適合尺寸


液壓動力源
液壓動力單元系列為執行器、液壓增壓器和伺服液壓試驗機提供平穩的液壓流體,以滿足測試系統需求。
由于液壓系統的動態性能取決于輸入油流量和油缸內的壓力,因此我們提供寬泛的流量范圍以滿足您的動態試驗需求。 所有組件都安裝方便,易于操作。
液壓動力源的一個關鍵特點是它們提供符合需求的流量控制,可以提供210bar、280bar 或 340bar 的恒壓。 它們可以置于加載架旁邊,也可遠離加載架。
油水換熱器或空氣換熱器可控制液壓油的溫度。 當溫度超過預設值時,溫度開關會關閉液壓動力單元,前面板上的指示燈體現溫度水平。
可按要求提供閉環冷卻設備(適于油水換熱器),并可集成到設備中。

主要特點

▍ 產生平穩的液壓流體,不會出現壓力尖峰
▍ 流速范圍從 3.8 LPM 到 54 LPM
▍ 使用特殊隔音罩以降低噪音水平
▍ 自動可變流量/恒壓
▍ 電源操作鍵位于前面板,也可作為附加選項進行遙控操作
▍ 設備上有實體的緊急停止按鈕
▍ 最高溫度保護(限制)
▍ 熱恒溫調節閥確保最小用水量
▍ 安靜的內置齒輪泵,具有恒定的供油量
▍ 帶電氣安全模式的電機功率指示
▍ 可提供控制軟件

▍ 各種油箱容量

▍ 使用壽命長

▍ 整個液壓源包括:高壓伺服閥、熱交換器、液壓油加注口、液壓軟管組(標準長度)、油濾清器、油壓和/或液位計、溫度指示器、緊急停止按鈕、多重隔振、靜音內置齒輪泵、泄壓閥

選配:●循環水系統(冷水機),減少冷卻水用量  ●提供風冷和水冷兩種類型


前面板布局

指示燈:主開關、緊急停止、“開始”、“啟動”(指示燈)、重置、壓力表、油濾(臟)、油位低(閃爍)、油溫高(閃爍)、電機溫度:油泵電機過載、急停:按下急停按鈕后亮起


空氣冷卻方式
空氣冷卻方法使用大型風扇,迫使冷空氣通過散熱器的葉片,從而快速有效地降低熱油的溫度。 熱油在散熱器中循環冷卻,重新恢復工作狀態。 對于大流量的電源組,風扇必須產生足夠量的冷空氣或建議使用水冷方式。

水冷方式
在這種方法中,使用冷卻水來降低油的溫度,使其達到工作溫度條件。 必須根據液壓源的功率,正確計算冷水的流量,以提供最佳的制冷性能。 采用水冷方式裝置的噪音水平要優于風冷方式。 例如,流量為7LPM的液壓源,水冷方式的噪音水平為51db,非常安靜,而風冷方式為62db(該值以1米距離為單位測量)。


數字控制器

數字高速高分辨率可擴展實時控制和數據采集系統,24位分辨率,高達10KHz的控制和數據采集。動態控制器適用于電機控制系統和液 壓控制系統。可驅動 ±10 V 的液壓設備,能夠采集各種傳感器的信號,例如荷載傳感器、LVDT、應變計、引伸計、百姓彩票等。 控制器功能強大,允許通過智能傳感器插頭對測量傳感器和控制參數進行模塊化設計,模塊可存儲校準參數,因此可以根據應用靈活使用。


產品特點

▍ 多達 32 個低噪聲閉環控制通道,用于靜態和動態試驗

▍ 每個軸 24 位分辨率(例如,力、位移、壓力、應變等)

▍ 具有數字控制器參數設置和所有控制功能之間的無擾切換

▍ 所有控制功能之間平滑轉換

▍ 完整、同步傳輸數據,無任何數據丟失

▍ 數字可調控制器參數(PID 參數)

▍ 簡單靈活的試驗或設定點參數調整

▍ 外部連接的 I / 0 處理

▍ 使用電腦軟件進行配置和設置


GEOSYS 試驗軟件

GEOsys 是 Windows 下的多功能模塊化控制和數據采集軟件。用戶可以通過圖形界面上的結構化 Windows 指令對復雜 的用戶自定義試驗序列進行簡單編程。

GEOsys 利用靈活的可編程系統來控制協調各種試驗流程的試驗設備。靈活的操作面板提供了用于配置硬件設備的工具、 用于執行加載程序的編輯器以及分析、仿真和數據存儲功能。

該軟件支持試驗環境的模塊化結構,從而實現靈活的配置,滿足用戶的特定要求。 該軟件的重要關鍵特性是,用戶可以通過圖形界面使用結構化的 Windows 操作簡單而自由地編寫標準或復雜的試驗序列。

Geosys 軟件擁有強大的功能,它 不僅與我們的產品兼容,而且還可 以與其他制造商的硬件一起使用, 為類似或更高標準的硬件提供數據 采集和試驗控制。

產品特點

▍ 滿足所有試驗需求的獨特試驗平臺,無論是土力學試驗、瀝青、巖石還是其他的動態和靜態試驗

▍ 控制和數據采集軟件

▍ 同步所有動態作動器

▍ 自由可編程的試驗序列控制和公式編輯器(升級版)

▍ 使用真正的并行配置通道對每個通道進行完整的實時數據采集和閉環控制

▍ 靈活且用戶友好

▍ 支持同類廠商功能 ASCII 數據轉換選項

▍ PID 參數的設置(參數優化或調整取決于材料)

▍ 易于管理的用戶角色(系統管理員、服務人員、試驗開發人員、實驗員)——減少出錯的可能性

▍ 獨立于操作系統平臺的軟件,例如適用于 WINDOWS、LINUX 或 MAC OSX 等

▍ 用戶可以通過圖形界面使用結構化的 Windows 操作,簡單而自由地編程標準或復雜的試驗序列

▍ 適用于多達任意數量的同步且獨立的實時、閉環控制通道、機器或試驗設備,例如軸向載荷、圍壓、孔隙水壓、孔隙氣壓等

▍ 硬件組件的管理,自定義測量值計算

▍ 語言:英語、德語、俄語、中文、波蘭語等


直剪試驗模塊
GEOsys專為閉環控制的靜態和動態試驗而設計,適用于材料試驗中的所有試驗應用,例如應力控制、應變控制、應力路徑、循環。可加載正弦波、矩形、三角波和自定義波等任何類型的波形。控制和數據采集軟件,還具有根據ASTM或ISRM或其他標準運行試驗的不同模塊。
直剪模塊可運行常規剪切試驗、殘余和增量測試。 它還可以在多個水平的法向應力和不同的剪切變形率下運行單級或多級剪切測試。

直剪試驗系統根據 ASTM D5607-08 標準進行工作,可施加恒定法向荷載(CNL)、恒定法向應力 (CNS) 和恒定法向剛度。

下面這些機械參數可由系統測量獲得:
峰值和殘余剪切強度
內摩擦角
表觀凝聚力
剪脹角
法向剛度
剪切剛度


在試驗后和試驗期間,可以隨時使用模擬量和運行狀態顯示,以及帶有縮放和凍結功能的實時圖形打印輸出。 以下是常規直剪試驗的示例:
剪切應力(MPa) 對應 剪切位移(mm)
剪切位移 (mm) 對應 垂直位移 (mm)
剪切應力 (MPa) 與 法向應力 (MPa)

可自由編輯的軟件
該軟件的優勢在于其適用范圍,即使是沒有經驗的用戶也能在很短的時間內編寫復雜的測試過程。軟件具有在操作期間優化機器調節的可能性,任何調整的效果在圖中立即可見。PID控制參數可存儲為文件格式,因此在執行不同的測試程序時,均專門對該測試進行了的參數優化。所有測試程序都可以實時或更快地針對具有可定制行為的虛擬樣本輕松模擬和驗證。可以對標準測試模板進行客戶定制修改。


升級選項

溫度控制組件:直剪切試驗儀可升級,允許用戶以0.1°C的精度控制和監測從低溫到高溫。 溫度控制可以通過主軟件進行,低溫和高溫選項(-20℃至+100℃,精度< 0.1°C),隔熱部件可最大限度減少溫度損失。溫度傳感器直接測量試件溫度內部溫度傳感器進行閉環控制加熱在測試過程中同時監測溫度控制系統在測試過程中同時顯示設定值和實際值可編程功能/通過PC軟件實現完全自動化可自由編程測試期間所有控溫階段,如梯度增加或減少、恒溫或改變的功能。
超聲波測量系統:這是一個獨立的系統,由所需的電氣和機械硬件組成,例如信號調節器和脈沖發生器、超聲波速度和數據采集控制器、包括繼承了P波和S波(可選 S1 和 S2)超聲波傳感器的壓盤以及所需的軟件。軟件針對巖石試件的超聲波速度測量。 超聲波測量系統可用于高達 200°C 的溫度和高達 210 MPa 的壓力的環境。