1、微機(jī)控制巖石三軸多場(chǎng)耦合試驗(yàn)系統(tǒng)物資編碼、設(shè)備名稱、數(shù)量

物資編碼：

名    稱：微機(jī)控制巖石三軸多場(chǎng)耦合試驗(yàn)系統(tǒng)

數(shù)    量：1套

2、技術(shù)要求

該設(shè)備具有完成常溫下巖石（軟巖）單軸壓縮全過(guò)程曲線試驗(yàn)。完成高溫環(huán)境下巖石（軟巖）三軸壓縮全過(guò)程曲線試驗(yàn)。單軸三軸環(huán)境下可完成聲發(fā)射測(cè)試試驗(yàn)，完成常溫及高溫下巖石（軟巖）孔隙水滲流試驗(yàn)。巖石單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)（恒應(yīng)力、恒應(yīng)變、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、卸載等多環(huán)節(jié)的程序控制試驗(yàn)）。測(cè)量系統(tǒng)具有調(diào)零、標(biāo)定、連續(xù)全程測(cè)量不分檔、曲線坐標(biāo)具有自適應(yīng)行性。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，當(dāng)軸向變形、徑向變形、時(shí)間等參數(shù)達(dá)到極限值或預(yù)設(shè)置、試樣斷裂、油路阻塞和油溫過(guò)高時(shí)均可自動(dòng)保護(hù)。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)程中任意平滑切換曲線、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及曲線放大、在試驗(yàn)過(guò)程中可切換顯示各試驗(yàn)曲線。自動(dòng)測(cè)量、控制、數(shù)據(jù)采集、處理、繪制曲線并可以計(jì)算抗壓強(qiáng)度、圍壓、軸向變形、徑向變形、泊松比、彈性模量等

3、技術(shù)參數(shù)

系統(tǒng)主要由：軸壓動(dòng)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(jī)框架(200噸框架)剛度≥10GN/m,由整體鑄造構(gòu)成門(mén)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(duì)試樣施加試驗(yàn)力；這種結(jié)構(gòu)形式最大限度的提高了試驗(yàn)機(jī)的剛度，減小了試驗(yàn)機(jī)的間隙，而且也使得試驗(yàn)機(jī)的外型美觀。

3.1.1一體化自動(dòng)升降扣壓防爆壓力室，提供詳細(xì)的壓力室防爆技術(shù)方案說(shuō)明，無(wú)需擰螺栓或卡箍；壓力室耐壓壓力不小于100MPa。同時(shí)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(wú)需手動(dòng)擰閥門(mén)。

3.2、軸向最大動(dòng)靜載試驗(yàn)力200KN-2000kN，有效測(cè)力范圍20kN-2000kN，頻率：0.01-5Hz，測(cè)力精度≤±0.5%，試驗(yàn)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)，最大圍壓≥80Mpa，圍壓測(cè)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)：最大孔隙水壓：≥80MPa，壓力范圍：在最大試驗(yàn)力的2%～100%范圍內(nèi)測(cè)量，精度：≦±0.5%FS，分辨率：≤0.02MPa，蓄水量：≥800ml；氣體滲流最大壓力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(kāi)關(guān)、加熱指示燈、電流表、加熱開(kāi)關(guān)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(gè)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(hào)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(hào)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(dá)時(shí)間、門(mén)檻、上升時(shí)間、幅度、持續(xù)時(shí)間、能量、振鈴計(jì)數(shù)、平均頻率、峰值頻率、RMS、ASL、持續(xù)時(shí)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(chǔ)：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于電腦本地，大小取決于電腦硬盤(pán)；

(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(qiáng)的交互式圖形界面，用于實(shí)時(shí)聲發(fā)射信號(hào)采集/分析，包括： -用于16通道下的顯示/存儲(chǔ)/重放；多參數(shù)分析（圖）； -相關(guān)分析（圖）； -點(diǎn)圖/線圖/直方（柱狀）圖分析  ; -短時(shí)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(jì)分析功能；實(shí)現(xiàn)全波形的聲發(fā)射信號(hào)采集、顯示、存儲(chǔ)、回放，可實(shí)現(xiàn)聲發(fā)射幅度、振鈴計(jì)數(shù)、上升時(shí)間、到達(dá)時(shí)間、能量、持續(xù)時(shí)間、上升時(shí)間、ASL、RMS、峰值計(jì)數(shù)、鵬翔阻尼、外參數(shù)等多個(gè)特征參數(shù)，可設(shè)置多達(dá)22幅的波形圖、參數(shù)表，并且波形圖、參數(shù)表可相互關(guān)聯(lián)。對(duì)存儲(chǔ)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(kāi)放格式，參數(shù)數(shù)據(jù)可以導(dǎo)入到excel中，波形數(shù)據(jù)提供開(kāi)放的文本格式以便用matlab進(jìn)行后續(xù)分析。

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

3.7引伸計(jì)圓形試樣引伸計(jì)：軸向變形0～10mm,徑向變形0～5mm,測(cè)量分辨率≤0.001mm  測(cè)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(cè)定軸向油缸位移和增壓缸位移，孔壓位移。測(cè)量精度<±0.1%FS測(cè)量分辨率≤ 0.001mm， 數(shù)量3只。

3.9 主控制器（一套）

1) 試驗(yàn)過(guò)程可采用載荷，油缸位移，軸向和環(huán)向引伸計(jì)進(jìn)行組合多速率多目標(biāo)量，無(wú)沖擊復(fù)雜路徑控制；

2) 采用上下位機(jī)模式，非電腦PC板載控制器；為保證同一時(shí)域性，禁止采用多個(gè)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(chǔ)；高速USB2.0接口；雙以太網(wǎng)1Gbps通訊速率自適應(yīng)RJ45網(wǎng)絡(luò)接口； 具有2個(gè)串口端口，其中1個(gè)串口連接油源PLC通訊，設(shè)置其控制壓力和流量。控制器能直接外接U盤(pán)，能將數(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)在控制器外接設(shè)備中；同時(shí)數(shù)據(jù)也能同時(shí)存儲(chǔ)在電腦PC中。數(shù)據(jù)雙重保險(xiǎn)，防止電腦死機(jī)和關(guān)機(jī)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(shí)20KHz；軟件最高同步20KHz數(shù)據(jù)采集保存。軟件可根據(jù)實(shí)際連接數(shù)量任意選擇其中幾路進(jìn)行采集保存。

4) 控制器帶有手動(dòng)速度手柄調(diào)節(jié)油缸的位置，具有升降功能，同時(shí)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(dòng)態(tài)控制精度0.5%（10%FS-100%FS）。相位控制精度±1°。

3.10計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)處理軟件

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

2）軟件具有可編程試驗(yàn)路徑功能（軟件由斜坡，保持，動(dòng)態(tài)，掃頻四個(gè)命令階段組成），一個(gè)試驗(yàn)可任意配置一個(gè)或者兩個(gè)以上油缸進(jìn)行組合試驗(yàn)。例如：主壓一個(gè)試驗(yàn)先用位移加載，然后切換到應(yīng)力加載，然后再切換到軸應(yīng)變控制，最后破壞后可切換到環(huán)向應(yīng)變控制；圍壓可先進(jìn)行壓力加載，再切換到位移加載，并且當(dāng)主壓，圍壓任意一個(gè)階段到達(dá)后可自動(dòng)觸發(fā)主壓，圍壓（保持階段時(shí)）進(jìn)行下一階段，同時(shí)每個(gè)命令階段的數(shù)據(jù)保存速率可任意設(shè)置（最大20KHz）；路徑編譯完好后，可對(duì)編譯的路徑進(jìn)行往復(fù)循環(huán)加載。

3）軸向應(yīng)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(shí)軟件在每個(gè)階段(斜坡，保持，動(dòng)態(tài)，掃頻)具有多種觸發(fā)模式，且每個(gè)階段可選擇不同的觸發(fā)模式；軸向通道具有無(wú)動(dòng)作、軸應(yīng)力觸發(fā)，軸位移觸發(fā)，軸向應(yīng)變觸發(fā)，環(huán)向應(yīng)變觸發(fā)，應(yīng)力衰減觸發(fā)到下一階段功能，以及具有軸應(yīng)力停止，軸位移停止，軸向應(yīng)變停止，環(huán)向應(yīng)變停止，應(yīng)力衰減停止試驗(yàn)共11種觸發(fā)模式；

5）動(dòng)態(tài)加載時(shí)，軟件可按照波形個(gè)數(shù)進(jìn)行連續(xù)存儲(chǔ)和間隔存儲(chǔ)，同時(shí)可存儲(chǔ)每個(gè)周期的應(yīng)力/位移/應(yīng)變的峰值和谷值。軟件可顯示所有路徑階段參數(shù)，同時(shí)軟件可高亮顯示當(dāng)前試驗(yàn)階段參數(shù)。

6）軟件在動(dòng)態(tài)和掃頻加載時(shí)可自動(dòng)調(diào)節(jié)PID參數(shù)功能，無(wú)需人為干預(yù)，即可自動(dòng)補(bǔ)償波形誤差和相位誤差；全頻率（≤5Hz）范圍內(nèi)，從開(kāi)始到完成調(diào)節(jié)（設(shè)備所規(guī)定的誤差范圍內(nèi)），整個(gè)調(diào)節(jié)過(guò)程可以在2秒內(nèi)完成（驗(yàn)收時(shí)需提供啟用自動(dòng)補(bǔ)償和不啟用自動(dòng)補(bǔ)償對(duì)比）。

7）數(shù)據(jù)采集具有：時(shí)間線性，時(shí)間對(duì)數(shù)，應(yīng)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(gè)控制階段可任意設(shè)置其中一種進(jìn)行采集。

8）完成單軸試驗(yàn)，三軸試驗(yàn)，靜態(tài)和動(dòng)態(tài)試驗(yàn),自定義路徑試驗(yàn)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(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)處理三個(gè)模塊；其中歷史數(shù)據(jù)查看：可回看已經(jīng)存儲(chǔ)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(biāo)和縱坐標(biāo)根據(jù)需要任意切換成時(shí)間，力，位移，軸應(yīng)變，徑應(yīng)變等。靜態(tài)數(shù)據(jù)處理：可以截取曲線上的某一段進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合（擬合方法具有：最小二乘法，最小絕對(duì)殘差，Bisquare三種方式）從而求出彈性模量E,泊松比；同時(shí)可求取最大強(qiáng)度一半時(shí)候的模量和泊松比。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)處理：可根據(jù)循環(huán)周期進(jìn)行查看，可查看某一個(gè)周次下的力及應(yīng)變數(shù)據(jù)，也可以連續(xù)從A到B周期的力和應(yīng)變數(shù)據(jù)；根據(jù)zhi定的周期數(shù)據(jù)可以求出每個(gè)周期內(nèi)：當(dāng)前動(dòng)態(tài)周次，最大應(yīng)力，最小應(yīng)力，最大應(yīng)變，最小應(yīng)變，動(dòng)彈性模量，動(dòng)泊松比，動(dòng)剪切模量，阻尼比系數(shù)。

3．11油源壓力最大23MPa,采用液壓齒輪油泵，流量最大60L/min, 采用PLC進(jìn)行控制壓力和流量，可通過(guò)觸摸屏和主控制器串口通訊的方式設(shè)置流量和壓力，流量和壓力從15%-100%FS進(jìn)行無(wú)級(jí)可調(diào)；