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探讨评估 G max的不同方法，包括：

概述为什么你应该评估这个关键参数

解释标准评估测试方法

探索弯曲元件测试方法的细节

通过三轴系统查看 Bender Element 的典型配置

介绍Wykeham Farrance的新型Bender Element 系统的优势

岩土工程师的重要角色之一是预测地震、爆炸或机器和交通振动导致的土壤行为和土壤结构相互作用，以提高建筑基础设施的安全性。

为此，工程师需要执行各种岩土工程应用所需的低应变动态分析。其关键参数之一是评估土壤初始或最大剪切模量 G max，通常与约 0.001% 及以下的剪切应变水平相关。

标准方法

通常，评估此参数的标准方法是执行共振柱测试。它包括动态地激发圆柱形土壤样品的顶部，该样品被限制在底部，电机产生扭转力。振动的基本模式由最大运动确定；共振频率、剪切波速度 S-Wave 和使用弹性理论计算的剪切波模量。然后根据运动幅度计算相应的剪切应变。

还有另一种方法……

由于大学开展的研究，土壤力学测试行业开发了一种更简单、更快、更经济的解决方案，该解决方案与三轴系统一起工作并测量最大剪切模量 G max：弯曲元件系统。

什么是弯曲元件系统？

Bender Element 系统由压电陶瓷发射器和接收器组成，它们通电以产生穿过土壤样品的剪切波。剪切波从发射器到接收器的传播时间是通过特定软件确定的，该软件允许用户快速轻松地计算剪切波速度。弹性体中剪切波传播理论的应用表明，通过测量剪切波速度 V s ，土壤的剪切模量 G max的值由下式给出：

G最大值= ρ · V s ²

其中 ρ 是土壤样品的质量密度。

压电陶瓷弯曲元件如何工作？

压电陶瓷弯曲元件是一种机电换能器，可将机械能（运动）转换为电能或电能。

单个弯曲元件由两个薄压电陶瓷板组成，它们通过它们之间和外边缘上的导电表面刚性粘合在一起。

每个板中陶瓷材料的极化和电连接是这样的，当向元件施加驱动电压时，一个板伸长而另一个板缩短。

最终结果是弯曲位移，其幅度大于两层中任一层的长度变化。

换句话说，当弯曲元件被迫弯曲时，一层会受到拉伸，而另一层会受到压缩：这将产生一个可以测量的电信号。

Bender Element 系统如何与三轴系统配合使用？

在土壤力学应用中，弯曲元件安装在插件中，固定在三轴电池的底座和顶盖中。它们首先从边缘突出到土壤样本中并充当悬臂。

当被激发时，弯曲元件从一侧弯曲到另一侧，将土壤推向垂直于元件长度的方向，从而与土壤产生很大的耦合因子。

这会产生一个剪切波，它平行于元素的长度传播到土壤样本中。

在土壤样品的另一端，另一个弯曲元件被迫弯曲，产生可测量的电信号。

Wykeham Farrance 的新型一体化弯曲元件系统怎么样？

我们创新的自动化系统由单个主信号调节控制单元（系统的大脑）组成，包括：

波形发生器

模拟到 PC 接口

一个虚拟示波器软件

所有连接电缆

Bender Elements 由波形信号发生器（电源和测量系统）激发。将电输出信号转换为数字信号，通过接口传输到PC，并通过虚拟示波器软件进行处理。

系统可以通过应用特定算法自动估计剪切模量 G max  。此外，用户还可以手动评估此参数，从而在解释数据时留下灵活性。

此外，新系统允许测量纵向 P 波，从而测量纵向模量或约束模量 M max

总而言之，我们新的 Bender Element System 的主要优势是什么？

易于安装在三轴系统中

快速且经济：弯曲元件系统允许估计最大剪切模量 G max避免使用更复杂的设备，如共振柱系统

主信号调理单元的全新紧凑设计，包括波形发生器、模拟到 PC 接口、虚拟示波器软件

用户友好的软件允许自动估计G max

可以测量 P 波速度和纵向/约束模量 M max

如果您对 Bender Elements System 的使用和应用有任何疑虑或更多问题，请随时与我们联系