离心机,超重力降雨模拟,超重力一维伺服动态加载,超重力试验模型箱,离心机机械手
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大型土工离心机物理模拟试验系统是一套大型室内岩土工程超重力缩比模型模拟测试平台整体解决方案，整合了缩比模型力学场、降雨、施工过程、动静态加载、试验前期准备工具等，为岩土工程研究提供分析岩土介质在复杂静态或动态应力场下的物理力学性质测试手段，为研究人员洞悉岩土体多场多相耦合灾变全过程提供强有力支撑。
大型土工离心机物理模拟试验系统是多个室内岩土工程测试子系统的有机集合体，包括以下几个主要组成部分：
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主系统：超重力土工离心机系统
岩土重力加速模拟系统（超重力土工离心机系统）：系统最大容量150g.t，旋转平台半径3.0m，最大负荷1000kg，最大离心加速度200g。
3m 150g-吨 土工梁离心机-GB GT150/3.0m
吊篮有效载荷 | 150 GT |
吊篮平台半径 | 3.0m |
有效荷载半径 | 2.6m |
吊篮最大尺寸 | 宽=1.0m（圆周方向） 高=0.9m（垂直方向） 长=1.2m（径向） |
最小加速度 | 10g，1000kg（转速58 RPM） |
典型加速度 | 150g，1000kg（转速227 RPM） |
最大加速度 | 200g，750kg转速262 RPM） |
自动平衡能力 | +/- 30kN |
平衡力分辨率 | +/-1kN |
最大剩余不平衡力 | +/-50kN |
驱动电机 | 160 kW，460V - 4 极 – 3 相感应电动机 |
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子系统一：48通道数据采集系统
数据采集系统设计用于高重力作业，基于Windows数字化，多通道离心机转臂安装，用于TCP/IP网络采集和控制，各测量模块可进行自由组合测量，可测量动态电压，应变，振动，温度等多种动态信号。
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子系统二：电机伺服四维机械手装置
用于自动模拟各种工程进展，3+1自由度，可以在X、Y、Z三个方向自由运动，此外还增加一个扭转作动器提供扭转自由度，可以施加扭力，装上相对应的刀具可以模拟钻孔、掘进等工况。
机械手是在土工离心机实验过程中模拟各种工程工况（比如打桩、压桩、拔桩，边坡支护、CPT静力触探勘测、各方向加载、钻孔等）的首要利器，在预先编好操作程序后，可以全自动执行各种规定动作，实现在线驱动有效载荷运动并进行有效工作。
四轴机械手模型及实物图
四个自由度 X, Y, Z,θ
设计重力环境：≥50g
每个自由度都是数字伺服控制
带数字界面接口板的控制器和驱动器安装在离心机上，通过无线网络集线器控制机械手的数字伺服控制器
直观而且易于操作的机械手控制软件
操作方便性：机械手平台以及离心机随机控制器都采用快速拆卸方式设计，不使用的时候可以快速从离心机拆卸，延长机械手使用寿命。
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子系统三：微型土工离心机静力触探仪
静力触探仪及全流动贯入仪：用于超重力缩比模型现场勘探测试。
静力触探试验（CPT）是一种确定土的岩土工程特性和划分土层的方法。 HJC黄金城·(中国区)集团集团-官网采用专门用于物理模型试验的微型静力触探仪。它是采用最先进的数控车床和铣床进行精密加工而成，外径为12mm，锥尖有一个60°的锥角。该CPT设计能够提供最大5kN的竖向摩阻力(锥尖阻力)，适合在一个典型的离心模型试验中获取土层应力。
CPT
（a）总体结构
（b）安装完成的CPT
（c）安装于TBS二维作动器上的CPT
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子系统四：超重力降雨模拟装置
在超重力土工离心机模拟降雨过程，降雨强度完全可控，可以研究黄土边坡降雨冲蚀渗流效应、地下水位变化所引起的岩土灾害问题。
水-力耦合效应主要是在采用土工离心机在缩比土工模型中通过超重力离心加速度产生和原型同样的力学条件的情况下，再通过其他方法改变模型里面的水力状况，比如人工降雨等，研究降雨对岩土工程的影响，特别是模拟降雨所引起的滑坡、泥石流现象等。用于降雨+地震多灾种耦合作用下，边坡、泥石流、高土塌方、溃坝等自然灾害模拟实验研究。
超重力降雨模拟设备是在超重力土工离心机系统的基础上，增加人工降雨设备，实现在超重力土工缩比模型中模拟自然界降雨的情景。因为降雨设备要结合已有的超重力土工离心机以及其他设备一起联合工作，所以所有部件都要进行抗高重力加速度的设计和加强处理，同时还要实现降雨和其他力学加载联合实验功能。
本套超重力降雨模拟设备将包括以下几个组成部分：1. 多级水-气混合撒雨器；2. 水、气旋转接头与压力供应系统； 3. 特种降雨吊篮（模型箱）。
多级水-气混合洒雨器及降雨吊篮整体装配图
多级水-气混合洒雨器实物图
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子系统五：超重力一维伺服动态加载装置
及振动测试平台(振动台)
可以在超重力离心机内模拟动静态加载，以及模拟地震震动，研究土动力学。
一维动态加载作动器主要用于施加竖向荷载来测试地基承载力，来研究桩土及其他结构之间的相互作用。不同的垂直加载方式可以通过预先编程来实现线性加载、周期加载、分级加载及循环加载。也可以采用水平安装方式，模拟水平动态荷载的施加。单通道可编程控制的数字伺服驱动器，通过预先编好的配置文件发送运动命令，通过以太网通讯进行模拟控制或交互控制，可以施加正弦波、方波、三角波、随机波，甚至是地震波。
土工离心机直线电机高频水平振动台
振动台高频地震波重现结果
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子系统六：超重力试验模型箱
数量不少于3个，分别可用于普通应用、振动滑台应用、PIV应用等。
1个普通刚性模型箱，用于一般用途，可以容纳岩土重力加速模拟系统满载负荷；
多层剪切岩土模型箱一个，内部尺寸≥500X400mm，高度≥400m，层数≥15层；
PIV专用模型箱一个，为一个测面透明的刚性模型箱，可以采用摄像头监测试样的变形和运动矢量。
多层剪切岩土模型箱
PIV模型箱
