歐美大地獨(dú)家代理的英國GDS空心圓柱扭剪測(cè)試系統(tǒng)HCA因優(yōu)異的性能，超高的性價(jià)比，成功獲得河海大學(xué)“空心圓柱系統(tǒng)”訂單。
河海大學(xué)本次采購的是5Hz/10kN 100Nm 空心圓柱系統(tǒng)。
英國GDS HCA型空心圓柱扭剪儀是全能的三軸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng);可研究最小軸向應(yīng)變達(dá)0.00004%;荷載/扭矩最大15kN/400Nm;最大動(dòng)態(tài)頻率5Hz;最大試樣(高度/外徑/內(nèi)徑 400/200/160)。
英國GDS公司生產(chǎn)的SS-HCA空心扭剪試驗(yàn)系統(tǒng)，也稱空心圓柱試驗(yàn)系統(tǒng)，是世界上唯一采用電機(jī)控制系統(tǒng)的空心圓柱扭剪儀，具有測(cè)試精度高、功能齊全、無噪音、無污染的特點(diǎn)?？梢越o空心圓柱土樣施加旋轉(zhuǎn)位移和扭矩?？梢钥刂?個(gè)主應(yīng)力的大小和方向，可以研究土的各向異性、主應(yīng)力旋轉(zhuǎn)和中主應(yīng)力旋轉(zhuǎn)。
GDS空心圓柱扭剪儀優(yōu)勢(shì)：
(1)加載方式：GDS SS-HCA采用步進(jìn)或伺服電機(jī)控制加壓。
GDS可以生產(chǎn)電液伺服控制的系統(tǒng)，同時(shí)也可以生產(chǎn)廉價(jià)的電氣伺服控制系統(tǒng)，但是根據(jù)室內(nèi)巖土土工測(cè)試的特點(diǎn)，GDS主要推薦采用響應(yīng)速度最快、分辨率最高、加載最為穩(wěn)定可靠的伺服電機(jī)控制形式。
采用伺服電機(jī)的加載形式是當(dāng)今越來越普遍使用的，步進(jìn)電機(jī)控制的特點(diǎn)是頻率不能太高(最大10Hz)，荷載也不能太大(最大60kN)，在低頻和低荷載情況下伺服電機(jī)的性能是所有形式中最優(yōu)越的。
巖土工程測(cè)試，由于土的強(qiáng)度是有限的，絕大多數(shù)的情況下都是小荷載、和低頻的測(cè)試，特別是動(dòng)態(tài)測(cè)試，軸向力通常來說都會(huì)小于1kN，測(cè)試頻率通常都會(huì)低于或者等于1Hz，在一些高速公路或者高鐵研究項(xiàng)目中主頻率可能會(huì)到達(dá)5Hz左右，但是這時(shí)候測(cè)試荷載會(huì)更加低，所以伺服電機(jī)加載形式是最佳的選擇。更大的加載范圍或者頻率范圍只會(huì)導(dǎo)致精度白白下降，而且在小荷載、小應(yīng)力情況下基本上無法發(fā)揮真正的功能。
伺服電機(jī)控制加載形式還有一個(gè)好處是不需要液壓源，整機(jī)功率很低，只需要提供電源并且連接到電腦就可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)測(cè)試，是所有加載形式中最方便的。
(2)實(shí)驗(yàn)控制方面：GDS SS-HCA可以獨(dú)立控制或者通過電腦軟件全自動(dòng)控制，而且整套系統(tǒng)除了連接頭的地方以外，并不需要任何液壓閥，測(cè)試程序會(huì)自動(dòng)控制排水和不排水條件，不需要任何人工干預(yù)。
(3)控制方式：GDS儀器可以進(jìn)行位移和力控制模式。
GDS給浙江大學(xué)的雙向10Hz動(dòng)三軸開發(fā)了世界上第一個(gè)應(yīng)力控制模塊，這是一個(gè)異常復(fù)雜的控制模塊，除了要考慮測(cè)試力的變化以外，還要考慮到試樣直徑的變化對(duì)應(yīng)力的影響。GDS的軟件會(huì)自動(dòng)修正試樣截面積變化對(duì)加載的影響。
伺服系統(tǒng)都會(huì)使用傳感器的讀數(shù)來不斷修正測(cè)試參數(shù)，儀保證控制的準(zhǔn)確性，而在動(dòng)態(tài)測(cè)試中由于試驗(yàn)進(jìn)行得很快，在等傳感器測(cè)量得數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)再經(jīng)過復(fù)雜的PID計(jì)算來進(jìn)行修正的話，可能試驗(yàn)已經(jīng)結(jié)束，修正已經(jīng)沒有意義。采用剛度估算來進(jìn)行前反饋是為了更好地實(shí)現(xiàn)控制，讓系統(tǒng)對(duì)將要發(fā)生的事情有一個(gè)預(yù)判能力，這樣會(huì)更好保證控制精度。
(4)軸壓：GDS推薦靜態(tài)軸壓10kN，動(dòng)態(tài)為8kN。
GDS可以生產(chǎn)最大60kN的加載能力，但是不推薦給用戶，因?yàn)樯鲜鐾扑]的軸壓能夠滿足動(dòng)靜態(tài)試驗(yàn)需要，并且是保證精度最適宜的配置。
(5)軸向加載頻率：GDS可以生產(chǎn)最大10Hz的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，在這里我們推薦5Hz主頻，這里所說的5Hz指的是GDS確保一定可以達(dá)到理想測(cè)試狀態(tài)的頻率，實(shí)際上若是降低荷載使用GDS的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)還可以“超頻”，但是不建議這么來使用。
(6)扭剪加載頻率：GDS推薦5Hz，說明同上條。
(7)扭轉(zhuǎn)角度：45°甚至無限角度，實(shí)際上最大扭轉(zhuǎn)角只取決于試樣本身，不是我們想加多大就加多大，GDS所能夠?qū)崿F(xiàn)無限角度也只是為了不給測(cè)試造成障礙而已。
(8)軸向、扭剪耦合加載頻率：GDS的SS-HCA系統(tǒng)在任何相位差的情況下都可以達(dá)到5Hz的耦合測(cè)試頻率。
(9)內(nèi)、外圍壓加載頻率：5Hz，無電刷伺服電機(jī)控制動(dòng)態(tài)壓力/體積控制器，內(nèi)外圍壓200cc/1,000 kPa。
GDS可以生產(chǎn)任意量程的控制器，但是推薦200cc/1,000 kPa的控制器主要是基于實(shí)際測(cè)試的要求，測(cè)試頻率也是為了和整套系統(tǒng)的頻率吻合。
(10)孔壓加載：GDS采用靜態(tài)控制器把孔壓施加到所要模擬的不變的地下水位。
(11)軸向、徑向雙向同步耦合動(dòng)態(tài)加載：GDS系統(tǒng)不管單機(jī)頻率抑或是耦合頻率都是5Hz，動(dòng)態(tài)圍壓控制器容積只和壓力室總?cè)莘e大小有關(guān)系，而和試樣的大小沒有關(guān)系。
(12)扭剪荷載：GDS SS-HCA空心圓柱系統(tǒng)能夠提供100Nm動(dòng)靜態(tài)扭矩。
無數(shù)的測(cè)試已經(jīng)證明，正常土體能夠承受的荷載是有限的，100Nm已經(jīng)完全滿足測(cè)試要求，為了提高測(cè)試精度，GDS還提供30Nm的傳感器以滿足實(shí)際測(cè)試的精度要求，大量程只會(huì)造成精度的下降。
(13)內(nèi)、外圍壓和孔壓：動(dòng)態(tài)內(nèi)、外圍壓均為1000kPa。
GDS可以生產(chǎn)任何量程的控制器提供任何壓力，但是我們只推薦合理的量程給用戶以用于真正的測(cè)試。
(14)試樣尺寸：GDS推薦的空心試樣內(nèi)徑為60mm，外徑為100mm;高度200mm，是國際上公認(rèn)的空心試樣尺寸。實(shí)心試樣尺寸可由用戶自行指定。
(15)數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)：16位分辨率，最快1000個(gè)數(shù)據(jù)/循環(huán)，也就是說在控制系統(tǒng)最大10Hz控制能力的情況下的閉環(huán)采樣速率是10kHz，動(dòng)態(tài)控制器和數(shù)據(jù)采集儀通過告訴USB接口進(jìn)行通訊。
(16)軟件：GDSLAB平臺(tái)，全球有超過800臺(tái)設(shè)備在使用這個(gè)專業(yè)測(cè)試平臺(tái)。
GDS的測(cè)試軟件是功能最強(qiáng)大的室內(nèi)巖土測(cè)試軟件，對(duì)于空心圓柱HCA測(cè)試而言，有完備的測(cè)試模塊用于各種動(dòng)、靜態(tài)加載，以及空心圓柱測(cè)試中最為復(fù)雜的HCA應(yīng)力路徑測(cè)試模塊，可以控制軸向荷載、扭轉(zhuǎn)、內(nèi)外圍壓、反壓的加載路徑，實(shí)現(xiàn)真三軸的測(cè)試。
GDS空心圓柱靜動(dòng)力扭剪儀技術(shù)參數(shù)(備注：H2)
●軸力/扭矩量程：5kN/100Nm，10kN/200Nm，12kN/200Nm，15kN/400Nm
●試樣尺寸(高度/外徑/內(nèi)徑)：200/100/60mm或400/200/160mm
●傳感器分辨率 (以3kN/30Nm荷重傳感器為例)。動(dòng)態(tài)值僅做參考值，因?yàn)樗c儀器的參數(shù)有關(guān)。
■軸向荷載：動(dòng)態(tài) SS-HCA d = <3N，靜態(tài) SS-HCA s = <0.7N
■軸向位移編碼器：動(dòng)態(tài)SS-HCA d = <1μm，靜態(tài) SS-HCA s = <0.08μm
■扭矩：動(dòng)態(tài)SS-HCA d = <0.03Nm，靜態(tài) SS-HCA s = <0.008Nm
■旋轉(zhuǎn)編碼器：動(dòng)態(tài) SS-HCA d = <0.04度，靜態(tài) SS-HCA s = <0.00011度
●局部應(yīng)變傳感器(可選)：
■霍爾效應(yīng) 6mm 量程
■LVDT 5mm or 10mm 量程
■非接觸距離傳感器 0.9 to 6mm 量程.
●試樣內(nèi)環(huán)應(yīng)變傳感器(可選)
●可選擇加大型壓力室提供更多試驗(yàn)空間，加大型壓力室內(nèi)徑可達(dá)500mm
●傳感器通道環(huán)上可提供18路通道
●重量約為500kg
●尺寸：700 X 700 X 1000mm (不含壓力室)， 1450mm (含壓力室)， 2350mm(含壓力室提升架)
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