大型多功能結(jié)構(gòu)試驗機試驗系統(tǒng)2000噸

大型多功能結(jié)構(gòu)試驗機試驗系統(tǒng)2000噸

本系統(tǒng)主要由七部分組件組成： 2000噸多功能反力框架，靜態(tài)電液伺服加載作動器；主機閥臺及管路；控制系統(tǒng)；回字形加載框架；試驗配套設(shè)備；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

一、2000噸多功能反力框架

1.1、主機采用框架結(jié)構(gòu)，橫梁通過液壓自動升降裝置以調(diào)整試驗空間，主機立柱與上下橫梁采用預(yù)應(yīng)力鎖緊，保證主機框架在拉壓加載時不會產(chǎn)生間隙。

1.2、主框架最大垂向壓力不小于：20000kN，最大垂向拉力不小于：6000kN；主框架水平向承載力不小于：6000kN，拉4000kN，

1.3、試驗空間不小于：

寬：5000mm（立柱內(nèi)側(cè)間距），深：3900mm，高5000mm(作動器底部至底座頂面) ，加長試驗空間內(nèi)側(cè)尺寸（長*寬）：13500mm*1900mm；

試驗空間高度調(diào)節(jié)范圍不窄于：1500~5000mm，分級調(diào)整（每級高度500mm）。

主機須依據(jù)實驗室預(yù)留基礎(chǔ)設(shè)計施工，不需額外改造。

1.4、最大載荷下（20000kN壓力）主機框架的最大變形不大于1/1000，提供垂向和左右兩側(cè)水平向同時加載時整機的有限元分析報告

1.5、主機框架外前后側(cè)向環(huán)形支撐，整體最大高度不小于4000mm。其中高度≤2500mm時，滿足最大推力不小于4000kN，高度在2500mm~4000mm時，滿足最大推力不小于2000kN，前后側(cè)向支撐可沿承力地基移動。配備各級作動器連接及安裝固定裝置。

1.6、垂向加載作動器安裝在橫梁上，要求具備沿水平力作用方向主動伺服跟動加載的能力，提供實施方案掃描件

1.7、水平向電液伺服作動器安裝在主機框架單側(cè)支撐上，配置沿垂直方向主動伺服跟動加載系統(tǒng)，提供實施方案掃描件

1.8、主機試驗底座臺面上應(yīng)合理布置錨孔，間距600mm（與現(xiàn)有實驗室反力臺座孔距一致）；所配置的連接螺桿數(shù)量不低于20根；應(yīng)可與實驗室已配備的節(jié)點試驗輔具配套使用；配備水平滑移限位裝置。

1.9、側(cè)向環(huán)形加載支撐在豎向平面內(nèi)夾角不窄于0~ ±45°，水平面內(nèi)夾角不窄于0~±30°。主框架及側(cè)向支撐結(jié)構(gòu)連接方式可靠、易用，標明不同加載角度（45°、30°、20°）下的最大荷載及其變形，提供設(shè)計計算書掃描件

1.10配備無需外接電源或電池的，基于射頻能量收集的無源無線形變測量模塊，對框架變形進行實時監(jiān)測，提供實施方案掃描件

1.11、提供整套系統(tǒng)的三維視圖掃描件，原件備查；對平面外加載提供可行性方案三維視圖掃描件，原件備查；提供平面外加載的詳細有限元分析報告掃描件，

1.12、提供滿足設(shè)備指標要求的驗收試樣輔具及改進現(xiàn)有的運送小車以滿足該加載設(shè)備運輸試件的要求；試驗試件就位所需軌道4根（井字排列）、手動葫蘆不少于4個，單個軌道總承載力不小于16噸。

1.13、配備設(shè)備不同類型試驗功能所需的實驗支座、夾具等輔具各一組。需滿足試驗類型包括：墻類實驗、十字節(jié)點試驗、K型節(jié)點試驗、空間異型節(jié)點試驗、深梁試驗、墻柱偏壓實驗。

二、靜態(tài)電液伺服加載作動器

2.1、20000kN垂向電液伺服加載作動器，最大推力不小于：20000kN，最大拉力不小于：6000kN；最大行程：600mm (±300mm)；活塞桿頭部直接安裝球鉸支座及法蘭盤以實現(xiàn)與試件的連接；數(shù)量：1臺。

2.2、主框架單側(cè)水平向電液伺服加載作動器，最大推力不小于6000kN、拉力不小于4000kN；最大行程不小于±400mm。活塞桿頭部直接安裝球鉸支座及法蘭盤以實現(xiàn)與試件的連接；數(shù)量：1臺；另一側(cè)提供4000kN作動器安裝底座，滿足現(xiàn)有4000kN作動器要求。

2.3、1000kN水平向跟動作動器，最大推拉力不小于：±1000kN；最大行程±400mm；作動器與20000kN垂向加載作動器連接，實現(xiàn)該作動器的水平向伺服跟動；數(shù)量：1臺

2.4、1000kN垂向跟動作動器，最大推拉力不小于：±1000kN；最大行程：1800mm；作動器與6000kN水平向加載作動器連接，實現(xiàn)該作動器的垂向主動伺服跟動；數(shù)量：1臺

2.5、20000kN垂向電液伺服加載作動器、6000kN水平向電液伺服加載作動器須滿足如下要求：

力測量精度不低于:±1%（4%--100%量程范圍內(nèi)）；20000kN力分辨率優(yōu)于1kN,6000kN力分辨率優(yōu)于0.5kN,

位移精度：≤0.05%FS，位移分辨率：0.01mm。

提供由中國合格評定國家認可委員會認可的計量檢定機構(gòu)出具的作動器所用力傳感器的校準證書掃描件，原件備查。

2.6 伺服閥指標：控制電壓：0~±10V；額定流量誤差（?PN=7Mpa）：≤10%；供油壓力最大：31.5MPa；階躍響應(yīng)時間：≤12ms，分辨率：≤0.1%，滯環(huán)：≤0.2%，閥流量保證活塞最大移動速度≥150mm/min。

提供伺服閥的產(chǎn)品彩頁資料掃描件，原件備查。

三、主機閥臺及管路

3.1、本系統(tǒng)采用實驗室已有的800L/min電液伺服油源系統(tǒng)，加載控制系統(tǒng)與該油源系統(tǒng)的PLC之間可以通過網(wǎng)線或RS232C串行口線連接，在控制器的計算機界面上監(jiān)控伺服油源的運行，可實現(xiàn)液壓系統(tǒng)的遠程監(jiān)控操作。

3.2、油源至主機系統(tǒng)的管路以及主機上固定部分的管路采用無縫鋼管連接，主機移動橫梁、主加載作動器等采用高壓軟管連接；管道耐壓不低于32MPa.

提供管路系統(tǒng)的三維布置圖掃描件，原件備查。

四、控制系統(tǒng)

4.1、控制器采用工控計算機直接插卡式控制器，不得采用上下位微機控制器，防止因通訊連接不可靠引起的作動器失控損壞試樣而導(dǎo)致危險。

4.2、至少具備6個前向控制通道和12個反饋通道，應(yīng)可實現(xiàn)試樣的6通道同步、異步加載控制和垂向主作動器和水平作動器的主動跟動控制；12個通道的模擬輸出。控制系統(tǒng)的主要參數(shù)（荷載、位移等）能通過模擬輸出及數(shù)字輸出等形式將系統(tǒng)信號傳輸給外部數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實現(xiàn)控制系統(tǒng)與外部數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行同步采集的功能要求。

4.3、控制器應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)垂向與水平向加載的主動伺服跟動控制，保證在加載的過程中，垂向加載作動器可以水平向的主動伺服跟動，水平向加載作動器可以完成垂向的主動伺服跟動，提供設(shè)計方案圖掃描件，原件備查。

4.4、配備試驗力、位移兩個閉環(huán)控制回路，兩種控制模式之間可在任何情況下平滑切換。具備可編程試驗功能。

4.5、控制軟件在Windows 10系統(tǒng)環(huán)境下應(yīng)具有良好的兼容性和人機交互界面。

4.6、此系統(tǒng)可適配采購人已采購的組合式雙1000噸多功能多通道電液伺服加載試驗系統(tǒng)所配備的作動器，所配備的控制系統(tǒng)可以與本項目的控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)復(fù)雜多點的結(jié)構(gòu)加載試驗功能，并可進行多個子結(jié)構(gòu)的遠程擬動力協(xié)同試驗，提供設(shè)計圖掃描件原件備查。

4.7、提供虛擬仿真系統(tǒng)，功能包括：虛擬場景、試驗原理、設(shè)備高度調(diào)整、試驗加載操作介紹。

4.8、軟件具有保護功能，當因意外情況導(dǎo)致試驗中斷時，自動保護，用戶可以在中斷點重啟繼續(xù)試驗。當試驗力超過每檔最大試驗力時過載保護，系統(tǒng)卸荷；當活塞位移達到上下極限位置時行程保護，油泵電機停機。

4.9、試驗軟件能進行單層和多高層建筑結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)擬動力試驗和子結(jié)構(gòu)擬動力試驗，試驗子結(jié)構(gòu)可以取單個柱構(gòu)件，也可以取單個樓層或多個連續(xù)樓層。

4.10、結(jié)構(gòu)建模基于串聯(lián)多自由度模型，每個樓層可包含多個柱構(gòu)件。柱構(gòu)件的模擬包含多種非線性滯回模型，如：理想彈塑性模型、旗形模型、二折線模型、三折線模型和四折線模型，可以實現(xiàn)剛度和強度退化、捏攏效應(yīng)等非線性特征的模擬。

4.11、軟件具有結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)時程分析功能和柱構(gòu)件擬靜力加載模擬功能，便于用戶在擬動力試驗前對結(jié)構(gòu)和構(gòu)件模型進行檢查。

4.12、軟件具有試驗數(shù)據(jù)可視化顯示功能，試驗過程中能夠?qū)崟r時程曲線、滯回曲線、數(shù)值顯示及結(jié)構(gòu)振動動畫。

4.13、提供本招標要求中列出的控制系統(tǒng)和擬動力軟件連接進行子結(jié)構(gòu)擬動力試驗的實現(xiàn)方案掃描件，原件備查。

4.14、提供靜態(tài)控制系統(tǒng)和擬動力軟件連接進行子結(jié)構(gòu)擬動力試驗。

4.15、試驗控制應(yīng)具有手動和自動兩種操作系統(tǒng)，并應(yīng)具備以下功能：具有完整、可靠的安全保護裝置；當試驗力超過每檔最大試驗力時過載保護，系統(tǒng)卸荷；當活塞位移達到上下極限位置時行程保護，油泵電機停機。

五、回字形加載框架

5.1、利用實驗室原有承載力2000噸的主橫梁，擴展為回字型框架的上下橫梁使用；上下橫梁組合可作為2000噸橫梁承載使用，配備相應(yīng)的連接件；

框架外形尺寸不小于：長7000mm，高5200mm，厚度和現(xiàn)有主梁一致；框架柱腳需加寬以保證側(cè)向穩(wěn)定性。框架變形豎向及水平向受力時，撓度變形不大于0.1%。提供設(shè)計方案圖掃描件，原件備查。

5.2、框架垂向承載力不小于：3000kN，水平向承載力不小于： 600kN；提供在不改變現(xiàn)有橫梁尺寸情況下，擴展到5000kN的實施方案及相應(yīng)輔具。

5.3、配備行程為±300mm的水平滑動板或直線導(dǎo)軌，1個，最大磨阻不大于所受法向力的1%。

5.4、配備防護欄和鋼梯，保證試驗安全和操作。

5.5、提供十字形、k字型，T字型節(jié)點試驗框架連接及支撐輔具，該加載框架的連接尺寸圖及三維視圖。

5.6、最大荷載下，加載框架整體有限元分析報告；

5.7、框架四周（立柱、頂梁及底梁）翼緣預(yù)留螺栓孔，為后續(xù)輔具、試件安裝提供條件。

5.8、根據(jù)實驗室現(xiàn)有特點提供平面外抗傾覆設(shè)施，并提供計算書。

5.9、用于千斤頂連接反力架的鋼梁的傾斜支座，水平支座各2個，滿足梁、柱、十字型節(jié)點、K型節(jié)點、T字型節(jié)點等結(jié)構(gòu)試驗。

5.10、配置試件安裝就位所需葫蘆，不少于4個。

六、試驗配套設(shè)備

6.1、液壓千斤頂：300t液壓單向千斤頂行程200mm，帶力傳感器，1只，用于豎向加載。

6.2、60噸拉壓千斤頂、30噸拉壓千斤頂各2只，行程均為±250mm，均帶力傳感器和內(nèi)置位移傳感器；

6.3、500噸壓力傳感器1只，提供由中國合格評定國家認可委員會認可的計量檢定機構(gòu)出具的校準證書掃描件，原件備查。

6.4、4通道高精度自動液壓控制臺1套。

6.5、平面鉸支座1個，額定承載力≥250噸；允許偏轉(zhuǎn)角度：≤15°；轉(zhuǎn)動方式：單向鉸連接轉(zhuǎn)動；可調(diào)節(jié)內(nèi)槽最大尺寸：400x400mm。

6.6、機械千斤頂：50噸4只、30噸2只, 10噸2只

6.7、拉線式位移計：量程：500mm 精度：1%FS, 12個；

拉線式位移計：量程：700mm 精度：1%FS, 4個；

拉線式位移計：量程：1000cm 精度：1%FS, 4個；

導(dǎo)桿位移計：量程：250各8只。

6.8 激光位移計：量程：300mm精度：優(yōu)于0.1%，各2只.

激光位移計：量程：500mm精度：優(yōu)于0.1%，各2只。

6.9 機械式磁力表座：量程：500mm, 40個；量程：1000mm, 40個。

七、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

7.用途：用于采集應(yīng)變、位移、力等實驗數(shù)據(jù)。

7.1數(shù)采通道：總通道數(shù)不小于180通道，單臺不少于60通道，可進行更多通道擴展，滿足2000通道以上系統(tǒng)集成測試，同步精度200ns。

7.2模數(shù)轉(zhuǎn)換器：24位A/D轉(zhuǎn)換器。

7.3每個通道均可以采集：1/4橋、半橋、全橋及應(yīng)變式位移傳感器、各種橋式力傳感器、電阻式傳感器。支持電壓信號輸入。

7.4支持應(yīng)變片電阻60~20000Ω；靈敏度系數(shù)1.0~3.0 自動修正。

7.5導(dǎo)線電阻自動修正功能，長導(dǎo)線電阻修正范圍：0～100Ω。

7.6量程±60000με，分辨率0.1με

7.7精度：0.2%FS；應(yīng)變示值：≤0.5%±3με；非線性：≤0.1%FS。

7.8可以動靜態(tài)采集，靜態(tài)每通道采樣頻率不小于1Hz，動態(tài)最高200Hz。

7.9軟件要求：計算機完成自動平衡、試采樣、單次采樣、定時采樣的控制，以及將任選兩測點的測量數(shù)據(jù)定義為 x 軸和 y 軸，邊采樣邊繪制成曲線，完成 x-y 記錄儀（滯回曲線）的功能。

7.10軟件中輸入橋路方式、應(yīng)變計電阻、導(dǎo)線電阻、應(yīng)變計靈敏度系數(shù)，軟件完成對測量結(jié)果的自動修正；軟件中輸入被測試件材料的彈性模量和泊松比，軟件將完成應(yīng)力及兩片直角、三片 45°直角、60°等邊三角形、傘形、扇形等應(yīng)變花主應(yīng)力及方向的計算。

7.11零漂：不大于2με/4h。

7.12具有同步并行測試和分析功能，滿足1000通道以上系統(tǒng)集成測試，配套處理軟件通過對數(shù)據(jù)監(jiān)控與管理，實現(xiàn)對各種結(jié)構(gòu)的性能測試和分析。系統(tǒng)可實現(xiàn)遠程多平臺匯編系統(tǒng)DFD，控制系統(tǒng)等外部設(shè)備接入系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)統(tǒng)一控制管理，滿足系統(tǒng)集成測試需求。

7.13支持網(wǎng)絡(luò)攝像頭視頻信號接入，視頻信號能夠和所有數(shù)據(jù)采集通道實時數(shù)據(jù)同屏顯示。在數(shù)據(jù)分析時，能夠協(xié)同采集數(shù)據(jù)查看當前時刻對應(yīng)視頻圖像，便于多維度分析。

7.14自動平衡范圍：±20000με（應(yīng)變計阻值的±2%）。