500吨多功能结构试验系统

1、系统简介

500吨多功能结构试验系统采用自反力框架结构，装在横梁上的500吨电液伺服拉压作动器通过球铰与被测试件连接，可以完成柱、梁主要结构试件的拉伸、压缩、弯曲反复加载试验，可以完成框架、墙体等结构试件的加载试验，系统采用POP-M型多通道控制器，可以完成多通道梯级加载及负荷保持试验，适时控制试验进程、自动采集、存储、显示试验力、作动器位移，绘制试验曲线，整机性能稳定可靠。

2、主要技术参数

• 2.1外形尺寸

• 试验空间高度：1400-3000mm
• 主机整体尺寸：10000*2600*5800mm

侧向斜支撑，高度4000mm，0-2m，可承载力为1000kN，2m-4m可承载500kN，与主机横梁通过直线导轨连接在一起。

• 横梁通过液压自动抱紧系统固定在与底座相连的四根立柱上，可以自动夹紧或松开横梁，调整试验空间。
• 2.2 5000kN垂向加载部分
• 最大压试验力：5000kN；
• 压试验力测量范围：200～5000kN；
• 最大拉试验力：2000kN
• 拉试验力测量范围：80～2000kN；
• 作动器行程：± 250mm；
• 作动器最大位移速度：≥100mm/min
• 试验力测量精度：满足试验力示值的±1%;
• 位移测量精度：满足示值的±1%;
• 压盘尺寸：500mm×500mm；
• 等速试验力控制范围：5kN/s～30kN/s（控制精度1%）；
• 等速位移控制范围：5 mm /min～100 mm /min；
• 控制方式和数据处理：工控PC闭环控制试验进程，自动采集试验数据；
• 测力方式：油压传感器测力；
• 2.31000kN电液伺服作动器1台

主要包括：作动器本体、高精度荷载和位移传感器、MOOG伺服阀、前后球头等。安装在与主机连为一体的水平加载框架内，作为专门的带有主动伺服跟动功能的水平加载伺服作动器使用。

主要技术参数：

• 最大推力：1000 kN；
• 最大拉力：1000 kN；
• 试验力测量范围与精度：4%～100%FS，示值的±1%；
• 力测量方式：高精度负荷传感器；
• 位移测量方式：内置式磁致伸缩位移传感器；
• 作动器活塞行程： 600mm；
• 位移测量分辨率：优于01mm；
• 活塞最大移动速度：100mm/min
• 2.4200kN电液伺服作动器1台

主要包括：作动器本体、位移传感器、MOOG伺服阀、前球头等，用于水平加载专用作动器的垂向主动伺服跟动。

主要技术参数：

• 最大推力： 200 kN；
• 最大拉力： 100 kN；
• 力测量方式：高精度负荷传感器；
• 位移测量方式：内置式磁致伸缩位移传感器；
• 作动器活塞行程：1500mm；
• 位移测量分辨率：01mm；
• 活塞最大移动速度：200mm/min
• 2.5 电液伺服油源系统

液压系统设计为100L/min恒压变量伺服油源，包括全封闭伺服油箱、油泵与电机、控制阀组、过滤系统、冷却系统与管路等组成部分。

智能伺服油源可以实现液压系统参数包括压力、油温、液位的数字化，带有以PLC控制器为核心的油源控制器，配液晶显示屏用于油源参数的显示和油泵电机的启停操作，同时，智能油源控制器具备与控制室中的中控计算机通过网络连接的能力，实现控制室对油源的远程监控和操作。

• 采用高性能恒压变量泵，额定流量100L/min，额定工作压力25Mpa；
• 全封闭伺服油箱，配有相应的进回油管路、调压阀组和液压附件，配有吸油滤油器和高压过滤器；
• 带有智能油源控制系统，可以用液晶显示器显示所有油源参数，同时与系统主控制器通过网络实现远程操作；
• 配有可以操作油泵电机（额定功率为：100kW）的全套电气系统；
• 带有独立循环过滤与冷却系统，采用高性能冷却器。
• 带有温度、液位、过滤器堵塞、超压等液压参数的显示与保护功能；
• 带有垂向加载作动器的电磁锁止系统和安全保护系统。

• 采用PLC管理液压泵站，减少了电气连线和强电按钮，提高了可靠性，可以把油源的所有参数数字化显示在液晶屏幕上。更重要的是，PLC控制器把液压泵站的数字化信息通过网络传给布置在控制室的主控计算机，用户可以方便的监控液压泵站的工作，
• 带有用于降压启动的电控柜，用于启动油泵电机，消除对供电线路的电压冲击。
• 冷却系统：配有独立循环水冷却器、循环油泵、水泵和喷淋式冷却塔，带有冷却循环自动控制系统，保证液压油的工作温度不超过60℃；
• 2.6 电液伺服多通道控制器

组成与功能简介

本系统采用杭州邦威公司POP-M型工控PC多通道电液伺服控制器，配有3个控制通道，可以完成3通道所有作动器的同步、异步加载闭环控制，每个通道都有1kHz的采样频率，既可以同时控制3个作动器动作，也可以单独控制某一个或几个作动器独立工作。

POP-M控制器带有POPWARE-M应用软件，软件工作在Windows 7环境下,英文界面，具有良好的人机界面和使用稳定性。浙江大学岩土所高铁路基动力试验系统采用POP－M控制器和POPWARE－M应用软件，控制8个作动器模拟高铁列车对路基的连续作用，多次成功的完成了超过100万次的高铁路基动力试验，验证了该控制器的可靠性。

计算机控制系统与软件的主要技术指标

• 实现对3个作动器的荷载、位移协调加载；
• 控制器具有内部测量信号的外部模拟输出功能，可以实现控制器内部信号与外部数据信号的同步采集，模拟输出最高工作频率1kHz
• 控制系统不但可实现试验过程的自动控制，也可以人工干预控制过程，通过计算机进行手动控制。
• 采用多通道全数字闭环控制系统，既可以单独控制一个作动器完成试验，也可以同时控制多个作动器完成试验。
• 可以实现力控制、位移控制以及外部信号控制等多种可选加载方式，并且在试验过程中应能够实现所有控制方式以及控制速率的任意无冲击平滑切换。
• 控制器具备超载保护，任意设定位移点、负荷点的保护功能。
• 控制器采用工控计算机直接插卡式控制器，不采用上下位微机控制器，防止因通讯连接不可靠引起的作动器失控损坏试样而导致危险。
• 软件可根据用户要求进行免费修改和升级。
• 软件中具有各级管理权限设置功能。
• 试验软件能进行单层、多层和高层结构的子结构拟动力试验，结构模型取层剪切模型，可以取单个或多个楼层为试验子结构。
• 软件应具有良好的用户界面，试验前能够交互式输入地震加速度时程曲线，选取试验所需范围的加速度时程，建立楼层的滞回模型。
• 试验过程中能够实时显示各楼层的地震响应时程曲线、楼层的滞回曲线、结构振动动画，以及与试验设备之间的指令和反馈数据交互。试验结束后能显示楼层的滞回曲线，输出子结构拟动力试验的相关结果。
• 试验软件能够和电液伺服试验系统控制软件连接通讯，能够将结构时程分析得到的试验子结构加载指令发送给试验控制系统，并实时获取试验子结构的位移和力响应，能够设定相关的判断准则来决定结束一个试验步，保证子结构拟动力试验平稳进行。