地下结构服役环境模拟实验平台

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1.平台功能

围绕地下空间工程基础设施领域的关键材料和构件在自然环境下的服役寿命和可靠性问题,建了地下结构服役环境模拟实验平台,开展大/全尺寸工程材料或构件在实际服役条件下性能试验和失效过程的等效加速模拟研究。

2.试验平台构成

集中载荷试验系统:包括30000kN拉压综合试验机、2500kN疲劳试验机、500kN拉扭复合试验、100kN多功能疲劳试验机等试验设备。可以进行大/全尺寸材料或构件强度与疲劳性能试验。

多点协调加载试验系统:包括T型反力墙(42m+12m长、15m高)、强力地板(42m长、24m宽)、30余台不同吨位(最大5000kN)动、静态作动器、32通道控制器、2400Lpm液压油源、六自由度加载装置、反力刚架等,可以实现复杂受力状态下复杂构件或结构单元的多点协调加载及大型土木结构的动力、静力试验。

环境模拟系统:包括高温环境箱(300-1100℃)、高、低温环境箱(-120-300℃)、温度循环环境箱(-60-70℃)、腐蚀气氛环境箱、腐蚀溶液环境箱、高压溶液环境等,可以与集中载荷试验系统及多点协调加载系统配合使用,进行材料与构件在力学-化学多场耦合环境下服役性能试验研究。

混合试验系统:融合物理试验与数字仿真信息,低成本全方位对构件的服役性能进行研究。

3.研究方向

  • 力学-化学耦合环境下工程材料/构件性能的演化规律及失效机理

  • 物理试验与数字仿真试验相结合的混合试验方法和分析

  • 大尺寸材料和构件服役性能的试验研究方法、规范和标准

  • 力学-化学多场耦合环境下材料-构件服役性能跨尺度试验研究与评价

  • 材料的疲劳、断裂及应力腐蚀与腐蚀疲劳

4.试验平台的先进性

可实现大尺寸/全尺寸材料或构件在多场耦合环境下服役性能的综合评价试验,对材料和构件可进行六自由度任意受力状态下的复杂加载,可以进行物理试验与仿真试验实时结合混合仿真试验及远程联合试验。

5.试验平台设备列表

  • 六自由度电液伺服加载装置

  • 250t疲劳力学试验机

  • CDX-1型交直流磁粉探伤仪5台

  • SH610数字式超声探伤仪4台

  • 二氧化硫气体腐蚀试验箱1台

  • 盐雾腐蚀试验箱1台

  • ZKHS高低温试验箱1台

  • NELD-LSC混凝土硫酸盐干湿循环试验机1台

  • 标准恒温恒湿养护箱3套

  • SHBY-40B型数控水泥砼标准养护箱1台

六自由度电液伺服加载装置:提供一种基于六自由度并联机构的加载装置,包括前反力基础、六自由度并联机 构、重力平衡机构、测力机构和后反力基础,六自由度并联机构包括与前反力基础连接的下铰支座、与下铰支座连接的液压执行机构和与液压执行机构连接的运动平 台;重力平衡机构包括与运动平台通过托架连接的空气弹簧、与空气弹簧通过连接架连接的前端过渡板;测力机构包括运动平台上的传感器;后反力基础与地基为可调节性连接。运用并联机构运动学正解测量输出位姿,简化了测量设备的投入,有效提高了输出位姿的测量精度;有效提高了力测量的精度,达 到了对力测量的高精度要求;可以进行部件六个自由度的运动模拟和力加载。

250t疲劳力学试验机:电液伺服疲劳试验机主要用于捡测各种材料、零部件、弹性体、橡胶弹性体和减振器的动、静态力学性能试验。能在正弦波、三角波、方波、梯形波、斜波、用户自定义波形下进行拉伸、压缩、弯曲、低周和高周疲劳、裂纹扩展、断裂力学试验。

试验机操作灵活方便,移动横梁升降、锁紧、试样夹持均由按钮操作完成,采用先进的液压伺服驱动技术加载、高精度动态负荷传感器和高分辨率磁致伸缩位移传感器测量试件力值和位移。

全数字化的测控系统实现力、位移、变形闭环控制,试验软件在WINDOWS98/XP/2000中文环境下工作,强大的数据处理功能,试验条件和试验结果自动存盘,显示和打印。试验过程全部纳入计算机控制

CDX-1型交直流磁粉探伤仪5台:用于湿磁粉法检测结构构件因铸造、淬火、加工、疲劳等原因引起的裂纹及细微缺陷,是结构构件单件检测,小批抽检,大批量检测的试验机。

SH610数字式超声探伤仪4台:便携式工业无损探伤仪器,它能够快速、便捷、无损伤、精确地进行工件内部多种缺陷(裂纹、疏松、气孔、夹杂等)的检测、定位、评估和诊断。


二氧化硫气体腐蚀试验箱1台:通过硫化氢气体对被测样品进行气体腐蚀,通过考核对材料及其防护层的腐蚀的能力,以及相似防护层的工艺质量比较,同时可考核某些产品抗腐蚀的能力。

盐雾腐蚀试验箱1台:是一种主要利用盐雾试验设备所创造的人工模拟盐雾环境条件来考核产品或金属材料耐腐蚀性能的环境试验。


NELD-LSC混凝土硫酸盐干湿循环试验机1台:适用于处于干湿循环环境中遭受硫酸盐侵蚀的混凝土抗硫酸盐侵蚀试验,尤其适用于强度等级较高的混凝土抗硫酸盐侵蚀试验。


标准恒温恒湿养护箱3套:水泥(砼)恒温恒湿养护箱采用先进的智能化温湿度控制系统,能准确地指令升温,降温和增湿等功能。进行全自动切换工作,实现箱内温度、湿度的动态平衡,并可安置自动定时打印机和水位传感器。从而提高标准养护条件规定的温湿度的准确度和自动化控制水平、降低能耗、替代现有低档次标准养护箱和企业自建的非标准养护室,实现试件的状态调节和试验的标准环境。