大型多功能結構試驗機試驗系統2000噸

大型多功能結構試驗機試驗系統2000噸

本系統主要由七部分組件組成： 2000噸多功能反力框架，靜態電液伺服加載作動器；主機閥臺及管路；控制系統；回字形加載框架；試驗配套設備；數據采集系統。

一、2000噸多功能反力框架

1.1、主機采用框架結構，橫梁通過液壓自動升降裝置以調整試驗空間，主機立柱與上下橫梁采用預應力鎖緊，保證主機框架在拉壓加載時不會產生間隙。

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

試驗空間高度調節范圍不窄于：1500~5000mm，分級調整（每級高度500mm）。

主機須依據實驗室預留基礎設計施工，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、主機框架外前后側向環形支撐，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支撐上，配置沿垂直方向主動伺服跟動加載系統，提供實施方案掃描件

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

1.9、側向環形加載支撐在豎向平面內夾角不窄于0~ ±45°，水平面內夾角不窄于0~±30°。主框架及側向支撐結構連接方式可靠、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測，提供實施方案掃描件

1.11、提供整套系統的三維視圖掃描件，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、提供滿足設備指標要求的驗收試樣輔具及改進現有的運送小車以滿足該加載設備運輸試件的要求；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、十字節點試驗、K型節點試驗、空間異型節點試驗、深梁試驗、墻柱偏壓實驗。

二、靜態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與試件的連接；數量：1臺。

2.2、主框架單側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與試件的連接；數量：1臺；另一側提供4000kN作動器安裝底座，滿足現有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，實現該作動器的水平向伺服跟動；數量：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，實現該作動器的垂向主動伺服跟動；數量：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）；20000kN力分辨率優于1kN,6000kN力分辨率優于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；階躍響應時間：≤12ms，分辨率：≤0.1%，滯環：≤0.2%，閥流量保證活塞最大移動速度≥150mm/min。

提供伺服閥的產品彩頁資料掃描件，原件備查。

三、主機閥臺及管路

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

3.2、油源至主機系統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.

提供管路系統的三維布置圖掃描件，原件備查。

四、控制系統

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，應可實現試樣的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。控制系統的主要參數（荷載、位移等）能通過模擬輸出及數字輸出等形式將系統信號傳輸給外部數據采集系統，實現控制系統與外部數據采集系統進行同步采集的功能要求。

4.3、控制器應能夠實現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，提供設計方案圖掃描件，原件備查。

4.4、配備試驗力、位移兩個閉環控制回路，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系統環境下應具有良好的兼容性和人機交互界面。

4.6、此系統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所配備的作動器，所配備的控制系統可以與本項目的控制系統聯網，實現復雜多點的結構加載試驗功能，并可進行多個子結構的遠程擬動力協同試驗，提供設計圖掃描件原件備查。

4.7、提供虛擬仿真系統，功能包括：虛擬場景、試驗原理、設備高度調整、試驗加載操作介紹。

4.8、軟件具有保護功能，當因意外情況導致試驗中斷時，自動保護，用戶可以在中斷點重啟繼續試驗。當試驗力超過每檔最大試驗力時過載保護，系統卸荷；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構的整體結構擬動力試驗和子結構擬動力試驗，試驗子結構可以取單個柱構件，也可以取單個樓層或多個連續樓層。

4.10、結構建模基于串聯多自由度模型，每個樓層可包含多個柱構件。柱構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，可以實現剛度和強度退化、捏攏效應等非線性特征的模擬。

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

4.12、軟件具有試驗數據可視化顯示功能，試驗過程中能夠實時時程曲線、滯回曲線、數值顯示及結構振動動畫。

4.13、提供本招標要求中列出的控制系統和擬動力軟件連接進行子結構擬動力試驗的實現方案掃描件，原件備查。

4.14、提供靜態控制系統和擬動力軟件連接進行子結構擬動力試驗。

4.15、試驗控制應具有手動和自動兩種操作系統，并應具備以下功能：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，配備相應的連接件；

框架外形尺寸不小于：長7000mm，高5200mm，厚度和現有主梁一致；框架柱腳需加寬以保證側向穩定性。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；提供在不改變現有橫梁尺寸情況下，擴展到5000kN的實施方案及相應輔具。

5.3、配備行程為±300mm的水平滑動板或直線導軌，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）翼緣預留螺栓孔，為后續輔具、試件安裝提供條件。

5.8、根據實驗室現有特點提供平面外抗傾覆設施，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、十字型節點、K型節點、T字型節點等結構試驗。

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；允許偏轉角度：≤15°；轉動方式：單向鉸連接轉動；可調節內槽最大尺寸：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；

導桿位移計：量程：250各8只。

6.8 激光位移計：量程：300mm精度：優于0.1%，各2只.

激光位移計：量程：500mm精度：優于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、數據采集系統

7.用途：用于采集應變、位移、力等實驗數據。

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

7.2模數轉換器：24位A/D轉換器。

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

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

7.5導線電阻自動修正功能，長導線電阻修正范圍：0～100Ω。

7.6量程±60000με，分辨率0.1με

7.7精度：0.2%FS；應變示值：≤0.5%±3με；非線性：≤0.1%FS。

7.8可以動靜態采集，靜態每通道采樣頻率不小于1Hz，動態最高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據定義為 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、應變計電阻、導線電阻、應變計靈敏度系數，軟件完成對測量結果的自動修正；軟件中輸入被測試件材料的彈性模量和泊松比，軟件將完成應力及兩片直角、三片 45°直角、60°等邊三角形、傘形、扇形等應變花主應力及方向的計算。

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通道以上系統集成測試，配套處理軟件通過對數據監控與管理，實現對各種結構的性能測試和分析。系統可實現遠程多平臺匯編系統DFD，控制系統等外部設備接入系統平臺，實現統一控制管理，滿足系統集成測試需求。

7.13支持網絡攝像頭視頻信號接入，視頻信號能夠和所有數據采集通道實時數據同屏顯示。在數據分析時，能夠協同采集數據查看當前時刻對應視頻圖像，便于多維度分析。

7.14自動平衡范圍：±20000με（應變計阻值的±2%）。