智能多維陣列萬向加載試驗(yàn)系統(tǒng)

1、項(xiàng)目背景

隨著國家現(xiàn)代化建設(shè)的不斷深入與推進(jìn)，各類綜合復(fù)雜的基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目比比皆是，如超高層建筑、地鐵、機(jī)場、樓堂館所、大跨度橋梁、大型客機(jī)、航天飛機(jī)、巨型船舶、海洋平臺(tái)、原子能電站等，與這些大型項(xiàng)目相關(guān)的科研試驗(yàn)復(fù)雜多變，研究工期短，需快速獲取精準(zhǔn)的試驗(yàn)成果。傳統(tǒng)臨時(shí)組裝的試驗(yàn)系統(tǒng)耗時(shí)、費(fèi)力、對(duì)項(xiàng)目的適應(yīng)性差，不能靈活多變，試驗(yàn)結(jié)果可靠性不高，與大型復(fù)雜科研試驗(yàn)項(xiàng)目的需求背道而馳。另外土木工程基礎(chǔ)自然科學(xué)試驗(yàn)研究對(duì)象眾多，諸如墩柱、梁、空間多維節(jié)點(diǎn)、框架、墻體、桁架等構(gòu)件及子結(jié)構(gòu)，受力類型涵蓋靜力、低周反復(fù)、高周疲勞、擬動(dòng)力等，傳統(tǒng)臨時(shí)組裝的試驗(yàn)系統(tǒng)導(dǎo)致研究者的科研經(jīng)費(fèi)過多地消耗于試驗(yàn)的附屬裝置，而非試驗(yàn)研究對(duì)象本身，并耗費(fèi)研究者過多的科研精力，遲滯試驗(yàn)周期。智能多維陣列萬向加載試驗(yàn)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)加載空間高度、寬度、方向需求快速靈活多變，智能化、高效、高質(zhì)、安全加載與科學(xué)采集，是當(dāng)前形勢下科學(xué)試驗(yàn)研究的亟待需求。

2、項(xiàng)目目標(biāo)

（1）支撐結(jié)構(gòu)工程專業(yè)及相近專業(yè)老師開展各類基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)所要求的靜載、低周反復(fù)、高周疲勞等大型、綜合、復(fù)雜研究項(xiàng)目的科學(xué)試驗(yàn)研究。

（2）積極開展社會(huì)技術(shù)服務(wù)，加強(qiáng)高校與企業(yè)的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合。

（3）積極接納訪問學(xué)者、地方科技人員及優(yōu)秀研究生來實(shí)驗(yàn)室從事合作科研工作。

（4）結(jié)合設(shè)備功能對(duì)本校學(xué)生實(shí)行創(chuàng)新開放，篩選出優(yōu)秀本科生、研究生提出的創(chuàng)新課題并開展科研課題的試驗(yàn)研究和相關(guān)學(xué)術(shù)活動(dòng)。

1、多功能承載主機(jī)

★1.1、數(shù)量：1套。

#1.2、立柱間距：不低于4000mm×2000mm。試驗(yàn)凈高度：不低于5000mm（自動(dòng)無級(jí)可調(diào)），橫梁采用液壓夾緊方式進(jìn)行鎖緊。

★1.3、提供主機(jī)系統(tǒng)的三維視圖、空間調(diào)整的詳細(xì)方案，并提供主機(jī)液壓升降、液壓鎖緊等細(xì)節(jié)處理三維示意圖。

★1.4、主機(jī)豎向承載不低于6000kN，具備主動(dòng)跟動(dòng)加載功能，提供豎向作動(dòng)器在水平向的主動(dòng)跟動(dòng)加載功能的三維視圖實(shí)現(xiàn)方案，保證摩擦系數(shù)低于0.01。

1.5、豎向加載系統(tǒng)智能調(diào)節(jié)范圍：豎向作動(dòng)器橫向可智能調(diào)節(jié)空間不低于1000mm，豎向加載系統(tǒng)豎向可智能調(diào)節(jié)空間不低于5000mm。

#1.6、水平加載裝置承載不低于2000kN，可進(jìn)行自動(dòng)高度調(diào)整，可安裝水平200噸及100噸電液伺服作動(dòng)器，分別在支撐兩側(cè)安裝，水平加載裝置具有豎向主動(dòng)跟動(dòng)加載功能。

1.7、水平加載系統(tǒng)智能調(diào)節(jié)范圍：2000kN水平作動(dòng)器可上下調(diào)節(jié)高度不低于1500mm，1000kN水平作動(dòng)器可上下調(diào)節(jié)高度不低于1500mm。

★1.8、提供水平加載裝置與豎向加載框架無縫連接、相對(duì)運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)方案。

★1.9、詳細(xì)描述水平加載裝置高度調(diào)整方案，并且提供三維示意圖。

★1.10、提供垂向及水平加載裝置主動(dòng)跟動(dòng)加載功能的原理圖以及實(shí)現(xiàn)方案。

★1.11、配備無需外接電源或電池的無源無線形變微動(dòng)測量模塊，對(duì)框架變形進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，投標(biāo)文件中提供無源無線形變微動(dòng)測量詳細(xì)的解決方案。

1.12、配備柱式、墻式、節(jié)點(diǎn)構(gòu)件及框架加載試驗(yàn)輔具及運(yùn)送5噸試樣的Q345鋼結(jié)構(gòu)小車。

#1.13、配備驗(yàn)收試樣，壓力：不低于6000kN，拉力：不低于2000kN，高度不低于1000mm，提供驗(yàn)收試樣進(jìn)行設(shè)備驗(yàn)收的加載方案。

2、電液伺服作動(dòng)器

2.1、6000kN電液伺服作動(dòng)器

★2.1.1、數(shù)量：1套；

2.1.2、推試驗(yàn)力：不低于6000kN；拉試驗(yàn)力：不低于2000kN；行程：±250mm；

2.2、2000kN電液伺服水平作動(dòng)器

★2.2.1、數(shù)量：1套；

2.2.2、推試驗(yàn)力：不低于2000 kN，拉試驗(yàn)力：不低于1500kN；行程：±300mm；

2.3、1000kN電液伺服水平作動(dòng)器

★2.3.1、數(shù)量：1套；

2.3.2推試驗(yàn)力：不低于1000 kN，拉試驗(yàn)力：不低于500kN；行程：±300mm；

2.4、500kN電液伺服跟動(dòng)作動(dòng)器

★2.4.1、數(shù)量：1套；

2.4.2、推力：不低于500 kN；拉力：不低于300 kN；行程：不低于700mm；

2.5、200kN電液伺服跟動(dòng)作動(dòng)器

★2.5.1、數(shù)量：2套；

2.5.2、推力：不低于200 kN；拉力：不低于100 kN；行程：不低于1500mm；

2.6、所有作動(dòng)器滿足如下指標(biāo)：

#2.6.1、試驗(yàn)力測量范圍與精度：4%～100%FS，示值的±1%；

#2.6.2、位移測量精度：不低于0.1%FS；

2.6.3、位移測量方式：內(nèi)置式磁致伸縮位移傳感器；

3、液壓系統(tǒng)（1套）

3.1、智能油源額定流量：不低于100L/min，工作壓力：不低于23Mpa，電控柜以PLC控制器為核心，與采購人控制室中的主控計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)線連接，既可以本地控制又可以遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作。

★3.2、針對(duì)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有情況，提供液壓系統(tǒng)的詳細(xì)布置方案三維圖（包括油源、管路走線等的詳細(xì)位置尺寸的二維、三維圖）及說明資料。

4、控制系統(tǒng)

★4.1、數(shù)量：1套；

#4.2、控制器采用工控計(jì)算機(jī)直接插卡式控制器，不得采用上下位微機(jī)控制器，防止因通訊連接不可靠引起的作動(dòng)器失控?fù)p壞試樣而導(dǎo)致危險(xiǎn)。

4.3、可實(shí)現(xiàn)不少于8個(gè)作動(dòng)器的力、位移電液伺服閉環(huán)控制協(xié)調(diào)加載。

4.4、系統(tǒng)在全程閉環(huán)控制狀態(tài)下，應(yīng)具備力控、位移控制等多種控制功能，并且在試驗(yàn)過程中應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)所有控制方式以及控制速率的任意無沖擊平滑切換。

4.5、試驗(yàn)系統(tǒng)自帶控制系統(tǒng)的主要參數(shù)（荷載、位移等）應(yīng)能通過模擬輸出或數(shù)字輸出等形式將系統(tǒng)信號(hào)傳輸給外部數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)與外部數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行同步采集的功能要求。

★4.6、提供多通道電液伺服加載系統(tǒng)虛擬仿真系統(tǒng)，功能包括：虛擬場景、試驗(yàn)原理、設(shè)備高度調(diào)整、試驗(yàn)加載操作介紹，提供投標(biāo)產(chǎn)品生產(chǎn)廠家公開發(fā)布的說明書資料。

4.7、試驗(yàn)軟件能進(jìn)行單層和多高層建筑結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)和子結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)，試驗(yàn)子結(jié)構(gòu)可以取單個(gè)柱構(gòu)件，也可以取單個(gè)樓層或多個(gè)連續(xù)樓層，提供詳細(xì)說明資料及軟件截圖。

4.8、軟件具有結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)時(shí)程分析功能和柱構(gòu)件擬靜力加載模擬功能，支持用戶在擬動(dòng)力試驗(yàn)前對(duì)結(jié)構(gòu)和構(gòu)件模型進(jìn)行檢查，提供詳細(xì)說明資料及軟件截圖。

★4.9、提供控制系統(tǒng)程序與擬動(dòng)力軟件連接進(jìn)行子結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)的詳細(xì)實(shí)現(xiàn)方案。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

#5.1、所有采集系統(tǒng)總測點(diǎn)數(shù)：不少于200個(gè)，配備專用的控制計(jì)算機(jī)和軟件系統(tǒng)；

#5.2、不少于10通道采集WZPK熱電阻信號(hào)，精度：≤0.01%（測量范圍 -200℃-1000℃）；

5.3、不少于10通道采集MTSD/A信號(hào)，精度：≤0.01%（測量范圍-10V-10V）；

5.4、數(shù)字通道可以直接采集數(shù)字信號(hào)，采樣速度≥1000點(diǎn)/秒，通訊距離≥1500米；

5.5、模擬通道可以同時(shí)采集溫度和應(yīng)變信號(hào)，并且互不干擾。需能輸出恒流源，為傳感器供電，輸出精度：≤0.01%；

5.6、應(yīng)變測量通道需能測應(yīng)變信號(hào)（1/4、半橋和全橋）、直流電壓（±2V）、電阻（≥25kΩ）以及熱電阻等信號(hào)；

5.7、應(yīng)變測量范圍（應(yīng)變系數(shù)2.0）：≥±100000με；平衡范圍：≥±15000με（應(yīng)變阻值的+1.5﹪）；高分辨率：≤1με；零漂：≤2με/100h；系統(tǒng)不確定度：≤1με；適用應(yīng)變片電阻值；60～20000Ω任意設(shè)定；應(yīng)變片靈敏度系數(shù)：1.0～3.0自動(dòng)修正；

5.8、模擬量測量通道需能滿足測量直流電壓（≥±12V）、直流電流（≥20 mA）、熱電偶等信號(hào)要求；

5.9、系統(tǒng)采用模塊化，可擴(kuò)展模塊數(shù)：≥100塊，模塊間的擴(kuò)展距離：≥100m，通道總數(shù)多可擴(kuò)展：≥1000通道，并且滿足由一臺(tái)計(jì)算機(jī)獨(dú)立控制要求；

5.10、轉(zhuǎn)換精度：≤16Bit；

5.11、開關(guān)量測量通道需滿足測量狀態(tài)、頻率、周期、計(jì)數(shù)以及開關(guān)量輸出要求；

5.12、采集通道之間需有承受過壓：≥500V；

5.13、抗干擾指標(biāo)：共模抑制比：≥140db，串模抑制比：≥60db；

5.14、系統(tǒng)工作環(huán)境：除滿足GB/T 6587-2012標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的條件外，尚滿足在惡劣環(huán)境條件（比如振動(dòng)環(huán)境下等）下的穩(wěn)定工作要求；

★5.15、須能直接采集前文“序號(hào)4”中“控制系統(tǒng)”的數(shù)字信號(hào)，保證控制系統(tǒng)參數(shù)（荷載、位移等）能通過數(shù)字輸出將系統(tǒng)信號(hào)傳輸給該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)與該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行同步采集的功能要求。投標(biāo)時(shí)提供同步采集詳細(xì)的解決方案。

試驗(yàn)輔助裝置及測試傳感器

6.1、帶拉壓力傳感器的鏈桿不少于2個(gè)，鏈桿長不低于2.4m，可調(diào)節(jié)高度0.3m；力傳感器受壓承載力500kN，受拉承載力300kN，鏈桿軸壓承載力 600KN, 軸拉承載力400KN；

6.2、承受壓力不低于6000kN的滑動(dòng)鋼結(jié)構(gòu)試驗(yàn)小車不少于1個(gè), 投標(biāo)文件中提供三維視圖及有限元分析報(bào)告，并標(biāo)小車外觀的尺寸；

6.3、不低于1.5m長壓梁不少于4根，壓梁兩側(cè)錨壓端各承擔(dān)錨固拉力不低于60T；

6.4、不低于1.3m長壓梁錨固螺桿不少于6根，螺栓桿抗拉力不低于40T；

6.5、三端連接銷鉸裝置不少于2套，銷鉸承受壓力不低于600T, 投標(biāo)文件中提供三維視圖及有限元分析報(bào)告，并標(biāo)注外觀尺寸；

6.6、不低于1.5m長拉壓連接剛臂不少于2根，剛臂受壓承載力不低于300T；

6.7、拉壓球鉸裝置不少于兩個(gè)，球鉸承受拉力不低于150T,承受壓力不低于400T, 投標(biāo)文件中提供三維視圖，并標(biāo)注外觀尺寸；

6.8、基恩士激光位移計(jì)不少于6個(gè)，量程不低于300mm；

6.9、數(shù)采引伸計(jì)不少于6個(gè)；

6.10、數(shù)采拉線式位移計(jì)不少于30個(gè)，量程不低于200mm；

6.11、數(shù)采百分表不少于6個(gè)，千分表不少于6個(gè)。

簡支梁反力框架試驗(yàn)系統(tǒng)

構(gòu)件疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)

鋼筋混凝土梁虛擬受彎試驗(yàn)系統(tǒng)  

鋼桁架靜載荷實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)  

長柱結(jié)構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)

鋼桁架加載試驗(yàn)系統(tǒng)  

電液伺服多功能結(jié)構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)  

反向架  

電液伺服加載系統(tǒng)  

多通道協(xié)調(diào)加載

水平加載系統(tǒng)  

擬動(dòng)力加載試驗(yàn)  

千斤頂檢定裝置          

多功能結(jié)構(gòu)力學(xué)試驗(yàn)裝置    

結(jié)構(gòu)試驗(yàn)教學(xué)加載系統(tǒng)  

慢應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)機(jī)  

長柱試驗(yàn)機(jī)          

2000噸壓力試驗(yàn)機(jī)  

接骨板彎曲試驗(yàn)機(jī)  

超高速拉力試驗(yàn)機(jī)  

結(jié)構(gòu)工程陣列加載試驗(yàn)系統(tǒng)