智能多維陣列萬向加載試驗系統(tǒng)

1、項目背景

隨著國家現(xiàn)代化建設(shè)的不斷深入與推進，各類綜合復(fù)雜的基礎(chǔ)設(shè)施項目比比皆是，如超高層建筑、地鐵、機場、樓堂館所、大跨度橋梁、大型客機、航天飛機、巨型船舶、海洋平臺、原子能電站等，與這些大型項目相關(guān)的科研試驗復(fù)雜多變，研究工期短，需快速獲取精準的試驗成果。傳統(tǒng)臨時組裝的試驗系統(tǒng)耗時、費力、對項目的適應(yīng)性差，不能靈活多變，試驗結(jié)果可靠性不高，與大型復(fù)雜科研試驗項目的需求背道而馳。另外土木工程基礎(chǔ)自然科學(xué)試驗研究對象眾多，諸如墩柱、梁、空間多維節(jié)點、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、擬動力等，傳統(tǒng)臨時組裝的試驗系統(tǒng)導(dǎo)致研究者的科研經(jīng)費過多地消耗于試驗的附屬裝置，而非試驗研究對象本身，并耗費研究者過多的科研精力，遲滯試驗周期。智能多維陣列萬向加載試驗系統(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，是當前形勢下科學(xué)試驗研究的亟待需求。

2、項目目標

（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)雜研究項目的科學(xué)試驗研究。

（2）積極開展社會技術(shù)服務(wù)，加強高校與企業(yè)的強強聯(lián)合。

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

（4）結(jié)合設(shè)備功能對本校學(xué)生實行創(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研究和相關(guān)學(xué)術(shù)活動。

1、多功能承載主機

★1.1、數(shù)量：1套。

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

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

★1.4、主機豎向承載不低于6000kN，具備主動跟動加載功能，提供豎向作動器在水平向的主動跟動加載功能的三維視圖實現(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，可進行自動高度調(diào)整，可安裝水平200噸及100噸電液伺服作動器，分別在支撐兩側(cè)安裝，水平加載裝置具有豎向主動跟動加載功能。

1.7、水平加載系統(tǒng)智能調(diào)節(jié)范圍：2000kN水平作動器可上下調(diào)節(jié)高度不低于1500mm，1000kN水平作動器可上下調(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、相對運動的實現(xiàn)方案。

★1.9、詳細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跟動加載功能的原理圖以及實現(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測量模塊，對框架變形進行實時監(jiān)測，投標文件中提供無源無線形變微動測量詳細的解決方案。

1.12、配備柱式、墻式、節(jié)點構(gòu)件及框架加載試驗輔具及運送5噸試樣的Q345鋼結(jié)構(gòu)小車。

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

2、電液伺服作動器

2.1、6000kN電液伺服作動器

★2.1.1、數(shù)量：1套；

2.1.2、推試驗力：不低于6000kN；拉試驗力：不低于2000kN；行程：±250mm；

2.2、2000kN電液伺服水平作動器

★2.2.1、數(shù)量：1套；

2.2.2、推試驗力：不低于2000 kN，拉試驗力：不低于1500kN；行程：±300mm；

2.3、1000kN電液伺服水平作動器

★2.3.1、數(shù)量：1套；

2.3.2推試驗力：不低于1000 kN，拉試驗力：不低于500kN；行程：±300mm；

2.4、500kN電液伺服跟動作動器

★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電液伺服跟動作動器

★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、所有作動器滿足如下指標：

#2.6.1、試驗力測量范圍與精度：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算機通過網(wǎng)線連接，既可以本地控制又可以遠程監(jiān)控和操作。

★3.2、針對實驗室現(xiàn)有情況，提供液壓系統(tǒng)的詳細布置方案三維圖（包括油源、管路走線等的詳細位置尺寸的二維、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。

4.3、可實現(xiàn)不少于8個作動器的力、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。

★4.6、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、試驗原理、設(shè)備高度調(diào)整、試驗加載操作介紹，提供投標產(chǎn)品生產(chǎn)廠家公開發(fā)布的說明書資料。

4.7、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，提供詳細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，支持用戶在擬動力試驗前對結(jié)構(gòu)和構(gòu)件模型進行檢查，提供詳細說明資料及軟件截圖。

★4.9、提供控制系統(tǒng)程序與擬動力軟件連接進行子結(jié)構(gòu)擬動力試驗的詳細實現(xiàn)方案。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

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

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

5.3、不少于10通道采集MTSD/A信號，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，采樣速度≥1000點/秒，通訊距離≥1500米；

5.5、模擬通道可以同時采集溫度和應(yīng)變信號，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（1/4、半橋和全橋）、直流電壓（±2V）、電阻（≥25kΩ）以及熱電阻等信號；

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）、熱電偶等信號要求；

5.9、系統(tǒng)采用模塊化，可擴展模塊數(shù)：≥100塊，模塊間的擴展距離：≥100m，通道總數(shù)多可擴展：≥1000通道，并且滿足由一臺計算機獨立控制要求；

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：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標準所規(guī)定的條件外，尚滿足在惡劣環(huán)境條件（比如振動環(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4"中“控制系統(tǒng)"的數(shù)字信號，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)信號傳輸給該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實現(xiàn)控制系統(tǒng)與該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行同步采集的功能要求。投標時提供同步采集詳細的解決方案。

試驗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，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的滑動鋼結(jié)構(gòu)試驗小車不少于1個, 投標文件中提供三維視圖及有限元分析報告，并標小車外觀的尺寸；

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, 投標文件中提供三維視圖及有限元分析報告，并標注外觀尺寸；

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，球鉸承受拉力不低于150T,承受壓力不低于400T, 投標文件中提供三維視圖，并標注外觀尺寸；

6.8、基恩士激光位移計不少于6個，量程不低于300mm；

6.9、數(shù)采引伸計不少于6個；

6.10、數(shù)采拉線式位移計不少于30個，量程不低于200mm；

6.11、數(shù)采百分表不少于6個，千分表不少于6個。

簡支梁反力框架試驗系統(tǒng)

構(gòu)件疲勞試驗系統(tǒng)

鋼筋混凝土梁虛擬受彎試驗系統(tǒng)  

鋼桁架靜載荷實驗系統(tǒng)  

長柱結(jié)構(gòu)試驗系統(tǒng)

鋼桁架加載試驗系統(tǒng)  

電液伺服多功能結(jié)構(gòu)試驗系統(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)  

擬動力加載試驗  

千斤頂檢定裝置          

多功能結(jié)構(gòu)力學(xué)試驗裝置    

結(jié)構(gòu)試驗教學(xué)加載系統(tǒng)  

慢應(yīng)力腐蝕試驗機  

長柱試驗機          

2000噸壓力試驗機  

接骨板彎曲試驗機  

超高速拉力試驗機  

結(jié)構(gòu)工程陣列加載試驗系統(tǒng)