大型多功能结构试验机试验系统2000吨

大型多功能结构试验机试验系统2000吨

本系统主要由七部分组件组成： 2000吨多功能反力框架，静态电液伺服加载作动器；主机阀台及管路；控制系统；回字形加载框架；试验配套设备；数据采集系统。

一、2000吨多功能反力框架

1.1、主机采用框架结构，横梁通过液压自动升降装置以调整试验空间，主机立柱与上下横梁采用预应力锁紧，保证主机框架在拉压加载时不会产生间隙。

1.2、主框架最大垂向压力不小于：20000kN，最大垂向拉力不小于：6000kN；主框架水平向承载力不小于：6000kN，拉4000kN，

1.3、试验空间不小于：

宽：5000mm（立柱内侧间距），深：3900mm，高5000mm(作动器底部至底座顶面) ，加长试验空间内侧尺寸（长*宽）：13500mm*1900mm；

试验空间高度调节范围不窄于：1500~5000mm，分级调整（每级高度500mm）。

主机须依据实验室预留基础设计施工，不需额外改造。

1.4、最大载荷下（20000kN压力）主机框架的最大变形不大于1/1000，提供垂向和左右两侧水平向同时加载时整机的有限元分析报告

1.5、主机框架外前后侧向环形支撑，整体最大高度不小于4000mm。其中高度≤2500mm时，满足最大推力不小于4000kN，高度在2500mm~4000mm时，满足最大推力不小于2000kN，前后侧向支撑可沿承力地基移动。配备各级作动器连接及安装固定装置。

1.6、垂向加载作动器安装在横梁上，要求具备沿水平力作用方向主动伺服跟动加载的能力，提供实施方案扫描件

1.7、水平向电液伺服作动器安装在主机框架单侧支撑上，配置沿垂直方向主动伺服跟动加载系统，提供实施方案扫描件

1.8、主机试验底座台面上应合理布置锚孔，间距600mm（与现有实验室反力台座孔距一致）；所配置的连接螺杆数量不低于20根；应可与实验室已配备的节点试验辅具配套使用；配备水平滑移限位装置。

1.9、侧向环形加载支撑在竖向平面内夹角不窄于0~ ±45°，水平面内夹角不窄于0~±30°。主框架及侧向支撑结构连接方式可靠、易用，标明不同加载角度（45°、30°、20°）下的最大荷载及其变形，提供设计计算书扫描件

1.10配备无需外接电源或电池的，基于射频能量收集的无源无线形变测量模块，对框架变形进行实时监测，提供实施方案扫描件

1.11、提供整套系统的三维视图扫描件，原件备查；对平面外加载提供可行性方案三维视图扫描件，原件备查；提供平面外加载的详细有限元分析报告扫描件，

1.12、提供满足设备指标要求的验收试样辅具及改进现有的运送小车以满足该加载设备运输试件的要求；试验试件就位所需轨道4根（井字排列）、手动葫芦不少于4个，单个轨道总承载力不小于16吨。

1.13、配备设备不同类型试验功能所需的实验支座、夹具等辅具各一组。需满足试验类型包括：墙类实验、十字节点试验、K型节点试验、空间异型节点试验、深梁试验、墙柱偏压实验。

二、静态电液伺服加载作动器

2.1、20000kN垂向电液伺服加载作动器，最大推力不小于：20000kN，最大拉力不小于：6000kN；最大行程：600mm (±300mm)；活塞杆头部直接安装球铰支座及法兰盘以实现与试件的连接；数量：1台。

2.2、主框架单侧水平向电液伺服加载作动器，最大推力不小于6000kN、拉力不小于4000kN；最大行程不小于±400mm。活塞杆头部直接安装球铰支座及法兰盘以实现与试件的连接；数量：1台；另一侧提供4000kN作动器安装底座，满足现有4000kN作动器要求。

2.3、1000kN水平向跟动作动器，最大推拉力不小于：±1000kN；最大行程±400mm；作动器与20000kN垂向加载作动器连接，实现该作动器的水平向伺服跟动；数量：1台

2.4、1000kN垂向跟动作动器，最大推拉力不小于：±1000kN；最大行程：1800mm；作动器与6000kN水平向加载作动器连接，实现该作动器的垂向主动伺服跟动；数量：1台

2.5、20000kN垂向电液伺服加载作动器、6000kN水平向电液伺服加载作动器须满足如下要求：

力测量精度不低于:±1%（4%--100%量程范围内）；20000kN力分辨率优于1kN,6000kN力分辨率优于0.5kN,

位移精度：≤0.05%FS，位移分辨率：0.01mm。

提供由中国合格评定国家认可委员会认可的计量检定机构出具的作动器所用力传感器的校准证书扫描件，原件备查。

2.6 伺服阀指标：控制电压：0~±10V；额定流量误差（∆PN=7Mpa）：≤10%；供油压力最大：31.5MPa；阶跃响应时间：≤12ms，分辨率：≤0.1%，滞环：≤0.2%，阀流量保证活塞最大移动速度≥150mm/min。

提供伺服阀的产品彩页资料扫描件，原件备查。

三、主机阀台及管路

3.1、本系统采用实验室已有的800L/min电液伺服油源系统，加载控制系统与该油源系统的PLC之间可以通过网线或RS232C串行口线连接，在控制器的计算机界面上监控伺服油源的运行，可实现液压系统的远程监控操作。

3.2、油源至主机系统的管路以及主机上固定部分的管路采用无缝钢管连接，主机移动横梁、主加载作动器等采用高压软管连接；管道耐压不低于32MPa.

提供管路系统的三维布置图扫描件，原件备查。

四、控制系统

4.1、控制器采用工控计算机直接插卡式控制器，不得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。

4.2、至少具备6个前向控制通道和12个反馈通道，应可实现试样的6通道同步、异步加载控制和垂向主作动器和水平作动器的主动跟动控制；12个通道的模拟输出。控制系统的主要参数（荷载、位移等）能通过模拟输出及数字输出等形式将系统信号传输给外部数据采集系统，实现控制系统与外部数据采集系统进行同步采集的功能要求。

4.3、控制器应能够实现垂向与水平向加载的主动伺服跟动控制，保证在加载的过程中，垂向加载作动器可以水平向的主动伺服跟动，水平向加载作动器可以完成垂向的主动伺服跟动，提供设计方案图扫描件，原件备查。

4.4、配备试验力、位移两个闭环控制回路，两种控制模式之间可在任何情况下平滑切换。具备可编程试验功能。

4.5、控制软件在Windows 10系统环境下应具有良好的兼容性和人机交互界面。

4.6、此系统可适配采购人已采购的组合式双1000吨多功能多通道电液伺服加载试验系统所配备的作动器，所配备的控制系统可以与本项目的控制系统联网，实现复杂多点的结构加载试验功能，并可进行多个子结构的远程拟动力协同试验，提供设计图扫描件原件备查。

4.7、提供虚拟仿真系统，功能包括：虚拟场景、试验原理、设备高度调整、试验加载操作介绍。

4.8、软件具有保护功能，当因意外情况导致试验中断时，自动保护，用户可以在中断点重启继续试验。当试验力超过每档最大试验力时过载保护，系统卸荷；当活塞位移达到上下极限位置时行程保护，油泵电机停机。

4.9、试验软件能进行单层和多高层建筑结构的整体结构拟动力试验和子结构拟动力试验，试验子结构可以取单个柱构件，也可以取单个楼层或多个连续楼层。

4.10、结构建模基于串联多自由度模型，每个楼层可包含多个柱构件。柱构件的模拟包含多种非线性滞回模型，如：理想弹塑性模型、旗形模型、二折线模型、三折线模型和四折线模型，可以实现刚度和强度退化、捏拢效应等非线性特征的模拟。

4.11、软件具有结构地震响应时程分析功能和柱构件拟静力加载模拟功能，便于用户在拟动力试验前对结构和构件模型进行检查。

4.12、软件具有试验数据可视化显示功能，试验过程中能够实时时程曲线、滞回曲线、数值显示及结构振动动画。

4.13、提供本招标要求中列出的控制系统和拟动力软件连接进行子结构拟动力试验的实现方案扫描件，原件备查。

4.14、提供静态控制系统和拟动力软件连接进行子结构拟动力试验。

4.15、试验控制应具有手动和自动两种操作系统，并应具备以下功能：具有完整、可靠的安全保护装置；当试验力超过每档最大试验力时过载保护，系统卸荷；当活塞位移达到上下极限位置时行程保护，油泵电机停机。

五、回字形加载框架

5.1、利用实验室原有承载力2000吨的主横梁，扩展为回字型框架的上下横梁使用；上下横梁组合可作为2000吨横梁承载使用，配备相应的连接件；

框架外形尺寸不小于：长7000mm，高5200mm，厚度和现有主梁一致；框架柱脚需加宽以保证侧向稳定性。框架变形竖向及水平向受力时，挠度变形不大于0.1%。提供设计方案图扫描件，原件备查。

5.2、框架垂向承载力不小于：3000kN，水平向承载力不小于： 600kN；提供在不改变现有横梁尺寸情况下，扩展到5000kN的实施方案及相应辅具。

5.3、配备行程为±300mm的水平滑动板或直线导轨，1个，最大磨阻不大于所受法向力的1%。

5.4、配备防护栏和钢梯，保证试验安全和操作。

5.5、提供十字形、k字型，T字型节点试验框架连接及支撑辅具，该加载框架的连接尺寸图及三维视图。

5.6、最大荷载下，加载框架整体有限元分析报告；

5.7、框架四周（立柱、顶梁及底梁）翼缘预留螺栓孔，为后续辅具、试件安装提供条件。

5.8、根据实验室现有特点提供平面外抗倾覆设施，并提供计算书。

5.9、用于千斤顶连接反力架的钢梁的倾斜支座，水平支座各2个，满足梁、柱、十字型节点、K型节点、T字型节点等结构试验。

5.10、配置试件安装就位所需葫芦，不少于4个。

六、试验配套设备

6.1、液压千斤顶：300t液压单向千斤顶行程200mm，带力传感器，1只，用于竖向加载。

6.2、60吨拉压千斤顶、30吨拉压千斤顶各2只，行程均为±250mm，均带力传感器和内置位移传感器；

6.3、500吨压力传感器1只，提供由中国合格评定国家认可委员会认可的计量检定机构出具的校准证书扫描件，原件备查。

6.4、4通道高精度自动液压控制台1套。

6.5、平面铰支座1个，额定承载力≥250吨；允许偏转角度：≤15°；转动方式：单向铰连接转动；可调节内槽最大尺寸：400x400mm。

6.6、机械千斤顶：50吨4只、30吨2只, 10吨2只

6.7、拉线式位移计：量程：500mm 精度：1%FS, 12个；

拉线式位移计：量程：700mm 精度：1%FS, 4个；

拉线式位移计：量程：1000cm 精度：1%FS, 4个；

导杆位移计：量程：250各8只。

6.8 激光位移计：量程：300mm精度：优于0.1%，各2只.

激光位移计：量程：500mm精度：优于0.1%，各2只。

6.9 机械式磁力表座：量程：500mm, 40个；量程：1000mm, 40个。

七、数据采集系统

7.用途：用于采集应变、位移、力等实验数据。

7.1数采通道：总通道数不小于180通道，单台不少于60通道，可进行更多通道扩展，满足2000通道以上系统集成测试，同步精度200ns。

7.2模数转换器：24位A/D转换器。

7.3每个通道均可以采集：1/4桥、半桥、全桥及应变式位移传感器、各种桥式力传感器、电阻式传感器。支持电压信号输入。

7.4支持应变片电阻60~20000Ω；灵敏度系数1.0~3.0 自动修正。

7.5导线电阻自动修正功能，长导线电阻修正范围：0～100Ω。

7.6量程±60000με，分辨率0.1με

7.7精度：0.2%FS；应变示值：≤0.5%±3με；非线性：≤0.1%FS。

7.8可以动静态采集，静态每通道采样频率不小于1Hz，动态最高200Hz。

7.9软件要求：计算机完成自动平衡、试采样、单次采样、定时采样的控制，以及将任选两测点的测量数据定义为 x 轴和 y 轴，边采样边绘制成曲线，完成 x-y 记录仪（滞回曲线）的功能。

7.10软件中输入桥路方式、应变计电阻、导线电阻、应变计灵敏度系数，软件完成对测量结果的自动修正；软件中输入被测试件材料的弹性模量和泊松比，软件将完成应力及两片直角、三片 45°直角、60°等边三角形、伞形、扇形等应变花主应力及方向的计算。

7.11零漂：不大于2με/4h。

7.12具有同步并行测试和分析功能，满足1000通道以上系统集成测试，配套处理软件通过对数据监控与管理，实现对各种结构的性能测试和分析。系统可实现远程多平台汇编系统DFD，控制系统等外部设备接入系统平台，实现统一控制管理，满足系统集成测试需求。

7.13支持网络摄像头视频信号接入，视频信号能够和所有数据采集通道实时数据同屏显示。在数据分析时，能够协同采集数据查看当前时刻对应视频图像，便于多维度分析。

7.14自动平衡范围：±20000με（应变计阻值的±2%）。