Máquina de prueba de acoplamiento multicampo triaxial de roca

1. Requisitos técnicos

El equipo puede completar toda la prueba de curva de proceso de compresión uniaxial de roca (roca blanda) a temperatura normal. Complete la prueba de curva de todo el proceso de compresión triaxial de roca (roca blanda) en un ambiente de alta temperatura. La prueba de emisión acústica se puede completar en un ambiente triaxial uniaxial, y la prueba de filtración de agua de los poros de la roca (roca blanda) se puede completar a temperatura ambiente y alta temperatura. Prueba de resistencia a la compresión uniaxial de roca (esfuerzo constante, deformación constante, tasa de tensión constante, tasa de deformación constante, tasa de desplazamiento constante, carga de ciclo unidireccional, retención de carga, descarga y otras pruebas de control de programa multienlace). El sistema de medición tiene ajuste de cero, calibración, medición completa continua sin clasificación y las coordenadas de la curva tienen una fila adaptable. Pruebe la fuerza, la deformación, el desplazamiento y otros controles y mantenimiento de velocidad, con función de protección automática de sobrecarga, cuando la deformación axial, la deformación radial, el tiempo y otros parámetros alcanzan el valor límite o preestablecido, la fractura de la muestra, el bloqueo del circuito de aceite y la temperatura del aceite también lo son. alto se puede proteger automáticamente. Regulación continua de velocidad, fuerza, desplazamiento, deformación axial y radial, varios métodos de control pueden cambiar suavemente curvas, almacenamiento de datos y amplificación de curvas durante la prueba, y se pueden cambiar para mostrar cada curva de prueba durante la prueba. Medición automática, control, adquisición de datos, procesamiento, dibujo de curvas y cálculo de resistencia a la compresión, presión de confinamiento, deformación axial, deformación radial, relación de Poisson, módulo elástico, etc.

 

  

 

  

 

  

 

2. Parámetros técnicos

El sistema se compone principalmente de un sistema de control de carga estática y axial, un sistema de carga de presión de confinamiento, un sistema de filtración de presión de poros, un sistema de alta temperatura y un sistema de emisión acústica. Tamaño de muestra 50 mm de diámetro y 100 mm de altura; Diámetro 75 mm, altura 150 mm;

 

2.1 La rigidez del bastidor principal (bastidor de 200 toneladas) para cargas de compresión axial es ≥10GN/m, y está compuesto por un bastidor de pórtico monolítico fundido, un conjunto de cilindro y pistón (cilindro de carga), placa de presión, etc. El cilindro de carga se fija en la viga inferior y el pistón ejerce una fuerza de prueba sobre la muestra hacia arriba; Esta estructura maximiza la rigidez de la máquina de prueba, reduce el espacio de la máquina de prueba y también hace que la apariencia de la máquina de prueba sea hermosa.

 

2.1.1 Cámara de presión a prueba de explosiones de elevación y descenso automático integrado, que proporciona una descripción detallada de las soluciones técnicas a prueba de explosiones de la cámara de presión, sin necesidad de atornillar pernos ni abrazaderas; La cámara de presión puede soportar no menos de 100 MPa. Al mismo tiempo, el cable del sensor de la cámara de presión tiene al menos 18 núcleos. El reabastecimiento de combustible y la descarga de aceite de la cámara de presión se operan por computadora, sin girar manualmente la válvula.

 

2.2, la fuerza de prueba de carga estática y dinámica axial máxima es 200KN-2000kN, el rango de medición de fuerza efectiva es 20kN-2000kN, la frecuencia es 0,01-5Hz, la precisión de la medición de fuerza es ≤±0,5%, la El rango de velocidad de carga de la fuerza de prueba es de 0,01-20 KN/s.

 

2.3 El sistema de carga de presión de confinamiento está compuesto por una cámara de presión de tres ejes con estructura de autoequilibrio. La presión de confinamiento máxima es ≥80Mpa, la precisión de la medición de la presión de confinamiento es ≤±0,5% FS y la resolución de la presión de confinamiento es ≤0,02MPa. Rango de velocidad de carga de presión de confinamiento 0,001 ~ 0,1 Mpa/s.

 

2.4 Sistema de filtración de presión de poro: presión máxima de agua de poro: ≥80 MPa, rango de presión: medido entre el 2 % y el 100 % de la fuerza de prueba máxima, precisión: ≦ ±0,5 % FS, resolución: ≤0,02 MPa, almacenamiento de agua: ≥800ml; La presión máxima de filtración de gas es de 25 MPa y la resolución es inferior a 0,01 MPa.

 

2.5 Sistema de alta y baja temperatura: El sistema de alta temperatura se compone de un medidor de control de temperatura del calentador, un medidor de control de temperatura de la cámara de presión, una placa de circuito de calefacción, un disyuntor, un calentador, un interruptor de encendido, una luz indicadora de calefacción, un amperímetro y un sistema de calefacción. interruptor, etc., rango de temperatura: temperatura ambiente -70 ℃ ~ 200 ℃, resolución de temperatura: ≤0,1 ℃, precisión del control de temperatura: ±1 ℃.

 

2.6 Sistema de emisión acústica: equipado con al menos 8 sensores transmisores de sonido de alta temperatura y alta presión, frecuencia de resonancia de 50 KHz, tamaño 18*18 mm, que admiten líneas de señal de bajo ruido;

(1) Precisión de muestreo de emisión acústica: precisión A/D de 24 bits, velocidad de muestreo: 2,5 Msps, número de canales de emisión acústica: 8;

(2) Caracterización de la señal de emisión acústica: parámetros característicos, forma de onda de emisión acústica, flujo de forma de onda original;

(3) Parámetros característicos de la emisión acústica: tiempo de llegada, umbral, tiempo de subida, amplitud, duración, energía, recuento de timbres, frecuencia media, frecuencia pico, RMS, ASL, duración, amortiguación, etc.

(4) Preamplificador: incorporado;

(5) Interfaz de bus: Gigabit Ethernet;

(6) Almacenamiento local: los datos se almacenan localmente en la computadora, el tamaño depende del disco duro de la computadora;

(7) Fuente de alimentación externa de 220V;

(8) Software del sistema de emisión acústica, soporte perfecto para procesadores de doble núcleo y multinúcleo, - interfaz gráfica interactiva mejorada para adquisición/análisis de señales de emisión acústica en tiempo real, que incluye: - para visualización/almacenamiento/ reproducción de menos de 16 canales; Análisis multiparamétrico (figura); - Análisis de correlación (figura); - Análisis de gráficos de puntos/líneas/cuadrados (columnas); - Análisis de visualización de gráficos FFT de corta duración; - Análisis de visualización del diagrama de espectro; - Resultados de parámetros de salida y resultados de formas de onda en formato ASCII; - Función de análisis estadístico de diversos parámetros de emisión acústica; Logre la adquisición, visualización, almacenamiento y reproducción de señales de emisión acústica de forma de onda completa, puede lograr amplitud de emisión acústica, recuento de timbres, tiempo de subida, hora de llegada, energía, duración, tiempo de subida, ASL, RMS, recuento de picos, amortiguación de vibraciones, parámetros externos y muchos más. Otros parámetros característicos, se pueden configurar hasta 22 gráficos de formas de onda, tablas de parámetros. El gráfico de formas de onda y la tabla de parámetros se pueden correlacionar entre sí. También tiene funciones de análisis ricas para los archivos de formato almacenados, proporcionando un formato abierto para los archivos de datos analizados, los datos de los parámetros se pueden importar a Excel, los datos de forma de onda proporcionan un formato de texto abierto para análisis posteriores con Matlab.

 

El archivo de formato almacenado tiene funciones de análisis enriquecidas y los datos de forma de onda se proporcionan en un formato de texto abierto para su posterior análisis con matlab.

 

2.7 Extensómetro Extensómetro de muestra redonda: deformación axial 0 ~ 10 mm, deformación radial 0 ~ 5 mm, resolución de medición ≤0,001 mm precisión de medición ±0,1% FS, el número de al menos 3. (vertical 2, anillo 1) ;

 

2.8 El sensor de desplazamiento tiene un rango de medición de 0-100 mm, y mide principalmente el desplazamiento del cilindro axial, el desplazamiento del cilindro de refuerzo y el desplazamiento de presión del orificio. Precisión de medición <±0,1% FS Resolución de medición ≤ 0,001 mm, el número de 3.

 

2.9 Controlador principal (un juego)

1) Se pueden utilizar extenómetros de carga, desplazamiento del cilindro y extenómetros axiales y circunferenciales en el proceso de prueba para cantidades combinadas de múltiples velocidades y múltiples objetivos, sin control de trayectoria compleja de impacto;

2) Adoptar el modo de máquina arriba y abajo, controlador integrado sin PC; Para garantizar el mismo dominio del tiempo, está prohibido utilizar varios controladores en paralelo. El controlador tiene una frecuencia de CPU de cuatro núcleos de 1,6 GHz; Memoria 2 GB; almacenamiento de 4 GB; Interfaz USB2.0 de alta velocidad; Interfaz de red RJ45 adaptable con velocidad de comunicación Ethernet dual de 1 Gbps; Dispone de 2 puertos serie, de los cuales 1 puerto serie está conectado a la comunicación PLC de la fuente de aceite, configurando su control de presión y flujo. El controlador se puede conectar directamente al disco U y los datos se pueden almacenar directamente en el dispositivo externo del controlador; Los datos también se pueden almacenar en el PC al mismo tiempo. Doble seguro de datos para evitar la pérdida de datos después de una falla y apagado de la computadora, a fin de garantizar la integridad y seguridad de los datos.

3) Controlador con presión principal, presión de confinamiento, filtración, temperatura Velocidad de control de bucle cerrado de 4 canales al mismo tiempo 20 KHz; Adquisición y almacenamiento de datos sincrónicos máximos de 20 KHz por software. El software puede seleccionar arbitrariamente varias rutas según el número real de conexiones para recopilar y guardar.

4) El controlador tiene una palanca de velocidad manual para ajustar la posición del cilindro, tiene la función de levantar y levantar, y tiene dos velocidades ajustables, lo cual es conveniente para la instalación de la muestra, y puede ser cambiaron para controlar tres cilindros respectivamente.

5) Precisión del control estático 0,2%, precisión del control dinámico 0,5% (10% fs-100% FS). Precisión de control de fase ±1°.

 

2.10 Software informático y de procesamiento de datos

1) Sistema de microcomputadora, el contenido de la configuración no es inferior a: (CPU INTEL i7-13700K /memoria 32G-DDR4-3200 /disco duro 1TSSD /NVIDIA Tesla V100-16GB)1.

2) El software tiene la función de ruta de prueba programable (el software se compone de cuatro etapas de comando: rampa, retención, dinámica y barrido), y uno o más cilindros se pueden configurar arbitrariamente para una prueba combinada . Por ejemplo, una prueba de presión principal utiliza primero una carga de desplazamiento, luego cambia a carga de tensión, luego cambia a control de deformación axial y finalmente cambia a control de deformación circunferencial después de la falla; La presión de confinamiento se puede cargar primero y luego cambiar a carga de desplazamiento, y cuando llega cualquiera de las etapas de la presión principal y la presión de confinamiento, la presión principal se puede activar automáticamente y se llevará a cabo la presión de confinamiento (durante la etapa de mantenimiento). en la siguiente etapa, la tasa de ahorro de datos de cada etapa de comando se puede configurar arbitrariamente (máximo 20 KHz); Una vez completada la ruta compilada, la ruta compilada se puede cargar repetidamente.

 

3) La deformación axial se puede seleccionar ya sea de uno de los dos sensores o del valor promedio de ambos como función de control de retroalimentación.

4) Al mismo tiempo, el software tiene múltiples modos de disparo en cada etapa (pendiente, retención, dinámico, barrido) y se pueden seleccionar diferentes modos de disparo en cada etapa; El canal axial tiene la función de no acción, disparador de tensión axial, disparador de desplazamiento axial, disparador de tensión axial, disparador de tensión circunferencial, disparador de caída de tensión a la siguiente etapa y tiene 11 modos de disparo de parada por tensión axial, parada por desplazamiento axial y tensión axial. prueba de parada, parada de deformación circunferencial y parada de caída de tensión.

 

5) Durante la carga dinámica, el software se puede almacenar de forma continua y a intervalos según el número de formas de onda, y se pueden almacenar los valores de pico y valle de tensión/desplazamiento/deformación en cada ciclo. El software puede mostrar todos los parámetros de la fase de la ruta, mientras que el software puede resaltar los parámetros de la fase de prueba actual.

 

6) El software puede ajustar automáticamente la función del parámetro PID durante la carga dinámica y de barrido, y puede compensar automáticamente el error de forma de onda y el error de fase sin intervención humana; Dentro del rango de frecuencia completo (≤5Hz), todo el proceso de ajuste se puede completar en 2 segundos desde el inicio hasta la finalización del ajuste (dentro del rango de error especificado por el equipo) (la comparación entre habilitar y deshabilitar la compensación automática debe ser proporcionada durante la aceptación).

 

7) La recopilación de datos incluye: Hay 13 modos de recopilación: tiempo lineal, tiempo logarítmico, cambio de tensión, cambio de desplazamiento del cilindro maestro, cambio de deformación axial 1, cambio de deformación axial 2, cambio de deformación axial promedio, deformación circunferencial 3 cambio, cambio de presión de confinamiento, cambio de desplazamiento del cilindro de confinamiento, cambio de presión osmótica, desplazamiento del cilindro impermeable y cambio de temperatura, y uno de ellos se puede configurar a voluntad para recolección en cada etapa de control.

 

8) Prueba uniaxial completa, prueba triaxial, prueba estática y dinámica, prueba de ruta personalizada, etc.

9) El procesamiento de datos tiene tres módulos: visualización de datos históricos, procesamiento de datos estáticos y procesamiento de datos dinámicos; Vista de datos históricos: puede mirar hacia atrás los datos almacenados, puede mirar hacia atrás en una de las secciones según sea necesario, acercar y alejar localmente, etc., y las coordenadas horizontales y verticales de la curva se pueden cambiar arbitrariamente a tiempo, fuerza, desplazamiento, deformación axial, deformación diamétrica, etc. Procesamiento de datos estáticos: se puede interceptar una determinada sección de la curva para ajustar los datos (los métodos de ajuste incluyen: método de mínimos cuadrados, mínimo residual absoluto, bicuadrado de tres formas) para encontrar el módulo elástico E, de Poisson relación; Al mismo tiempo, se puede obtener el módulo y la relación de Poisson a la mitad de la resistencia máxima. Procesamiento de datos dinámicos: se puede ver según el ciclo, se puede especificar para ver los datos de fuerza y ​​deformación en una semana determinada, también puede ser continuo de los datos de fuerza y ​​deformación del ciclo A a B; De acuerdo con los datos del período especificado, dentro de cada período se pueden calcular el ciclo dinámico actual, la tensión máxima, la tensión mínima, la deformación máxima, la deformación mínima, el módulo elástico dinámico, la relación de Poisson dinámica, el módulo de corte dinámico y el coeficiente de relación de amortiguación.

 

2.11 La presión máxima de la fuente de aceite es 23MPa, se adopta la bomba de aceite de engranajes hidráulicos, el caudal máximo es 60L/min, la presión y el flujo están controlados por PLC, el flujo y la presión se pueden configurar a través del pantalla táctil y comunicación del puerto serie del controlador principal, el flujo y la presión se pueden ajustar de forma continua desde 15%-100%FS;

 

3. Configuración principal

3.1 Un juego de sistema de compresión axial

3.2 Un conjunto de sistema de presión de confinamiento

3.3 Un conjunto de sistema de filtración

3.4 Un conjunto de sistema de alta temperatura

3.5 Un conjunto de sistema de emisión acústica

3.6 Un juego de sistema hidráulico

3.7 Un sistema de control eléctrico

3.8 Probar dos sistemas operativos

3.9 Un juego de sistema de refrigeración

3.10 Un conjunto de sistema neumático