一、項(xiàng)目分析

　　設(shè)備需求：土-結(jié)構(gòu)相互作用性能試驗(yàn)平臺，1套。

　　功能需求：用于開展模擬軟土地基與結(jié)構(gòu)相互作用的相關(guān)試驗(yàn)?？赡M動靜態(tài)加載方式，加載方式包括空間靜壓、錘擊和振動等方式，實(shí)現(xiàn)對基礎(chǔ)設(shè)施(如樁、基礎(chǔ)、柱、梁、框架等)的模擬加載，從而開展結(jié)構(gòu)的壓縮、拉伸、彎曲、疲勞等力學(xué)性能試驗(yàn)。同時配套動靜態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、高速攝像和三維DIC應(yīng)變測量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)加載過程中土-結(jié)構(gòu)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集分析。

　二、主要技術(shù)參數(shù)

　　1.動靜態(tài)電液伺服加載系統(tǒng)

　　1.1主機(jī)框架1套，提供垂向加載點(diǎn)2個、水平向加載點(diǎn)2個。(注：垂直和水平加載點(diǎn)都可以活動，根據(jù)被試驗(yàn)產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)整間距。)

　　1.1.1框架結(jié)構(gòu)：垂直較大承載≥400kN;較大垂向空間凈高度：3500mm;框架柱跨距：5000mm;

　　1.1.2框架整體剛度：較大負(fù)載下橫梁變形不大于跨距的1/2000;

　　1.1.3支持垂向和水平向動靜耦合加載：垂向支持2點(diǎn)加載，水平向支持2點(diǎn)加載，一個垂向加載點(diǎn)與一個水平向加載點(diǎn)耦合。

　　1.1.4水平向加載點(diǎn)高度可調(diào)：較低-1000mm，*2000mm;

　　1.1.5水平向加載點(diǎn)端部距離可調(diào)：最短1000mm，最長3000mm;

　　1.1.6垂向加載點(diǎn)高度可調(diào)：垂向加載點(diǎn)端部較低0mm，*2500mm;

　　1.1.7垂向加載點(diǎn)延土槽縱長度方向位置可調(diào);

　　1.1.8垂向和水平向加載作動器和反力架連接支持微調(diào)滑動：滑動行程不小于±250mm;

　　1.1.9安裝布置：布置于試驗(yàn)土槽周邊(土槽體積4米寬、4米長、3米深)。

　　1.2 100kN 電液伺服動態(tài)作動器(4套)

　　1.2.1電液伺服動態(tài)作動器負(fù)荷：拉、壓荷載≥100kN;

　　1.2.2試驗(yàn)負(fù)荷測量范圍與精度：2%～100%FS, 精度誤差≤±0.5%;

　　1.2.3作動器行程：不小于±300mm;

　　1.2.4位移傳感器測量精度：≤0.2%FS;

　　1.2.5作動器位移分辨率：≤0.01mm;

　　1.2.6高性能內(nèi)置 LVDT 位移傳感器，行程：≥400mm;

　　1.2.7高性能 100kN 動態(tài)負(fù)荷傳感器，精度：≤0.05%;

　　1.2.8作動器加載頻率：0.01～20Hz;

　　1.2.9結(jié)構(gòu)連接方式：尾部法蘭連接，端部拉壓無間隙萬向球鉸。

　　1.3.落錘沖擊加載裝置1套

　　1.3.1較大沖擊能量：40000J;

　　1.3.2較大錘體質(zhì)量：2000kg;

　　1.3.3沖擊高度：1000～2500mm;

　　1.3.4錘體規(guī)格：50kg起始，模數(shù)100kg，較大550kg;500kg起始，模數(shù)500kg，較大2000kg;

　　1.3.5提錘速度：≥5m/min;

　　1.3.6其他：垂體具有防二次沖擊功能，垂體帶傳感器，具有配套數(shù)據(jù)采集軟件，可監(jiān)測采集垂體沖擊能量、起升高度、沖擊瞬時較大加速度、速度等參數(shù);落錘沖擊加載裝置與主機(jī)框架配合安裝使用，且不影響垂向加載點(diǎn)的設(shè)置。

　　1.4.高頻振動加載裝置2套

　　1.4.1電動機(jī)功率：≥10千瓦;

　　1.4.2偏心力矩：≥6N·m;

　　1.4.3激振力：≥50kN;

　　1.4.4允許拔樁力：≥50kN;

　　1.4.5其他：配夾具，與主機(jī)框架配合使用，作動器較大頻率≥20Hz。

　　1.5.電液伺服液壓源1套

　　1.5.1系統(tǒng)工作流量：≥200L/min;

　　1.5.2系統(tǒng)工作壓力：≥28MPa;

　　1.5.3電機(jī)“低壓—高壓”啟動;

　　1.5.4高壓濾油器的過濾精度：≤5μm;

　　1.5.5其他：能提供四個作動器同時按較大荷載做功，且該狀態(tài)下連續(xù)工作1小時油溫不大于50℃，冷卻方式采用壓縮機(jī)制冷;采用組合式節(jié)能設(shè)計(jì)，具有無級調(diào)壓功能，液壓系統(tǒng)參數(shù)(包括但不限于壓力、油溫、液位)數(shù)字化顯示，全封閉設(shè)計(jì)，主控計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控操作。

　　1.6.動靜態(tài)電液伺服控制器1套

　　1.6.1四通道高性能數(shù)字閉環(huán)運(yùn)動控制器，每個作動器對應(yīng)控制通道數(shù)：可實(shí)現(xiàn)四個作動器同步、異步加載控制;

　　1.6.2加載波形：正弦波、三角波、斜波、組合波等，具有疲勞試驗(yàn)譜、載荷試驗(yàn)譜和靜力試驗(yàn)譜的編輯功能;

　　1.6.3采樣頻率：≥5kHz;加載頻率：0.01～10Hz;

　　1.6.4位移測量方式：內(nèi)置式 LVDT 位移傳感器測量;

　　1.6.5位移測量分辨率：0.001mm;

　　1.6.6控制方式：負(fù)荷控制、位移控制，不同控制方式可以平滑切換;

　　1.6.7控制系統(tǒng)：開環(huán)閉環(huán)可選，對試驗(yàn)全過程進(jìn)行監(jiān)控、自動全程測量、存儲試驗(yàn)數(shù)據(jù)、自動繪制、存儲試驗(yàn)曲線等;具有完整的文件操作及數(shù)據(jù)存儲功能，數(shù)據(jù)可以多種文件格式保存，試驗(yàn)結(jié)束后數(shù)據(jù)可導(dǎo)入在Word、Excel等多種軟件下進(jìn)行處理;可以動態(tài)實(shí)時顯示各類試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并實(shí)時繪制時間-試驗(yàn)力、時間-位移、位移-試驗(yàn)力等常規(guī)曲線，且具有曲線局部放大或還原，同組曲線疊加對比，用鼠標(biāo)可在曲線上得到任意采樣點(diǎn)的坐標(biāo)值(x，y)等功能;控制軟件支持設(shè)定系統(tǒng)控制參數(shù)(包括但不限于加載相關(guān)參數(shù)、卸載時間、試驗(yàn)開始點(diǎn)、傳感器的零位及增益進(jìn)行傳感器的標(biāo)定等);支持系統(tǒng)安全保護(hù)軟件(包括但不限于超載保護(hù)，油缸行程限位保護(hù)，液壓系統(tǒng)較大壓力保護(hù)以及過流和過速等過載保護(hù)功能);支持系統(tǒng)診斷(檢測系統(tǒng)的各類硬件故障);支持通道分配，可隨意設(shè)定試驗(yàn)所占用的通道;

　　1.6.8其他：必要的配套軟硬件(包括但不限于計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)、配套軟件包、控制柜以及電纜線)、電路改造。

　　2.動靜態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

　　2.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

　　2.1.1通道數(shù)(A/D轉(zhuǎn)換器)：≥24通道;

　　2.1.2數(shù)據(jù)總線傳輸方式：PXIe;

　　2.1.3采集到的原始數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)綑C(jī)箱主板;

　　2.1.4每通道*采樣速率：≥5MS/s，通道隔離電壓不低于350V;

　　2.1.5系統(tǒng)包含不少于4路CAN通道，8路計(jì)數(shù)器通道;

　　2.1.6支持電壓、ICP、橋路(全、半、1/4橋)、電流(電流精度不低于0.1 %，讀數(shù)±10 μA)、鉑電阻、電阻、熱電偶、電荷、LVDT等信號輸入，電壓量程多檔可調(diào)(不低于100V輸入，精度不大于0.02%，讀數(shù)±0.02%，量程±20 μV);

　　2.1.7具備自檢功能和支持對智能傳感器的參數(shù)自動讀取;

　　2.1.8操作終端：配置高性能便攜式操作終端1臺(不低于：處理器I7，內(nèi)存32G，存儲2T)。

　　2.2傳感器

　　2.2.1加速度傳感器5只(帶20米電纜)：軸向3(X/Y/Z)，量程≥100g，允許過載不小于20倍，精度不大于2.5%，頻響DC-2KHz,遲滯<0.1%滿量程，靈敏度變化≤0.06%/℃，重量不大于28g，需給出加速度傳感器安裝方式、安裝角度范圍、以及較大承受的極限加速度和運(yùn)輸過程中允許的較大沖擊加速度;

　　2.2.2土壓力傳感器 8只：量程0-2MPa，適用于動、靜態(tài)模型試驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)，外形不大于于15mm，精度±0.25%F·S，分辨率不低于0.2%F·S，過載能力在額定范圍內(nèi)的120%，防水性要求可在飽含水的介質(zhì)中工作;

　　2.2.3孔隙水壓力傳感器 8只：量程0-2MPa，分辨率0.1KPa，精度±0.1%F·S(包括非線性、遲滯性和重復(fù)性)，過壓系數(shù)不小于較大量程的2倍，采用不受橫向壓力影響的雙重結(jié)構(gòu);

　　2.2.4激光位移計(jì) 5只：測量中心距離200mm，測量范圍±80mm，重復(fù)精度200微米，線性±0.2%F·S，0-5V電壓輸出;

　　2.2.5含水量探頭 5只，量程0-100%,分辨率：0.1%。

　　三、高速攝像及三維DIC應(yīng)變測量系統(tǒng)

　　3.1硬件技術(shù)指標(biāo)要求：

　　3.1.1分辨率≥1280*1024，滿幅幀率≥15000fps，*幀率≥1060000fps;

　　3.1.2 像元尺寸≥15um;

　　3.1.3 最短曝光時間≤100ns;

　　3.1.4 支持 PIV 跨幀曝光，極限雙曝光時間≤150ns，可用于PIV、PTV等非接觸測量;

　　3.1.5 一體式機(jī)身自帶高速RAM存儲，內(nèi)存容量≥190GB，可擴(kuò)展選配較大容量20TB內(nèi)置實(shí)時寫入存儲盤;相機(jī)內(nèi)存支持自定義分區(qū)，且內(nèi)存空間支持非均勻分配;

　　3.1.6高速相機(jī)應(yīng)用于DIC實(shí)驗(yàn)時，可由DIC軟件直接控制，采集與分析使用同一個軟件;

　　3.1.7支持跨網(wǎng)段搜索，跨網(wǎng)段修改相機(jī)網(wǎng)絡(luò)IP地址便于用戶首次連接設(shè)備時配置相機(jī)網(wǎng)段。相機(jī)自帶WIFI功能，可通過手機(jī)、電腦等移動端上的網(wǎng)頁瀏覽器登錄進(jìn)入相機(jī)，可對相機(jī)進(jìn)行采集控制(提供截圖或照片證明);

　　3.1.8相機(jī)可直接輸出H264碼流，支持在低帶寬網(wǎng)絡(luò)(低于50Mbps)傳輸環(huán)境下，仍可以流暢預(yù)覽拍攝;視頻保存格式支持RHVD /AVI /MP4 /BMP /JPG /TIFF /PNG，支持抽幀導(dǎo)出，自定義播放幀率導(dǎo)出，導(dǎo)出AVI視頻格式時，導(dǎo)出的播放速度可選;

　　3.1.9脈沖信號輸出和輸入需要無延時性，采用雙航插接口，接口為高端航插級別，航插為五針航插，相機(jī)外部支持一鍵關(guān)機(jī)，非插拔式關(guān)機(jī)，機(jī)身外部自帶錄制按鈕，支持一鍵快速錄制;

　　3.1.10采集時支持自動捕捉關(guān)鍵幀，回放時支持關(guān)鍵順自動定位，支持自定義關(guān)鍵幀(關(guān)鍵幀事后編輯)，支持關(guān)鍵幀前后視頻選段導(dǎo)出，支持保存媒介選擇(支持本地/CF 卡/SSD 卡);

　　3.1.11回放界面支持在進(jìn)度條實(shí)時顯示縮略圖，便于客戶定位關(guān)鍵目標(biāo);支持回放導(dǎo)出時候，勾選圖像處理 (反色)功能(用戶可通過勾選反色，呈現(xiàn)負(fù)片效果)(提供截圖或照片證明);

　　3.1.12相機(jī)支持一鍵直連功能，支持跨網(wǎng)段搜索，支持EDR極限動態(tài)范圍，開啟該功能可在一幀之內(nèi)完成從高曝光到低曝光的切換;

　　3.1.13支持對目標(biāo)進(jìn)行運(yùn)動學(xué)跟蹤，并可同時跟蹤多個目標(biāo)，可選單幀跟蹤，多幀連續(xù)跟蹤，跟蹤精度可達(dá)0.1個像素，支持對跟蹤目標(biāo)進(jìn)行手動修正，計(jì)算位移、速度、角度、加速度支持以圖表、CSV、RHVD 格式導(dǎo)出，支持動態(tài)坐標(biāo)系的建立，能夠用于振動消除和相對運(yùn)動分析;支持對剛體目標(biāo)進(jìn)行直線測量、角度測量和運(yùn)動測量分析，支持靜態(tài)角度包含2點(diǎn)與豎直方向、2點(diǎn)與水平方向、3點(diǎn)角度測量。支持可自動繪制出目標(biāo)對象的運(yùn)動軌跡，支持雙目標(biāo)定/雙目分析，支持6DOF分析功能:支持輸出質(zhì)心x/y/坐標(biāo)、俯仰角/偏航角/滾轉(zhuǎn)角及其角速度、角加速度;提供第三方檢測機(jī)構(gòu)精度認(rèn)證證書。

　　3.2.軟件技術(shù)指標(biāo)要求：

　　3.2.1系統(tǒng)支持測量試件的全場三維坐標(biāo)(x，y，z坐標(biāo));三維位移(Dx,Dy,Dz,合位移等)，拉格朗日應(yīng)變EXX，拉格朗日應(yīng)變EYY，拉格朗日應(yīng)變EXY，拉格朗日*主應(yīng)變E1，拉格朗日第二主應(yīng)變E2，工程應(yīng)變EXX，工程應(yīng)變EYY，工程應(yīng)變EXY，對數(shù)應(yīng)變EXX，對數(shù)應(yīng)變EYY，對數(shù)應(yīng)變EXY，歐拉應(yīng)變EXX，歐拉應(yīng)變EYY，歐拉應(yīng)變EXY，米塞斯應(yīng)變，屈雷斯加應(yīng)變;

　　3.2.2應(yīng)變測量范圍20μ?~2000%?、二維應(yīng)變測量精度20μ?、三維應(yīng)變測量精度50μ?、三維位移測量精度≤0.01像素;測量視場范圍：20mm×20mm至10000mm×10000mm;

　　3.2.3具有疲勞采集模塊功能，可直接在軟件中調(diào)用疲勞采集模塊：低頻相機(jī)采集高頻數(shù)據(jù)(只需一個周期或者多個周期采集一組數(shù)據(jù))，可在當(dāng)前周期進(jìn)行觸發(fā)，自動識別波峰波谷，間隔一定相位進(jìn)行采集，并實(shí)時矯正拉伸機(jī)信號變化帶來的誤差，消除累計(jì)周期誤差的影響，采集過程中可變頻采集圖像，供DIC后處理分析;

　　3.2.4軟件具備振動模態(tài)分析模塊，可直接在軟件中直接調(diào)用振動模態(tài)分析模塊，計(jì)算分析物體振動過程的固有頻率、阻尼比和振型，并能直接在軟件中顯示和導(dǎo)出振型動畫;

　　3.2.5軟件集成固體力學(xué)材料有限元仿真功能,滿足任意三維、二維結(jié)構(gòu)材料固體力學(xué)靜力拉伸/壓縮有限元仿真功能;能添加不低于10種材料參數(shù)功能;網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)劃分滿足10萬節(jié)點(diǎn)以上;有限元前處理建?？梢酝ㄟ^拉伸、旋轉(zhuǎn)、景象、縮放、偏置等操作得到面、體，可以直接構(gòu)造矩形、多邊形、圓、球、圓柱、圓錐、棱柱、圓環(huán)等;通過體面的布爾加、減、交等操作得到模型;可快速將幾何模型自動離散成線單元、三角形單元、四邊形單元、四面體單元、六面體單元等，并且可以根據(jù)用戶的需要對網(wǎng)格進(jìn)行局部的加密以及網(wǎng)格階次的選擇;軟件需提供：IGES、DXF、Parasolid、VDA、STL、Nastran等接口;可將結(jié)果寫成各種常用的圖形文件如：BMP、GIF、TPEG、PNG、TGA、TIFF、VRML等格式，以及AVI、MEPG的動畫格式。后處理支持的結(jié)果顯示方式有：帶狀云圖顯示、等直線顯示、切片顯示、矢量顯示、變形顯示等(提供截圖或照片證明);

　　3.2.6可得到空氣流場和水流場的平面二維速度場和平面三維速度場數(shù)據(jù)，也可得到多相流的PTV數(shù)據(jù)，可擴(kuò)展為體三維測試系統(tǒng)和微視場速度場測試模塊，且具備固液兩相分析功能，通過融合DIC和PIV實(shí)現(xiàn)固體變形場和液體流場的同步分析,支持二值圖像的形態(tài)學(xué)處理，包括腐蝕、膨脹、開運(yùn)算、閉運(yùn)算， 支持空心氣泡的孔洞填充功能，支持氣泡面積的過濾功能， 支持氣泡直徑、面積、周長的測，支持稀疏氣泡的速度、加速度的測提供(提供截圖或照片證明);

　　3.2.7搭配光源燈頭尺寸≤95.3*92*83mm，光源燈杯角度≥23°，工作距離300mm，照度≥450000lux，光源符合國軍標(biāo) GJB 150.18A-2009 沖擊試驗(yàn)，峰值加速度:200g，脈寬8ms，沖擊波形:半正弦波，沖擊方向:3軸6向。(提供第三方檢測報(bào)告)

　　3.2.8搭配8通道輸出同步控制器，高速相機(jī)采集軟件可直接對外部同步控制器進(jìn)行參數(shù)配置

　　3.2.9支持SDK二次開發(fā)，定制化SDK接口。

　　四、試驗(yàn)土槽及附屬設(shè)施

　　4.1土槽開挖及周邊加強(qiáng)：

　　4.1.1開挖土槽：總長16米，總寬4米，深度3米或2米(長4米×寬4米×深3米、長12米×寬4米×深2米)，本系統(tǒng)使用長4m×寬4m×深3米的土槽范圍;

　　4.1.2土槽內(nèi)壁設(shè)置可移動插板2塊(寬4米×長3米)，配合土槽內(nèi)壁插槽使用，使土槽沿長度方向可調(diào)節(jié)容積，該可移動插板預(yù)留鋼化玻璃視窗，視窗范圍不小于1米×0.3米，該可移動插板整體需能承受3米深的土壓力作用;

　　4.1.3土槽周邊地基加固：保障土槽結(jié)構(gòu)可滿足土槽內(nèi)試驗(yàn)材料的填充及加載主機(jī)框架安裝及加載要求，提供土槽地基加固方案及有限元分析;

　　4.1.4沿著土槽縱長方向兩側(cè)布置可移動龍門吊地軌(地軌長度不小于16米，適用于龍門吊起吊力不小于30噸;

　　4.1.5對土槽增加注水和排水系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)土體不同水位控制?，F(xiàn)場使用不少于1噸的水箱進(jìn)行水源供給，水壓不小于0.5MPa，包含過濾系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用。土槽底部預(yù)留集水槽，便于槽內(nèi)泥土清理。

　　4.2附屬配套

　　4.2.1供配電系統(tǒng)：滿足系統(tǒng)全部電力負(fù)荷;

　　4.2.2控制室布置：配套臨時控制室，布局本系統(tǒng)所涉及儀器的操作臺、置物架。

　　3、設(shè)備組成

　　1) 動靜態(tài)電液伺服加載系統(tǒng)。

　　2) 動靜態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

　　3) 高速攝像和三維DIC應(yīng)變測量系統(tǒng)。

　　4) 試驗(yàn)土槽及附屬設(shè)施。

　　3.1 動靜態(tài)電液伺服加載系統(tǒng)

　　3.1.1 主機(jī)框架