一、产品和技术简介；

动三轴试验仪是模拟地震烈度对土体在不同振动应力作用下的抗液化能力，通过动三轴试验测定土的液化趋势、土的动弹性模量、动阻尼比等参数。工作原理是施加在土样周围的压力固结土样，利用液压循环加载控制系统自动对土样施加轴向荷载继续对土样进行固结，在给定的动应力作用下测取土样应力、变形、孔压等数据。该仪器是由液压循环加载系统、承压试验台、特制压力室、数显控制系统、图像测量系统、高频动态测控软件等几大部分组成。

动三轴试验仪根据需要可进行多种规格尺寸土样的试验，土样尺寸：Ф39.1×80mm、Ф50×100mm、Ф61.8×125mm，轴向荷载：3kN、5kN、10kN，振动波形：正弦波、方形波、锯齿波、随机波等，振动频率：0.1～10Hz，应力、变形测试精度可达1/10000～5/10000，围压1MPa。

液压循环加载系统是动三轴试验仪的核心模块，可实现力和位移的静态、动态加载。为保证伺服加载系统具有良好的动态响应和稳态精度，确定采用液压伺服的加载方式。液压循环加载系统主要由液压油源(液压站，21Mpa、30l/min) 、伺服放大器、伺服油缸、伺服阀、蓄能器等组成，实可现高频响的动态加载，该系统具有动态性能良好、可靠性高、功率重量比达、配置柔性大、动力传输和控制方便等特点，且有较大的负载刚性；承压试验台连接伺服油缸和特制压力室，其设计成门式结构，横梁可根据压力室的大小上下调整，同时承压试验台可调加载时的垂直度，保证了试样轴向承受准确、可靠、均匀的加载力；压力室除实现固定试样等基本功能以外，为了便于土体变形的图像测量，将压力室设计成异形结构，并增加了平面玻璃，保证图像测量的效果。

数显控制系统可实现现场数据如压力、温度、位移等信息的显示等功能；高频动态测控系统主要由高精度拉压传感器、高精度位移传感器、高速AD/ DA卡（16位）和计算机组成，其中计算机主要承担各种控制算法的运算、高频加载波形的生成、数据显示、数据报表和存储等工作；内置的力传感器为对比土样轴向变形测量精度，接触式型号、频率、测量精度，具有测量准、精度高的优点，力测量精度可达0.3N，控制精度可达1N，位移测量精度0.002mm；测试曲线采样点多,每个振次由500个采样点组成，可真实的反映土体的应力、变形、孔隙压力随时间变化的全过程，提示瞬态全过程较好。

将已经实现的静力三轴试验的土样变形数字图像测量技术推广到动三轴试验，实现变形过程的非接触直接测量，得到每一时刻土样表面的变形分布，因而可以直接用于非饱和土的动三轴试验。普通摄像机拍摄速度慢，无法捕捉到动力作用下土样表面的细微变化，故系统采用工业用高速摄像机(德国AVT公司的Pike F-100C高速摄像机，其分辨率在1000*1000 pixels下最快图像采集速度为60帧，采用1394B型接口，具有较高的数据传输率，可编程设置多种触发方式)拍摄试样表面在动荷载下的实时变形图像；在压力室内部安装环形LED灯，为拍摄提供均匀和稳定的光源，保证图像获取的质量；由于计算机处理能力和数据容量的限制，无法实时完成角点坐标的提取，故试验过程中保存图像，试验后再处理。在试验过程中，需对动三轴的振动与摄像机拍摄进行同步控制。动三轴试验仪的传感器采样频率为500Hz，即1秒钟能够测量500个数据。为实现测量数据的比对，设置摄像机1秒钟采集50幅图像，即每隔10次采样间隔拍摄一幅图像。动三轴的高频动态测控系统作为同步主控端，在开始振动的同时，向高速摄像机周期性的输出5V TTL脉冲信号，摄像机收到外部脉冲后立即启动拍摄；当试验结束时，测控端停止发送脉冲信号，摄像机停止拍摄。通过以上的同步操作，有效保证了传感器采集的位移数据与后续计算的位移数据的匹配。

二、应用范围；

单向和双向振动条件下的土料动力液化试验和动力特性试验。

三、生产条件；

需具备机械设计、机械加工等硬件能力；还需具备控制软件编程能力。

四、获得的专利等知识产权情况；

自主知识产权。其中的非正弦波控制已申请专利。

桑勇, 邵龙潭, 祝艳凤. 一种改善非正弦周期信号电液激振控制波形的方法. 发明专利号: ZL201010242091.1

五、成本估算；

液压循环加载系统、承压试验台、特制压力室、数显控制系统、图像测量系统的设计和加工费用；高频动态测控软件的编程费用。

六、规模与投资；

可在高等院校和科研院所推广应用，应用前景广阔。

七、提供技术的程度和合作方式；

面议。

八、配图

双向振动三轴仪