德國(guó)Wille全自動(dòng)巖石真三軸測(cè)試系統(tǒng)

德國(guó)Wille全自動(dòng)巖石真三軸測(cè)試系統(tǒng)*特色的試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)是為研究各種尺寸及各向應(yīng)力約束(σ1≠σ2≠σ3)條件下的巖石特性量身定制的解決方案，適用于地球熱能方向的研究者、水文學(xué)家、石油資源工程師和礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)、地球物理和巖土工程技術(shù)領(lǐng)域的研究者的研究用途。

系統(tǒng)可以測(cè)試從花崗巖到泥石的廣泛材料，以及高強(qiáng)度易碎巖石的破壞條件。

德國(guó)Wille全自動(dòng)巖石真三軸測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)為通過(guò)三個(gè)獨(dú)立控制的基本軸(σ1≠σ2≠σ3)對(duì)立方體試樣施加應(yīng)力，可達(dá)600MPa。

試樣室可放置立方體試樣，尺寸達(dá)300mm，還有配備溫度控制選項(xiàng)，控制溫度達(dá)200°C，以及孔隙水壓力裝置，壓力達(dá)到210MPa，可以連續(xù)進(jìn)行聲發(fā)射記錄，聲速和滲透性（瞬變或穩(wěn)態(tài)）測(cè)量。
 

主要特點(diǎn)

• 高強(qiáng)度獨(dú)立結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
• 六個(gè)(6)液壓作動(dòng)器，施加獨(dú)立應(yīng)力(σ1≠σ2≠σ3)荷載達(dá)600 Mpa。
• 立方體試樣三軸室，適合不同尺寸的試樣，300*300*300mm。
• 高壓壓盤(pán)和低摩擦系統(tǒng)相結(jié)合 。
• 六個(gè)(6)高精度位移傳感器， 測(cè)量每個(gè)面的應(yīng)變。
• 動(dòng)態(tài)高速閉環(huán)控制荷載、位移、位置、體積或流量的閉環(huán)控制 。
• 靈活的控制軟件，可以幾乎毫無(wú)限制地執(zhí)行所有真三軸測(cè)試程序。

技術(shù)規(guī)格

• 三個(gè)主應(yīng)力軸的荷載     1400 kN  
• 荷載精度                            0.2%
• 體積分辨率                         0.01 cm3  
• 試樣尺寸                     300 mm  
• 溫度控制范圍（可選）        200 °C 
• 孔隙壓力（可選）        140 MPa

選件

• 液壓破碎測(cè)試
• 滲透性測(cè)試
• 孔隙水壓
• 非飽和條件
• 與聲發(fā)射結(jié)合測(cè)量P-波和S-波的系統(tǒng) 
• 溫度控制系統(tǒng)，控溫 200 °C
• 系統(tǒng)可施加不同的應(yīng)力路徑或應(yīng)變速率
• 液壓動(dòng)力單元配備高質(zhì)量噪聲保護(hù)和急停功能
• 用于測(cè)試參數(shù)優(yōu)化和調(diào)整的數(shù)字式PID參數(shù)設(shè)置
• 實(shí)時(shí)圖形軟件，有縮放和定格功能，可隨時(shí)打印輸出
• 可擴(kuò)展的實(shí)時(shí)高分辨率數(shù)據(jù)采集和閉環(huán)控制系統(tǒng)

巖石真三軸測(cè)試單元
立方體真三軸高壓測(cè)試三軸室安裝于堅(jiān)固的機(jī)架之上執(zhí)行巖石試樣的真三軸測(cè)試。
能夠在每個(gè)基本應(yīng)力方向上進(jìn)行靜態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變測(cè)量(σ1、σ2 、σ3)。
這個(gè)三軸室的設(shè)計(jì)可滿足不同立方體試樣需要，尺寸300 mmx300mmx300mm(更大尺寸的測(cè)試單元可根據(jù)需求定制）在執(zhí)行測(cè)試需要下列組件，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)一系列不同尺寸的試樣施加不同應(yīng)力的不同測(cè)試：
6個(gè)液壓伺服作動(dòng)器，荷載可達(dá)600MPa
壓力控制精度0.1%
每個(gè)作動(dòng)器行程10 mm
6個(gè)集成的高精度位移傳感器(LVDTs)，用于每個(gè)應(yīng)力方向上的應(yīng)變測(cè)量，分辨率0.0001 mm
高壓不銹鋼盤(pán)與液壓作動(dòng)器連接，實(shí)現(xiàn)立方體試樣上的應(yīng)力分布
高壓盤(pán)結(jié)合有摩擦減低系統(tǒng)
 

特性
系統(tǒng)可施加不同的應(yīng)力路徑或應(yīng)變速率
系統(tǒng)可承受動(dòng)態(tài)荷載
使用輔助機(jī)械部件和適配器，系統(tǒng)可測(cè)試更小尺寸的試樣(邊長(zhǎng)150mm,100mm 和 50mm)。
 

三軸室可配置下列輔助系統(tǒng)：

• 一套聲發(fā)射系統(tǒng)
• P-和 S-波測(cè)量
• 輔助安裝裝置，如：被動(dòng)電子測(cè)量系統(tǒng)
• 三軸室可注入液體（也可以含鹽）到立方體各個(gè)表面，進(jìn)行加載條件下的破裂測(cè)試(鉆孔注液測(cè)試)
• 伺服液壓動(dòng)力單元
  通過(guò)德國(guó)MOOG(穆格)伺服閥為6個(gè)液壓作動(dòng)器提供恒定壓力。

特性

• 油箱低噪聲水冷系統(tǒng)
• 低噪聲內(nèi)置齒輪泵，恒定液壓油量輸出
• 液壓油過(guò)濾器，帶過(guò)濾器阻塞指示
• 油溫保護(hù) (系統(tǒng)超溫關(guān)閉)
• 電器安全模式下電機(jī)功率指示
• 電器開(kāi)關(guān)板集成啟動(dòng)器、繼電器，噪聲保護(hù)架內(nèi)配置遠(yuǎn)程控制單元，包含相應(yīng)連接電纜
• 包含滿裝用量的液壓油 (單獨(dú)發(fā)送)
• 噪聲水平：58 dB

安全保護(hù)限制

• 系統(tǒng)可安全關(guān)機(jī)和/或軟件上報(bào)告原因：
• 加載限制達(dá)到
• 位移限制達(dá)到
• 應(yīng)變限制達(dá)到
• 急停按鈕按下
• 急停按鈕位于機(jī)器和控制臺(tái)上 。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
數(shù)字實(shí)時(shí)多通道控制系統(tǒng)，可達(dá)1000kHz閉環(huán)控制頻率，包含高分辨率數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，2個(gè)獨(dú)立或2對(duì)液壓伺服作動(dòng)器及其全部放大器和智能傳感器插頭 。

主要特點(diǎn)

• 高性能多通道控制系統(tǒng)
• 可擴(kuò)展到12個(gè)控制器，有主/輔之分
• 閉環(huán)控制，1毫秒的采樣速率(每秒1000數(shù)值)
• 控制器是一個(gè)數(shù)字控制器，這意味著所有調(diào)整，如PID參數(shù)等的調(diào)整均可以軟件完成
• 接口：以太網(wǎng)接口 。
• 可平穩(wěn)地在荷載、位置和應(yīng)變控制之間轉(zhuǎn)換
• 幾乎所有的模擬或增量傳感器均可通過(guò)插卡連接
• 所有傳感器的校正存儲(chǔ)在傳感器插頭上的EEPROM上
• 通訊使用串口，USB或以太網(wǎng)端口

增壓器
先進(jìn)的數(shù)字式液壓伺服閉環(huán)控制增壓器產(chǎn)生的液壓壓力供給3個(gè)加載軸系統(tǒng)對(duì)立方體試樣加壓的液壓作動(dòng)器，壓力達(dá)到150 MPa。
 

主要特點(diǎn)

恒定壓力或壓力梯度的測(cè)量和閉環(huán)控制
多通道數(shù)字高分辨率控制器，數(shù)字PID參數(shù)控制
 

系統(tǒng)包括
液壓動(dòng)力單元提供初級(jí)壓力（見(jiàn)前文）
帶油箱的分離式注油泵用于次級(jí)加壓
閥控制系統(tǒng)
高精度位移傳感器,
德國(guó)Moog伺服閥
高精度壓力傳感器, 0.1% 精度
連接油缸的高壓油管
連接到液壓動(dòng)力單元的液壓油管
 

選項(xiàng)
低噪聲，高精度電機(jī)增壓器
可選不同壓力流體的無(wú)腐蝕分離系統(tǒng)
 

軟件
GEOsys軟件可以任意定義可編程測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)程序和復(fù)雜測(cè)試順序?？梢栽诳刂坪蛿?shù)據(jù)采集軟件圖形化用戶界面中的結(jié)構(gòu)窗口中完成.用于在材料測(cè)試（巖石和混凝土）中閉環(huán)控制靜態(tài)和動(dòng)態(tài)測(cè)試，任意編程測(cè)試控制順序，還有計(jì)算公式編輯功能。

通過(guò)菜單,可快速訪問(wèn)測(cè)試設(shè)置和按標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試程序測(cè)試所需的所有控制。

軟件可以創(chuàng)建無(wú)限次測(cè)試步驟，設(shè)置實(shí)時(shí)閉環(huán)控制的交互和計(jì)算參數(shù)。不限制可同時(shí)控制的控制和測(cè)量通道數(shù)量。

可接受不同的附加測(cè)試組件。

單獨(dú)配置數(shù)據(jù)采集(采集速率，參數(shù)設(shè)置,記錄類(lèi)型，如 ASCII格式)

測(cè)試過(guò)程中，所有通道或測(cè)試裝置的測(cè)試參數(shù)的交互式改變。

各種操作者和不同用戶平臺(tái)的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置(配置，PID參數(shù),傳感器配置, 可靠性范圍)

當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，有自診斷和自動(dòng)警示。當(dāng)突然停電，系統(tǒng)自動(dòng)保存數(shù)據(jù)并采取自動(dòng)保護(hù)措施，有過(guò)載保護(hù)功能 。
 

試樣準(zhǔn)備附件
有立方形/圓形測(cè)試試樣準(zhǔn)備裝置，超過(guò)ISRM標(biāo)準(zhǔn)要求。
有不同試樣尺寸的試樣準(zhǔn)備附件和裝置，可按要求制作，包括：
- 巖石鋸,成套適當(dāng)?shù)母郊?br />- 巖石磨削機(jī)
從更大的巖石塊切割成要求尺寸巖石立方形試樣。更大的立方形試樣使用高精度磨削機(jī)壓縮到所需尺寸的測(cè)試試樣。
在每個(gè)表面的高精度磨平保證試樣邊緣*均勻，達(dá)到邊緣密封的要求。
 

選項(xiàng)/升級(jí)
巖石真三軸測(cè)試系統(tǒng)有不同的選項(xiàng)，如：
水壓致裂測(cè)試模塊
執(zhí)行水壓致裂測(cè)試，需要在試樣一個(gè)表面的中央鉆孔，水壓致裂端口被嵌入這個(gè)面并對(duì)著荷載盤(pán)密封。 然后所需的水壓將通過(guò)嵌入的端口施加到預(yù)先鉆孔中。
注射液體或氣體,我們提供多通道的高壓泵系統(tǒng)和與試樣尺寸一樣的高壓盤(pán)，注射流體進(jìn)試樣表面的中央。
如果流體從多面注入，就需要訂購(gòu)附加的高壓泵。
 

滲透性測(cè)試模塊 
系統(tǒng)可以進(jìn)行滲透性測(cè)試升級(jí)。三軸室可以在每個(gè)方向升級(jí)到滲透性測(cè)試模式，包括對(duì)每個(gè)面進(jìn)行特別的密封。
在每個(gè)盤(pán)的表面，連接一個(gè)端口到增壓器以便在每個(gè)應(yīng)力方向施加不同的孔隙壓力，執(zhí)行定向的滲透測(cè)試 (穩(wěn)態(tài)方法)。這包含特別制作的立方形密封，以隔離每個(gè)表面/孔隙壓力方向。
壓力泵可以設(shè)置為恒流速或恒壓力模式。
流體穿過(guò)試樣，然后通過(guò)過(guò)濾器向下排出，進(jìn)入到蓄流容器。
執(zhí)行滲透測(cè)試,需要有兩個(gè)壓力增壓器,每個(gè)方向一個(gè) (上溢流和/或下溢流)。
關(guān)于壓力泵的詳細(xì)的信息，參見(jiàn) “壓力增壓器”。
 

孔隙水壓測(cè)試模塊
機(jī)械和液壓破碎可以在無(wú)需施加孔隙水壓的干和飽和條件下執(zhí)行。后者，試樣在三軸室外面進(jìn)行飽和處理，在飽和條件下安裝入測(cè)試三軸室。
系統(tǒng)可做施加和測(cè)量孔隙水壓的升級(jí)。這樣系統(tǒng)可以執(zhí)行增加孔隙水壓（150MPa）條件的機(jī)械和液壓破碎測(cè)試。
每塊加載盤(pán)表面有一個(gè)孔隙液體流入端口，用于傳遞和測(cè)量液體沿每個(gè)基本應(yīng)力軸的孔隙壓力。
首先被添加到每個(gè)裝置上的是立方形高壓殼，可承載150 MPa壓力，可執(zhí)行在增加孔隙水壓到100MPa的條件下的機(jī)械測(cè)試和液壓破碎測(cè)試。
其次，施加孔隙壓力，在每個(gè)加載方向需要有增壓器（上溢流和/或下溢流）。
 

濕度控制測(cè)試的測(cè)試模塊
非飽和條件：
系統(tǒng)應(yīng)該允許注入低壓空氣控制試樣內(nèi)部的相對(duì)濕度以控制試樣吸入條件。
升級(jí)非飽和條件，(在低壓條件下)，包括低壓殼體，外圍壓力室壓力可達(dá)500kPa，空氣壓力控制器可控制試樣內(nèi)部相對(duì)濕度的飽和度以控制吸入條件(沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的濕度控制裝置)。
 

結(jié)合聲發(fā)射裝置測(cè)量p-波和s-波超聲波測(cè)試模塊
先進(jìn)緊湊的超聲波測(cè)試系統(tǒng)用于測(cè)量P-波和S-波速度以及聲發(fā)射測(cè)量
 

特性
成套系統(tǒng)包含超聲波的發(fā)射、接受、轉(zhuǎn)換和監(jiān)測(cè)。
多通道調(diào)制、脈沖發(fā)生、高速數(shù)據(jù)采集和計(jì)算機(jī)接口
所有功能通過(guò)鼠標(biāo)操作，10MHz帶寬接受器
 

整套包含：
剪切和壓縮波傳感器組，集成到安裝試樣和聲發(fā)射的三軸壓力盤(pán)內(nèi)

溫度控制升級(jí)到 200 °C
系統(tǒng)可升級(jí)為溫度-水-力學(xué)耦合系統(tǒng)（THM），巖石試樣溫度200°C。

試樣加熱室設(shè)計(jì)用于高壓/高溫立方形單元，溫度達(dá)到 200°C。
加熱室
25mm 厚的隔熱層
加熱室外層由不銹鋼制作
內(nèi)部單元溫度傳感器閉環(huán)控制，加熱精度+/-0.2K , +/-1K ，整個(gè)試樣表面
溫度范圍，室溫以上+5°C到 200°C
控制系統(tǒng) ，可同時(shí)顯示測(cè)試過(guò)程中的實(shí)時(shí)溫度和設(shè)定溫度
具有通過(guò)PC軟件的可編程功能
外部數(shù)據(jù)采集和測(cè)試控制的控制端口 (可選)
外部溫度傳感器，用于溫度極限檢測(cè)和安全保護(hù)