輝固試驗(yàn)室近年來(lái)大量引進(jìn)了GDS共振柱RCA、動(dòng)三軸試驗(yàn)系統(tǒng)DYNTTS、動(dòng)單剪試驗(yàn)系統(tǒng)EMDCSS、自動(dòng)三軸儀GDSTAS等土工試驗(yàn)系統(tǒng)。下圖為輝固新加坡試驗(yàn)室的共振柱RCA試驗(yàn)系統(tǒng)。
Fugro Singapore RCA
什么是共振柱試驗(yàn)? 共振柱試驗(yàn)是根據(jù)共振柱原理在一個(gè)圓柱形試樣上進(jìn)行振動(dòng),并借以測(cè)求試樣的動(dòng)彈性模量及阻尼比等參數(shù)。它是一種無(wú)損試驗(yàn)技術(shù),土樣在相對(duì)不破壞的情況下,接受來(lái)自一端的激振。因此,它表現(xiàn)在小應(yīng)變的條件下進(jìn)行試驗(yàn)以及具有可逆性和重復(fù)性等。而動(dòng)三軸試驗(yàn)在低應(yīng)變(小于10-4)下很難得出準(zhǔn)確的結(jié)果。共振柱試驗(yàn)是利用特制的裝置對(duì)一個(gè)圓柱形土樣進(jìn)行激振,使之產(chǎn)生水平扭剪或垂直振動(dòng),并達(dá)到第一振型的共振。在此條件下,測(cè)求其共振頻率及振幅值,并根據(jù)彈性理論關(guān)系進(jìn)一步計(jì)算剪切波速、剪切剛度(模量)及相應(yīng)的剪應(yīng)變幅值等。試樣的阻尼特性也可根據(jù)在此試樣中的自由振動(dòng)衰減曲線(xiàn)或強(qiáng)迫振動(dòng)共振曲線(xiàn)求算出來(lái)。 GDS RCA共振柱 GDS共振柱(GDSRCA)是一個(gè)真正固定自由的共振柱,其被束縛的固體或土樣的一端受到激勵(lì),另一端被固定。GDS生產(chǎn)的共振柱可以完成2種尺寸的試樣,分別是直徑為50mm和70mm,也可以根據(jù)用戶(hù)需要定做。可以完成的試驗(yàn)包括扭轉(zhuǎn)、彎曲、阻尼比試驗(yàn)和<2Hz的扭轉(zhuǎn)剪切試驗(yàn)等,GDS共振柱采用一套軟件GDSRCA軟件來(lái)進(jìn)行控制和操作。
RCA共振柱顯著特點(diǎn):避免產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì) GDS共振柱有一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)就是避免反電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生。當(dāng)執(zhí)行阻尼比試驗(yàn)時(shí),該設(shè)備設(shè)計(jì)成盡量減少設(shè)備的阻尼。自由振動(dòng)衰減期間(在共振時(shí)電源通常關(guān)閉后),磁鐵在線(xiàn)圈中的運(yùn)動(dòng)通常會(huì)產(chǎn)生“反”電動(dòng)勢(shì),這樣會(huì)產(chǎn)生較大的設(shè)備阻尼誤差。在GDS共振柱中,在自由振動(dòng)衰減時(shí),軟件可以控制硬件通過(guò)線(xiàn)圈產(chǎn)生一個(gè)“斷路”,這樣可以避免“反”電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生。
![]() GDS RCA共振柱完整配置
Geolabs在最近的一篇文章中也介紹了GDS的共振柱儀器,解釋了該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)以及他們?nèi)绾卧谏虡I(yè)實(shí)驗(yàn)室中使用它: 共振柱試驗(yàn)提供了一系列很小應(yīng)變下的剪切模量獲得方式,可與高級(jí)三軸試驗(yàn)中的局部應(yīng)變傳感器數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián),從而提供材料剛度特性的概貌。包括的振動(dòng)可以是扭轉(zhuǎn)振動(dòng),也可以是彎曲振動(dòng)。
GDS公司生產(chǎn)的共振柱使用稀土釹磁鐵,結(jié)合電磁線(xiàn)圈和加速計(jì),可以精確控制應(yīng)變,并在一定應(yīng)變范圍內(nèi)測(cè)量土壤和軟巖樣品的共振頻率。
共振柱測(cè)試是Geolabs有限公司提供的一系列土壤測(cè)試功能的一部分,加上Geolabs常規(guī)土壤和巖石測(cè)試,使Geolabs能為客戶(hù)提供巖土工程測(cè)試需求的解決方案。
![]() Geolabs RCA
RCA共振柱特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)
RCA共振柱升級(jí)
提升架(便于拆卸壓力室),垂直彎曲元(S和P波),使用非接觸proximetor傳感器進(jìn)行扭轉(zhuǎn)剪切,從1MPa(標(biāo)準(zhǔn))升級(jí)到2MPa或3 MPa壓力室,非飽和測(cè)試(方法A),溫度控制(-20 ~+ 60℃)。 ![]() RES high pressure with frame
壓力室由1MPa RCA標(biāo)準(zhǔn)壓力室升級(jí)到2MPa或者3MPa。3MPa是用不銹鋼的壓力室取代了內(nèi)外透明的壓力室。
升級(jí)環(huán)境溫度控制壓力室,配備加熱和制冷溫度控制系統(tǒng),溫度控制系統(tǒng)范圍-20°C到+60°C。溫控系統(tǒng)包括:環(huán)境腔,減小大氣溫度變化造成對(duì)試驗(yàn)的影響,內(nèi)壓力室安裝有冷卻系統(tǒng)和加熱線(xiàn)圈。
扭轉(zhuǎn)升級(jí) 可以通過(guò)添加高精度Proximitor傳感器系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)扭轉(zhuǎn)剪切試驗(yàn)。扭轉(zhuǎn)剪切試驗(yàn)?zāi)軌蛴涗浽嚰谛?yīng)變范圍內(nèi)的全循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變響應(yīng),加載頻率為2Hz及以下。在扭剪試驗(yàn)過(guò)程中還獲得了軸向應(yīng)變和孔隙壓力響應(yīng)。 ![]()
彎曲元升級(jí) 任何RCA系統(tǒng)都可以通過(guò)增加下面的部件升級(jí)完成彎曲元試驗(yàn): ? 包括彎曲元插入物的彎曲元底座 ? 包括彎曲元插入物的彎曲元試樣帽 ? 信號(hào)調(diào)節(jié)和高速采集單元 (2M/秒), 其中包括放大信號(hào)和采集信號(hào) (P波和S波) ,用戶(hù)可以控制增益 (通過(guò)軟件)
RCA共振柱視頻演示
GDS共振柱RCA系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)激發(fā)機(jī)理
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