大型低摩阻叠环式双向静动剪切试验系统

任务来源：

技术领域：水利工程建设与管理

技术来源：自主研制。

技术原理

研制的试验系统，大幅降低机构间的机械摩阻力，同时可实现垂向和水平向的双向动力加载，使该试验系统适用于精确测试各类土样静、动力强度和变形参数，以及研究散体材料在静、动力作用下大变形失效过程机理。

技术特色

（1）采用多个可活动薄层刚性叠环替代常规直剪仪的上剪切盒，使试样破坏路径由“人为限定剪切面”变为“变形自适应剪切带”，更符合实际情况。
（2）下剪切盒与侧向导向壁整体锻造，上剪切盒的多个刚性叠环限定在该凹字形整体结构内，叠环仅有沿剪切方向这一个自由度，移动方向可严格保证与下剪切盒一致，剪切盒系统整体刚度显著提高。
（3）剪切盒为外方内方形态，使得试样为立方体形状而非圆柱体，在剪切变形过程中，试样受力均匀，避免圆柱形试样受力时两头弧顶附近应力集中的现象，以及大变形过程中剪切受力面积急剧减小的弊端。

技术指标

（1）试样尺寸：600（长）mm×600（宽）mm×600（高）mm；法向与切向静荷载：量程1000kN，分辨率为0.1kN，精度为0.25%FS；法向动荷载：量程0～500kN，频率0～5Hz，精度为0.5%。
（2）切向动荷载：量程-500～500kN，频率0～5Hz，精度为0.5%FS。
（3）振动频率：f≥0.1Hz（满负荷±150kN，动位移幅值±75mm），f≥5Hz（满负荷±500kN，动位移幅值±1mm）。
（4）动荷载形式：正弦波三角波方波和随机波。
（5）控制系统：加载模式可采用位移控制、应力控制、应变控制及过程中的相互切换；法向与切向加载可同步和相位控制。
（6）应变控制：设定控制应变速度；速度在0.01～4.0mm/min任意设定；法向位移传感器：量程0～50mm，量测精度为0.1%，分辨率0.001mm。
（7）切向位移传感器：量程0～100mm，量测精度为0.1%，分辨率0.001mm。
（8）液压源：400L/min伺服油源。
（9）微机控制：全自动控制试验全过程，荷载与位移速率可按试验要求设定，实时数据显示。

应用范围及前景

该试验系统适用于精确测试各类土样静、动力强度和变形参数，以及研究散体材料在静、动力作用下大变形失效过程机理。

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周若

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长江水利委员会长江科学院

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