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DCI岩石真三轴实验系统

简要描述:岩石真三轴系统是由DCI公司开发研制,用于给水下的正方形试样施加压力条件下的实验,模拟真三轴实验过程。

  • 产品型号:
  • 厂商性质:代理商
  • 更新时间:2017-10-17
  • 访  问  量:362
详情介绍

DCI 岩石真三轴实验系统

岩石真三轴系统是由DCI公司开发研制,用于给水下的正方形试样施加压力条件下的实验,模拟真三轴实验过程。

系统包括:

■真三轴荷载架

■应力加载系统

■应变测量传感器

■样品加热系统

■样品处理/仪表盘

■钻机

■数据采集系统

 

设计规格

■    X(水平):                     30厘米

■   Y(水平):                      45厘米 

■   Z(垂直):                      30厘米

■  zui大应力(三个方向):       4,000psi

  可选在试样不同表面的单独的应力区,允许不同应力梯度。

■  zui高样品温度:                           200℃。

钻机安装到了顶板上用于“钻穿”的实验,更易于样品处理 

 

真三轴荷载架

真三轴载荷架由一个高强度反应环反馈施加到样品上水平力,一个垂直负荷反应框架由上下底板和四个拉杆组成。

加载作动器被安装到该反应环的内表面,并靠近较低的压板。上压板通过四根连接杆螺纹螺母上紧。这四个螺母被去除,并且该上压板由高架提升机(不包括在系统中)提起,是的试样可以被安装或移除处荷载架。上压板设计成采用高强度钢板,以保持它的厚度降到zui低来保证“钻穿”实验能完成,这样钻动就可以发生在液体条件中。

荷载架将被安装在隔振垫上,以帮助减少外部噪声对声速传感器的影响。

 

应力加载系统

试样的加压由一组液压活塞加载到试样每一侧来确定。这些液压活塞被安装在一个共同的面板上,用作为各个活塞作气缸孔。

所有的活塞在单独空间内,有单独的液压端口,这样液压可以被施加到单独的活塞上。当多个活塞施加应力到试样的单个面上时,活塞的液压端口被连接到普通的压力供给上,这样所施加的应力是均匀的。加载的活塞被设计为施加荷载到15厘米×15厘米的试样表面区域。这样加载到30cm×30cm的试样表面就要求四个活塞;

30cm的×45厘米的试样表面需要6个活塞。在这个情况下当不同的应力要加载到相同方向上,活塞成对的垂直装在一起,每对施加荷载至15cm的×30cm的加载板上。加载活塞的尺寸使得10,000 psi的液压可以在样品施加4000 psi的应力。

对于每个独立的应力的压力控制是通过一个单一的圆筒注射器泵(相当于VPA型号16S-10-20-100-SS)提供的,与注射泵缸的出口处的两个阀连接。双阀歧管含螺线管作动,气动,零量阀,在注射泵缸和压力活塞组件间有个阀门,在注射泵和液压流体存储箱之间也有一个阀门。因此,当油缸到达其行程的端部(或者在加压或减压的活塞气缸),泵控制器关闭出口阀,打开入口阀,并且使气缸冲程到气缸的另一端(或者再填充或排空缸体取决于活塞是否正在加压或减压)。VPA控制器将控制两个不同的滚筒,控制每个单独的压力。

为了使样品被加热至200℃不超过活塞密封件的温度极限,活塞杆的一部分将包括低导热率材料。在活动气缸(一个上面的选项)正对反馈块的情况下,反馈块将被设计成在能使热传导率保持在zui低限度,减少样品的热量损失。

 

应变测量传感器

在前面描述的加载活塞段落中都配备了指示棒延伸穿过缸体板后侧。一个LVDT用于监控活塞的运动,并因此得到样品应变的变化指示。所以建议带LVDT的指示棒安装在两个活塞上对应各主动加载试样面的角落。LVDT的范围为+/- 4.3英寸覆盖活塞的0.5英寸的全范围行程中。该LVDT的线性度为满量程的0.2%或在接近0.0012in.时 允许样品应变的近似测量。例如,对于模量为30GPa(1.45×10 ^ 6psi)的样品,在应力为4000psi 时,将会在短的方向(30cm)有个应变近似0.33 in,和在试样的长一些的方向有近乎0.5in的应变。更高的试样模量或较低的应力会降低测量的应变。

 

试样加热系统

试样将会通过安装在仪表板内恒定用的温度加热器板来维持恒定温度,使用加热器安装在仪表盘内。加载活塞和反馈块设计成低导热性,如前一节中所描述,可以减少热量通过荷载架散热。一个独立的温度控制器(共4个)将控制在样品的每个面上的加热器,以保持温度尽可能均匀。热电偶将被安装在样品的每个面以报告仪表板的温度。

 

样品处理/仪表板

试样组件包括在试样六个侧面的仪表板。这些板的主要目的是提供一个地方安装换能器,诸如声学发射传感器,P S波传感器,热电偶等。此时建议不包含任何所述的仪器。DCI将于zui终用户一起确定这个系统将会有什么要求。

仪表板的第二个目的是提供一种桥式起重机容易且安全地进行试样处理。仪表板被彼此连接,从而提供一个完整的组件,可以通过桥式吊车使得试样作为一个整体吊进吊出荷载架。这使得样品能够更容易地安置,当产品吊出荷载架时。

已采取谨慎措施来设计这个组件,可以在安装与去除过程中阻止该组件任何部分被分离。

 

钻机

钻机目的是完成钻穿实验,将会安装于荷载架的上板上。该钻床将安装一个旋转锤钻。钻床框架将允许zui大行程23英寸。气缸系统允许用200lbf的恒定荷载加载到该旋转锤钻上。钻床将具有枢转基座,可以允许洞口从垂直于10度增量被钻至垂直40度。

 

数据采集/控制系统

 一个基于PC的数据采集器和一个控制系统将会被提供来记录传感器数据,并且可以用来控制温度控制器和系统中的压力控制器。这个程序用LabView写成,源代码提供给用户,可以在未来进行修改。传感器输出显示在工程原件的监视器上。该系统提供传感器清零和设定范围功能。

采集的数据显示在表格或图形格式。下面是多轴软件的主屏幕。

 

操作者可以设置VPA注射器泵的控制参数(目标压力和斜坡 速率等),以允许VPA来控制压力和自动再填充。操作者也可以人工控制VPA来打开和关闭阀门、再重满等。

设定温度控制器也是通过此程序控制。操作员也可以为试样单独编程来进行试样加荷和加热。

 

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