智能多维阵列万向加载试验系统

智能多维阵列万向加载试验系统

1、项目背景

随着国家现代化建设的不断深入与推进，各类综合复杂的基础设施项目比比皆是，如超高层建筑、地铁、机场、楼堂馆所、大跨度桥梁、大型客机、航天飞机、巨型船舶、海洋平台、原子能电站等，与这些大型项目相关的科研试验复杂多变，研究工期短，需快速获取精准的试验成果。传统临时组装的试验系统耗时、费力、对项目的适应性差，不能灵活多变，试验结果可靠性不高，与大型复杂科研试验项目的需求背道而驰。另外土木工程基础自然科学试验研究对象众多，诸如墩柱、梁、空间多维节点、框架、墙体、桁架等构件及子结构，受力类型涵盖静力、低周反复、高周疲劳、拟动力等，传统临时组装的试验系统导致研究者的科研经费过多地消耗于试验的附属装置，而非试验研究对象本身，并耗费研究者过多的科研精力，迟滞试验周期。智能多维阵列万向加载试验系统能够实现加载空间高度、宽度、方向需求快速灵活多变，智能化、高效、高质、安全加载与科学采集，是当前形势下科学试验研究的亟待需求。

2、项目目标

（1）支撑结构工程专业及相近专业老师开展各类基础设施建设所要求的静载、低周反复、高周疲劳等大型、综合、复杂研究项目的科学试验研究。

（2）积极开展社会技术服务，加强高校与企业的强强联合。

（3）积极接纳访问学者、地方科技人员及优秀研究生来实验室从事合作科研工作。

（4）结合设备功能对本校学生实行创新开放，筛选出优秀本科生、研究生提出的创新课题并开展科研课题的试验研究和相关学术活动。

1、多功能承载主机

★1.1、数量：1套。

#1.2、立柱间距：不低于4000mm×2000mm。最大试验净高度：不低于5000mm（自动无级可调），横梁采用液压夹紧方式进行锁紧。

★1.3、提供主机系统的三维视图、空间调整的详细方案，并提供主机液压升降、液压锁紧等细节处理三维示意图。

★1.4、主机竖向承载不低于6000kN，具备主动跟动加载功能，提供竖向作动器在水平向的主动跟动加载功能的三维视图实现方案，保证摩擦系数低于0.01。

1.5、竖向加载系统智能调节范围：竖向作动器横向可智能调节空间不低于1000mm，竖向加载系统竖向可智能调节空间不低于5000mm。

#1.6、水平加载装置承载不低于2000kN，可进行自动高度调整，可安装水平200吨及100吨电液伺服作动器，分别在支撑两侧安装，水平加载装置具有竖向主动跟动加载功能。

1.7、水平加载系统智能调节范围：2000kN水平作动器可上下调节高度不低于1500mm，1000kN水平作动器可上下调节高度不低于1500mm。

★1.8、提供水平加载装置与竖向加载框架无缝连接、相对运动的实现方案。

★1.9、详细描述水平加载装置高度调整方案，并且提供三维示意图。

★1.10、提供垂向及水平加载装置主动跟动加载功能的原理图以及实现方案。

★1.11、配备无需外接电源或电池的无源无线形变微动测量模块，对框架变形进行实时监测，投标文件中提供无源无线形变微动测量详细的解决方案。

1.12、配备柱式、墙式、节点构件及框架加载试验辅具及运送5吨试样的Q345钢结构小车。

#1.13、配备验收试样，压力：不低于6000kN，拉力：不低于2000kN，高度不低于1000mm，提供验收试样进行设备验收的加载方案。

2、电液伺服作动器

2.1、6000kN电液伺服作动器

★2.1.1、数量：1套；

2.1.2、最大推试验力：不低于6000kN；最大拉试验力：不低于2000kN；行程：±250mm；

2.2、2000kN电液伺服水平作动器

★2.2.1、数量：1套；

2.2.2、最大推试验力：不低于2000 kN，最大拉试验力：不低于1500kN；行程：±300mm；

2.3、1000kN电液伺服水平作动器

★2.3.1、数量：1套；

2.3.2最大推试验力：不低于1000 kN，最大拉试验力：不低于500kN；行程：±300mm；

2.4、500kN电液伺服跟动作动器

★2.4.1、数量：1套；

2.4.2、最大推力：不低于500 kN；最大拉力：不低于300 kN；行程：不低于700mm；

2.5、200kN电液伺服跟动作动器

★2.5.1、数量：2套；

2.5.2、最大推力：不低于200 kN；最大拉力：不低于100 kN；行程：不低于1500mm；

2.6、所有作动器满足如下指标：

#2.6.1、试验力测量范围与精度：4%～100%FS，示值的±1%；

#2.6.2、位移测量精度：不低于0.1%FS；

2.6.3、位移测量方式：内置式磁致伸缩位移传感器；

3、液压系统（1套）

3.1、智能油源额定流量：不低于100L/min，工作压力：不低于23Mpa，电控柜以PLC控制器为核心，与采购人控制室中的主控计算机通过网线连接，既可以本地控制又可以远程监控和操作。

★3.2、针对实验室现有情况，提供液压系统的详细布置方案三维图（包括油源、管路走线等的详细位置尺寸的二维、三维图）及说明资料。

4、控制系统

★4.1、数量：1套；

#4.2、控制器采用工控计算机直接插卡式控制器，不得采用上下位微机控制器，防止因通讯连接不可靠引起的作动器失控损坏试样而导致危险。

4.3、可实现不少于8个作动器的力、位移电液伺服闭环控制协调加载。

4.4、系统在全程闭环控制状态下，应具备力控、位移控制等多种控制功能，并且在试验过程中应能够实现所有控制方式以及控制速率的任意无冲击平滑切换。

4.5、试验系统自带控制系统的主要参数（荷载、位移等）应能通过模拟输出或数字输出等形式将系统信号传输给外部数据采集系统，实现控制系统与外部数据采集系统进行同步采集的功能要求。

★4.6、提供多通道电液伺服加载系统虚拟仿真系统，功能包括：虚拟场景、试验原理、设备高度调整、试验加载操作介绍，提供投标产品生产厂家公开发布的说明书资料。

4.7、试验软件能进行单层和多高层建筑结构的整体结构拟动力试验和子结构拟动力试验，试验子结构可以取单个柱构件，也可以取单个楼层或多个连续楼层，提供详细说明资料及软件截图。

4.8、软件具有结构地震响应时程分析功能和柱构件拟静力加载模拟功能，支持用户在拟动力试验前对结构和构件模型进行检查，提供详细说明资料及软件截图。

★4.9、提供控制系统程序与拟动力软件连接进行子结构拟动力试验的详细实现方案。

数据采集系统

#5.1、所有采集系统总测点数：不少于200个，配备专用的控制计算机和软件系统；

#5.2、不少于10通道采集WZPK热电阻信号，精度：≤0.01%（测量范围 -200℃-1000℃）；

5.3、不少于10通道采集MTSD/A信号，精度：≤0.01%（测量范围-10V-10V）；

5.4、数字通道可以直接采集数字信号，采样速度≥1000点/秒，通讯距离≥1500米；

5.5、模拟通道可以同时采集温度和应变信号，并且互不干扰。需能输出恒流源，为传感器供电，输出精度：≤0.01%；

5.6、应变测量通道需能测应变信号（1/4、半桥和全桥）、直流电压（±2V）、电阻（≥25kΩ）以及热电阻等信号；

5.7、应变测量范围（应变系数2.0）：≥±100000με；平衡范围：≥±15000με（应变阻值的+1.5﹪）；最高分辨率：≤1με；零漂：≤2με/100h；系统不确定度：≤1με；适用应变片电阻值；60～20000Ω任意设定；应变片灵敏度系数：1.0～3.0自动修正；

5.8、模拟量测量通道需能满足测量直流电压（≥±12V）、直流电流（≥20 mA）、热电偶等信号要求；

5.9、系统采用模块化，可扩展模块数：≥100块，模块间的最大扩展距离：≥100m，通道总数最多可扩展：≥1000通道，并且满足由一台计算机独立控制要求；

5.10、转换精度：≤16Bit；

5.11、开关量测量通道需满足测量状态、频率、周期、计数以及开关量输出要求；

5.12、采集通道之间需有承受过压：≥500V；

5.13、抗干扰指标：共模抑制比：≥140db，串模抑制比：≥60db；

5.14、系统工作环境：除满足GB/T 6587-2012标准所规定的条件外，尚满足在恶劣环境条件（比如振动环境下等）下的稳定工作要求；

★5.15、须能直接采集前文“序号4"中“控制系统"的数字信号，保证控制系统参数（荷载、位移等）能通过数字输出将系统信号传输给该数据采集系统，实现控制系统与该数据采集系统进行同步采集的功能要求。投标时提供同步采集详细的解决方案。

试验辅助装置及测试传感器

6.1、带拉压力传感器的链杆不少于2个，链杆长不低于2.4m，可调节高度0.3m；力传感器受压承载力500kN，受拉承载力300kN，链杆轴压承载力 600KN, 轴拉承载力400KN；

6.2、承受压力不低于6000kN的滑动钢结构试验小车不少于1个, 投标文件中提供三维视图及有限元分析报告，并标小车外观的尺寸；

6.3、不低于1.5m长压梁不少于4根，压梁两侧锚压端各承担锚固拉力不低于60T；

6.4、不低于1.3m长压梁锚固螺杆不少于6根，螺栓杆抗拉力不低于40T；

6.5、三端连接销铰装置不少于2套，销铰承受压力不低于600T,投标文件中提供三维视图及有限元分析报告，并标注外观尺寸；

6.6、不低于1.5m长拉压连接刚臂不少于2根，刚臂受压承载力不低于300T；

6.7、拉压球铰装置不少于两个，球铰承受拉力不低于150T,承受压力不低于400T,投标文件中提供三维视图，并标注外观尺寸；

6.8、基恩士激光位移计不少于6个，量程不低于300mm；

6.9、数采引伸计不少于6个；

6.10、数采拉线式位移计不少于30个，量程不低于200mm；

6.11、数采百分表不少于6个，千分表不少于6个。

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