大型多功能岩土结构模型试验平台多点伺服加载系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于模拟岩±结构工程的外部荷载施加技术领域；特别设及大型多功 能岩±结构模型试验平台多点伺服加载系统。
【背景技术】
[0002] 在岩石工程中，物理模型试验既有模拟工程实际结构受力变形特点，又能近似模 拟岩体内部的断层、错动带等复杂地质缺陷对工程稳定性的影响，克服了数值模拟难W逾 越的非连续、非线性、非均质难题，因此其在水利、采矿、隧道等工程中有着极其重要的作用 并得到了广泛的应用，例如我国的大中型拱巧基本都做过物理模型试验。
[0003] 在岩石工程的物理模型试验中，如何准确模拟结构受到的外荷载一直是物理模型 试验的难点，运直接关系到模型试验模拟的准确性，传统的模型试验简单的使用多个千斤 顶模拟外荷载的施加过程，下面W高拱巧模型试验中给上游巧面施加水荷载为例说明运种 情况。
[0004] 巧面水荷载为Ξ角形分布的面荷载，国内外科研机构普遍采用的巧面水荷载模拟 方法是将上游巧面分为数十块区域，根据区域的模拟水深、巧面面力作用面积等计算出每 块区域的水荷载大小、荷载作用中屯、，每块区域使用一个千斤顶模拟水荷载，区域的水荷载 作用中屯、为千斤顶的作用中屯、，模拟的水荷载合力为千斤顶的作用合力；试验中，千斤顶与 上游巧面尽量紧密接触，千斤顶按照出力大小的不同近似分为5-7组出力值，每组千斤顶 均与相应的多路分油器连接，用精密压力表来监测多路分油器内部油压，手动或自动控制 油压的增大或减少W控制千斤顶的出力荷载。综上，国内外的传统施加面荷载方法比较粗 糖，不能实时监控物理模型实际受到的荷载情况并实现伺服加载；而且由于管壁摩擦等的 作用，千斤顶的实际出力普遍小于设计值。同时，近年来岩±材料流变模拟在岩石工程中扮 演着愈加重要的角色，未来会有更多需要长期（1-3个月）持续施加稳定荷载的物理模型试 验W模拟岩石工程长期运行稳定性，而传统的千斤顶加载在长时间施加荷载时可能会出现 荷载松弛的情况，运些都一定程度上制约着岩石工程物理模型试验的发展，不能满足实际 工程与科研迫切需求。综上，实际工程与科研中对研制一种具有保载稳压功能、精确施加荷 载的大型多功能岩±结构模型试验平台多点伺服加载系统有着迫切的需求。 【实用新型内容】 阳〇化]本实用新型的目的是为克服传统加载方法存在的缺陷，提出一种大型多功能岩± 结构模型试验平台多点伺服加载系统，本系统可满足实际科研、工程中对具有保载稳压功 能、精确施加长期荷载的自动化岩±结构模型试验伺服加载系统的迫切需求。
[0006] 本实用新型的一种大型多功能岩±结构模型试验平台多点伺服加载系统，其特征 在于，该系统包括：由15组双作用油缸、加载动力源、15路多路分油器组成的液压系统，W 及伺服控制系统，其中，加载动力源通过多路分油器与双作用油缸相连，伺服控制系统分别 与加载动力源和多路分油器相连；每组双作用油缸由出力相同的多个双作用油缸构成；每 组双作用油缸对应一路多路分油器，每组双作用油缸组成一个通道，组间与组内的双作用 油缸为并行独立布置。
[0007] 本实用新型系统的特点及有益效果：
[0008] 本系统在施加荷载过程具有多点加载（最多有106个加载点），加载过程实时可 控，长期持续加载稳定，加载变化迅速、精度高等的特点，可显著降低模型实验中的人力物 力消耗，提高实验的精确度：
[0009] (1)本系统由106个双作用油缸组成（可进一步扩展），通过控制程序对各双作用 油缸出力/位移进行自动控制，出力变化范围较大；配有油缸缸壁摩擦消除功能，使加载力 的精度较高，误差小于1%。
[0010] (2)本系统具有良好的交互操作界面，实现实验全过程自动控制，避免手动加载操 作引起的失误或误差，且可W对交互操作界面进行二次开发。
[0011] (3)本系统采用双作用油缸，每组油缸可W实现加载、卸载伺服控制，且考虑了缸 壁摩擦力对实际荷载出力的影响，使实际荷载量值更准确。
[0012] (4)本系统采用双路恒压累站等措施保证设备节能环保，且工作过程噪音较小。
[0013] (5)本系统持续工作时间长，可W保证荷载持续稳定施加3个月W上（实验过程中 压力损失最大幅度小于1% )，方便岩±结构模型的长期稳定性试验使用。
[0014] (6)本系统的每个加载通道都可W独立工作，各通道间也可W按设定模式协同工 作。
[0015] (7)本系统具有良好的安全保护装置与液压累冷却系统，且可有效降低突然停电 或自动控制失效等意外情况下对试验过程的影响。
[0016] 本系统不只局限于岩石工程的模型试验领域，且可在航空航天、±木、机械等需要 施加面荷载的物理模型试验中使用。特别适用于物理模型实验中需要施加长期稳定荷载的 流变试验。
【附图说明】：
[0017] 图1为本实用新型系统总体组成示意图；
[0018] 图2为本实用新型系统的液压系统连接示意图；
[0019] 图3为本实用新型系统的多路分油器结构示意图；
[0020] 图4为本实用新型伺服控制系统连接示意图；
[0021] 图5为本实用新型系统的累站控制箱的连接关系框图；
[0022] 图6为本实用新型系统的累站控制箱的工作流程示意图；
[0023] 图7为本实用新型系统的油路控制箱的连接关系框图；
[0024] 图8为本实用新型系统的油路控制箱的工作流程框图。
【具体实施方式】
[00巧]本实用新型提出的大型多功能岩±结构模型试验平台多点伺服加载系统结合附 图及实施例详细说明：
[00%] 本系统包括由双作用油缸、加载动力源、多路分油器组成的液压系统，W及伺服控 制系统。如图1所示，其中，加载动力源通过多路分油器与双作用油缸相连，伺服控制系统 分别与加载动力源和多路分油器相连。
[0027] 本系统的上述各部分的实施例组成及功能详细说明如下： 阳02引 1、液压系统由加载动力源、15组双作用油缸、15组多路分油器组成，每组双作用 油缸由出力相同的多个双作用油缸构成；每组双作用油缸对应一组多路分油器，如图2所 示，各部分的连接关系为：加载动力源通过多路通道与各组多路分油器串联，一个多路分油 器与本组的所有双作用油缸串联；各组多路分油器之间为并联，每组多路分油器对应的所 有双作用油缸之间为并联。
[0029] 液压系统各组成部分组成详细说明如下：
[0030] 1.1、双作用油缸：
[0031] 本系统选用双作用油缸W满足自动加载和卸载的使用要求。系统合计共有106个 双作用油缸；各双作用油缸分15组，每组双作用油缸组成一个通道，即15个通道。组间与 组内的双作用油缸为并行独立布置。
[0032] 每个双作用油缸内带有外置式位移传感器；外置式位移传感器为电子尺（niiko) 品牌，KTC-550型号。同组内的双作用油缸共安装一个电液伺服阀W对组内的所有双作用 油缸进行控制；电液伺服阀采用美国M00G公司生产的D633R16邸1M1VSS2型号，额定流量 6化/min,工作压力20MPa，该电液伺服阀采用直动式电液伺服技术，用来控制液流的开启、 停止和方向。伺服控制系统通过外置式位移传感器收到位移反馈结果，进而通过控制电液 伺服阀而控制双作用油缸的位移。在完成静荷载加载的同时，也可W通过外置式位移传感 器和电液伺服阀共同作用模拟震动荷载。
[0033] 双作用油缸行程在200mm~300mm之间，具体双作