土工离心机设计综述(三)

五、离心机的主要部件设计土工离心机是一种重型旋转机械。其主要设计荷载是吊斗与模型在旋转过程中产生的惯性力,并与离心机的加速度、旋转速度密切相关。在离心机稳定运行中(非启动与制动过程)只与转臂的长短、角速度和有效载重有关。在平衡状态中(见图19),则有x_(cp)=m(x_G+R_0)/C_p(m) (22)式中m为吊斗和模型的总质量(kg);C_p为作用在离心机支座上的力(kN)。     

离心机技术在岩土工程领域应用的研究进展综述

当前土工离心机技术已经成为国内外研究的热点,为了促进我国离心机技术的发展,对近年来国外土工离心机模型技术在岩土工程领域的研究现状进行分析和总结显得尤为重要。首先介绍了近年来国外土工离心机的发展现状,然后主要总结了近年来土工离心机在土质边坡稳定性、土工织物加固边坡、以及地震作用对岩土体及结构物影响这3个方面的研究进展,最后探讨了目前国外土工离心机技术应用方面值得我国学习和借鉴之处,展望了土工离心机技术未来研究的方向。     

土工离心机模型箱与挂斗的研制

模型箱与挂斗是土工离心机中安全运转的关键设备部件。80年代初,国内尚无土工专用离心机。我们在向国外学习的同时,利用现有的光弹模型试验离心机探索进行土工模型试验,首先须研制挂斗与模型箱。实际证明,所研制的挂斗与模型箱的使用效果良好。本文除简述了目前世界各国这方面情况外,着重介绍了南京水科院的挂斗与模型箱设计方法和一些经验。     

LXJ—4—450土工离心机在岩土工程中的应用

人们希望通过离心机增加模型的重力，以达到模型与原型土工结构物之间具有相同性状及相似关系的目的。这种想法由来已久，直到１９３２年苏联莫斯科水力设计院才建成了世界上第一台土工离心机。近年来由于自动控制技术及数据采集技术的发展，使得从高速旋转的离心机中获得...     

土工离心机设计综述(一)

当代土力学的研究中,土工离心模拟试验是一门正在发展中的新兴技术,土工离心机则是它的主要设备。本文不仅对土工离心机在国内外发展的概况作了介绍;对如何选择离心模拟试验的设计参数作了说明,还对土工离心机设计中,例如空气流场的选择、封闭机坑(不通风)中风阻功率的估算、温升控制以及离心机结构设计作了较详细的分析;对离心机运行中的动力平衡、运行安全监测、运行速度的自动控制和模拟试验中数据采集等系统作了简要说明。     

φ6M离心机试验情况简介

本文阐述了利用我院已建成的大型离心机,进行土工和结构模型试验的概况并介绍了离心机的特点、基本形式、性能指标以及所使用的试验装置和方法。通过土工和结构模型的实测数据,说明离心机运转正常,机械性能良好,能满足试验要求。     

国内土工离心机及专用试验装置研制的新进展

近30年来,国内土工离心模拟试验技术的长足进步和丰硕成果,带动了土工离心机设备研制技术的不断改进和创新。性能先进,功能更加齐全的大容量土工离心机不断诞生,专用试验装置的研制也朝着多用途、高g值方向发展。我国土工离心机主机、振动台、爆炸与撞击、机械手系统的设计和建造技术已经进入国际先进行列。目前,国内土工离心机研制技术已经进入了新的阶段,巨型土工离心机的建设设想也将提到议事日程上来。在简要介绍土工离心机系统的基础上,就国内土工离心机及专用试验装置研制的新进展作了综合介绍。     

长江科学院土工离心机的应用与发展

土工离心机是研究复杂岩土工程问题的大型专用设备,长江科学院（以下简称长科院）早在 20 世纪 80 年代建成了当时国内最大的总容量300g-t 、有效容量180g-t 的土工离心机,为我国离心机研制和离心模型试验技术的发展奠定了重要基础。简要总结了国内外土工离心机的发展历史,介绍了长科院第一代土工离心机的研制过程和意义,回顾了第一代离心机所开展的重要研究工作及所取得的成果;详细叙述了长科院第二代土工离心机的研制过程和性能。在此基础上,对近期完成的几个离心模型试验成果进行介绍,并通过多项试验研究验证了试验系统的可靠性。     

土工离心机振动台系统的发展研究

与普通的地面振动台相比，土工离心机振动台在研究岩土工程动力问题方面，具有巨大的优越性，因而在全世界得到了较快的发展，出现了不同种类的土工离心机振动台．为此，主要介绍了土工离心机振动台的发展类型及每种振动台系统的特点．     

土工离心机振动台及其试验技术

利用土工离心机振动台进行模型试验是研究土工材料及其建筑物在地震荷载作用下动力特性的有效手段.这一先进的地震模拟方法在国外已得到大量应用,在国内却刚刚起步,为此中国水利水电科学研究院计划在现有大型土工离心机基础上,建设一台高性能的离心机振动台.本文分析了部分国外离心机振动台的主要特点和研究现状,介绍了中国水利水电科学研究院拟建的离心机振动台及其主要技术参数,同时介绍了动力离心模型试验所需的相关附属设备和试验技术.     

土工鼓式离心机研发及在海底滑坡研究中的应用

为快速发展海洋土力学,大连理工大学于2009年引进了国内首台土工鼓式离心机GT450/1.4。通过与国际上同类产品的比较,详细介绍了鼓式离心机GT450/1.4的机械系统、控制系统、数据采集系统以及自主开发的配套设备PIV图像观测系统、黏土真空搅拌器、大型固结仪、撒样器的研发过程及工作原理。并以海底滑坡为研究对象,采用现场取样土,对深海滑坡进行探索性研究。离心模型试验结果表明:鼓式离心机GT450/1.4性能优良,功能全面,在机械设备规模、数据采集精度、控制系统自动化程度及作动器加载模式方面均优于国外同类产品,同时便于升级改造为“土工鼓-臂联合式离心机”。土工鼓式离心机对于研究海底滑坡等相关海洋工程领域课题具有一定的优越性。     

电液式土工离心机振动台的研制

介绍了南京水利科学院研制的电液式土工离心机振动台以及基于网络技术的数据采集系统。经验证表明，该土工离心机振动台与数据采集系统的技术指标和性能，完全能满足工程试验研究的需要。     

一种新型平衡自调节系统在土工离心机上的应用

为了实现土工离心机运转以后的实时配平,减小离心机运转过程中的不平衡力,研制了一套平衡自调节系统。该系统构建了一套由电磁阀、传感器、PLC控制器组成的反馈控制系统,通过它向安装在配重端的水箱中受控注水,来实时调节工作端载荷变化引起的不平衡。将该系统应用到某土工离心机上,开展了离心机升速和负载增大工况下的自平衡调节试验,实现了离心机的实时配平。相对传统的液压缸或电机驱动配重块的平衡调节机构,该注水配平系统结构更简单、平衡调节范围更宽。     

长科院大型离心机及试验技术通过鉴定

由原水利电力部1979年下达长江科学院研制半径为3m的大型离心机于1983年12月调试完成主机后,陆续完善和发展了光弹、土工、岩石(体)结构模型试验技术,至今已成功运转了8年,先后为三峡工程、深圳国际机场、广佛高建公路等10多个工程建设     

液化场地堤坝地震响应动态土工离心试验及模拟

基于动态土工离心机试验和多重剪切机构模型的有效应力分析方法,研究了不同地震强度下,液化场地堤坝的地震响应和大变形特征。动态土工离心机试验的液化场地模型,由相对密度为30%的饱和砂土构成,输入正弦波峰值分别为0.8056、1.7903和3.133m/s2。并采用有效应力分析有限元程序对堤坝的动点响应进行数值模拟,计算结果与模型试验结果相吻合。在此基础上研究了堤坝的加速度、变形以及下卧液化场地中的超孔隙水压力分布规律,分析了液化场地不同位置土层中的有效应力路径变化规律。研究得出,液化场地堤坝顶和坝趾在地震作用下会发生较大的沉降和侧向扩展,且随地震强度加大而增大。堤坝下卧浅层液化土的超孔隙应力比相对较小但其体积变形较大,坝顶的残余沉降可达1.4m,地震中堤坝底部土体同自由场地土体的有效应力路径和应力-应变特征不同。土工离心机试验结果同数值解析结果基本吻合。     

R500B大型土工离心机双向振动台控制及数据采集系统

介绍了中国水利水电科学研究院建成的大型土工离心机双向(水平+垂直)振动台控制和数据采集系统,介绍了系统采用控制软件的基本功能、控制原理,以及操作程序等。目前已成功实现了在高速旋转的离心机中进行振动台的控制和数据采集,但随着各类不同试验的具体要求,系统功能仍需要进一步开发和完善。     

用于土工和结构模型实验的离心机设计简介

在离心力场内,按比例缩小制作模型和增大模型材料容重,以满足土工模型和结构模型实验的需要。本文简述这种大型离心机的设计和主要部件的研究,如建设规模、整体结构、模型转斗,重要部件,稳定问题,动力问题,信息采集方法等。     

土工离心模型试验

土工离心模型能够模拟和原型同样的应力水平,故可用来研究原型的性状,在国内外已引起了广泛的重视,1982年,南京水利科学研究所进行了首次土工离心模型试验——在华东水利学院的光弹离心机上进行了某铁路路堤的岸坡稳定试验。现将试验设备及试验情况简介如下。     

南科院土工离心模型试验技术考察团访美

为确定在我国建置大型土工离心机的必要性和可行性以及考察美国大学和一些土工试验研究机关的设备与科研动向,以作为今后我国开展有关高土石坝、大型港湾码头、近海采油平台、重型电厂地基(如核电站)设计施工的参考,由黄文熙,朱维新、陈川、谢道铨、陈绪禄五同志组团,于今年四、五月间在美国进行了为期五周的考察。访问了13个单位,其中包括加州大学、科罗拉多,密执安等六所大学及其分校,以及宇航局研究中     

CKY-200型土工离心机主机电气系统研制

土工离心机是离心模型试验的重要设备,可为离心模型试验提供过载环境平台。论述了CKY-200型土工离心机主机电气系统的工作原理、基本配置及实现方法。电气系统由拖动系统、静态数采系统、摄影系统、摄像系统、动平衡系统等组成。拖动系统采用全数字直流调速方式,系统对外电网波动、负载变化和其它扰动能进行快速补偿;影响离心机运行安全的参数均进入启动联锁电路,其采用PLC控制,使得检测点与控制点集中,便于故障检测及维修,主控柜布线更加简洁;转速测量与控制采用了光电编码器,保证了转速的测量精度和系统的调节精度,其中“跟踪与保持”功能的设置,有利于离心机长时间运行;数据采集方面,测量传感器与采集模块之间采用多种方式对接,为使用者提供了灵活的接线方式;摄影系统采用定点高速闪光摄影方式。测试结果表明：该离心机的调速精度高;数据采集性能稳定、可靠;能够稳定可靠地拍摄离心模型的动态清晰、完整图像;能实时监测不平衡力,根据不平衡力大小可执行相应的控制策略;安全保护措施完善;48 h满载无故障可靠运行。