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动三轴仪

用于动三轴实验的仪器

动三轴仪是专门用于动三轴实验的仪器。动三轴试验属于土的动态测试内容，是室内进行土的动态特性时较普遍采用的一种方法。

动力特性试验
土体动态测试技术，直接影响着土动力特性研究和土体动力分析计算的发展，起着正确揭示土的动力特征规律和完善分析计算理论的重要作用，是土动力学发展的基础。在室内进行土的动力特性试验，主要包括两方面的内容：
（1）确定土的动强度，用以分析在大变形条件下地基和结构物的稳定性，特别是沙土的振动液化问题；
（2）确定剪切模量和阻尼比，用以计算在小变形条件下土体在一定范围内所引起的位移、速度、加速度或应力随时间的变化。
振动三轴试验所涉及的基础理论，包括：振动与波的基本概念，地震的有关知识，受力体的三向应力等。
早在五十年代末，中国国家水利科学院就在黄文熙教授等领导下，开始利用振动三轴仪试验方法来研究饱和地基及边坡的抗液化稳定性；六十年代初期，振动三轴试验被正式列入水电部的《土工试验操作规程》，这大大推动了土动力特性的实验研究工作。
构成
传统的振动三轴仪一般包括压力室、激振设备和量测设备三个系统。
振动三轴仪的压力室与静三轴仪的压力室基本相同，结构材料、密封形式也大体一样。
在量测设备方面，振动三轴仪要比静三轴仪复杂一些。振动三轴仪的量测记录，一般采用电测设备，即将动力作用下的动孔隙水压力、动变形和动应力的变化，通过传感器转换成电量或电参数的变化，再经过放大，推动光电示波器的振子偏转，引起光点移动，并在紫外线感光纸带上分别记录下来。
振动三轴仪的激振设备，根据产生激振力方式的不同，可以分为电-磁激振式、惯性力振动式和电-气激振式等类型。每种类型又分为单向激振和双向激振两种。
随着土工试验技术不断进步，像英国GDS等专业土工试验仪器研究者逐渐研发出了新型动三轴仪，仪器的动力方式、工作原理等都发生了革命性变化，新型动三轴仪解决了传统三轴仪存在的很多问题，仪器参数性能提高，能完成更高性能的动三轴试验。
产品参数
动三轴仪可选择的频率范围包括0.01-10Hz；
可选择的轴向荷载包括：0-60kN；
可选择的额定试样范围：38mm、50mm、70mm、100mm，最大可做到150mm；
围压：0-3MPa；
以上指标可根据试验需要定制。
分类
动三轴仪有以下分类：
电机控制动三轴
电机控制的动三轴试验系统是研究型动三轴测试系统。该系统将三轴压力室和动力驱动器合为一体，从压力室底座施加轴向力和轴向变形。压力室由装有马达驱动的基座螺旋传动。当没有选择径向动力驱动器时，通过平衡锤消除动态试验对恒定围压的影响。系统由动三轴软件来控制。任一循环的数据都可以实时记录和显示出来。
技术参数：
（1） 位移量程=100mm
（2） 位移精度=35μm/50mm(即：0.07%)
（3） 位移分辨率=0.208μm
（4） 轴向力精度=＜荷重传感器量程的0.1% (即：对于10kN的荷重传感器来说，其精度为1N)
（5） 轴向力分辨率=16 bit(即：对于10KN 荷重传感器来说＜0.4N，对于40KN 荷重传感器来说＜1.5N)
（6） 每个周期可以控制的数据点数=10,000@1Hz，2000@5Hz
（7）最大可以存储的数据点数=1000点/周期
双向振动三轴仪
（1）可进行强震、动强度、动态模量及阻尼比等土体动态指标测试
（2）采用动态伺服电机从压力室下方加载
（3）兼容所有静三轴测试系统的测试功能
（4）最高级别的动三轴测试设备
（5）在10Hz范围内独立循环程控轴向和径向加载。可以施加正弦波、方波、三角波
基本型动三轴仪
除了动态三轴试验外，动三轴系统也可以进行传统的三轴试验，例如不排水不固结试验（UU），固结不排水试验(CU)，固结排水试验(CD)以及更高级的试验例如应力路径、K0固结和弹性模量试验等。
技术规范：
（1）最大测试频率：5Hz
（2）最小测试频率：静态，比如小于0.001Hz
（3）高精度的动态电机伺服作动器。
（4）可以使用标准三轴压力室（升级到动态的密封元件和轴承）。
（5）可选的试样尺寸（取决于选择的压力室）：
- Φ38×76mm (或者Φ39.1×80mm)
- Φ50×100mm
- Φ70×140mm (或者Φ61.8×123.6mm)
- Φ100×200mm (或者Φ101×202mm)
- Φ150×300mm
（6）16-比特的动态数据采集
（7）16-比特的动态驱动控制通道
（8）围压可达到2MPa (取决于压力室的选择)
（9）很小的室内占地空间
（10）不需要液源装置
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