德国wille 岩石直剪试验系统

德国wille岩石直剪仪系统由加载框架、直剪试验组件、伺服液压动力源、数字控制器和用于控制测试的软件组成。 位于剪切箱中的试件将同时受到由软件控制的法向和剪切应力的加载。所有的力和位移都由先进的传感器采集得到，可确定圆柱形、棱柱形、立方体或不规则形状片段的各种尺寸试件的剪切强度。

岩石直剪仪系统旨在确定完整或有节理的岩石或混凝土试件的剪切强度。岩石直剪仪可以测试圆柱形、棱柱形、立方体或不规则形状的各种尺寸的岩样。 闭环伺服控制剪切装置包括：一个特殊的框架结构，由两个分别产生垂直力和剪切力的刚性框架组成，特殊的配置组合避免了摩擦和扭矩。

德国wille岩石直剪仪系统包括一个液压站，结合两个独立的阀门系统、两个独立的控制器和两个低摩擦液压缸。 剪切盒包括由直线轴承引导的不会倾斜的上下剪切架、固定的上剪切架和导向的加载作动器。整个系统完全自动化，并由灵活且可编程的 GEOsys 软件控制。 可提供各种传感器、变送器、剪切盒和实验选项。

产品特点

▍高强度的坚固结构架适用于对岩石、滑动面和建筑材料进行准确的岩石直剪试验

▍高精度力传感器用于测量和控制剪切应力和法相应力（可选的）

▍包括用于测量剪切应变率（和闭环控制）的水平位移传感器和用于测量轴向变形的垂直位移传感器

▍剪切箱包括由直线轴承引导的可倾斜的上下剪切架、固定的上剪切架和导向负载活塞

▍易于试件安装和清洁，带有前保护门的透明测试区防护装置

▍圆柱形、棱柱形、立方体或不规则形状和不同尺寸的各种试件

▍高速动态控制器（2.5 kHz 或 10 kHz），用于监测测量值和闭环控制，例如荷载、位移、位置

▍岩石直剪仪系统能够应用不同的应力路径或应变率测试

▍具有高品质噪音保护和应急功能的液压源

▍数字设置的PID控制参数，可优化和调整测试参数

▍具有缩放和冻结功能的实时图形软件，可随时打印

主要配置

① 高刚度加载架
② 法相荷载作动器
③ 法相荷载传感器
④ 剪切盒（上盒和下盒），和LVDT位移传感器
⑤ 锁定球座
⑥ 伺服液压动力源
⑦ 剪切作动器
⑧ 高刚度框架
⑨ 剪切盒的直线导轨和滑车
说明：高速控制器和软件 (图片里未显示)

直剪架
高刚性框架，由4个钢柱和两个用于垂直力和剪切力的作动器器组成，特殊配置组合以避免摩擦和扭矩，用于测定岩石试件、混凝土以及任何固体材料的剪切强度和蠕变特性。
该设备适用于圆柱形、棱柱形或不规则形状的固体或不连续岩芯。该系统使用两个独立的伺服液压执行器，以尽可能高的精度向试件施加轴向和剪切荷载。非常准确的伺服阀允许独立的剪切速率，并使系统具有对荷载、位移、位置和体积或流量选项的高速闭环控制。该系统能够进行不同的应力路径或应变率的测试。
作动器集成位移传感器，用于全量程准确控制位置和速度的测量。

剪切作动器是闭环伺服控制的不同量程的双作用（推/拉）油缸。它与剪切盒牢固连接，位于直线轴承导轨上，便于移动进行试件设置，并减少测试过程中水平方向的摩擦。
安装在滑动轴承上的法向荷载反力架，非常大限度地减少水平摩擦，同时在整个剪切位移过程中保持法向载荷垂直。

传感器
不同类型和范围的高质量传感器可用于测量闭环系统控制的变形和位移，例如：轴向位移传感器、水平位移传感器、高精度轴向荷载传感器、高精度剪切荷载传感器

荷载传感器
德国wille有各种能够满足您测试要求并用于岩石直剪仪设备中的法向力和剪切力测量的荷载传感器。 所有荷载传感器均在工厂进行了全量程校准，校准单位为kN。 外部荷载传感器可以提供各种量程，高可达法向力或剪切力的非常大负载能力。

▍测量范围：高达1000 kN
▍荷载分辨率：0.1 kN（经过放大器）
▍精度：0.1%
▍过负荷：150%
▍工作温度：室温

位移测量
剪切盒的剪切位移和法向位移可由多个LVDT记录，可根据用户要求配置不同数量。 垂直位移通过位于剪切盒侧面（互差90度）的 4 个 LVDT 测量，并测量法向位移、俯仰和滚转。 剪切位移 LVDT可直接连接到下剪切箱的两个数字，测量法向位移、剪胀力、剪切位移和旋转（如果允许），通常具有高达±25mm的短行程，并在工厂进行全量程工厂校准，校准单位为毫米。

剪切盒
剪切箱由一个由直线轴承引导的可倾斜的上下剪切架、一个固定的上剪切架和一个导向负载活塞组成。有多种可用尺寸，大可达300x300mm或直径300mm，(剪切盒可根据需要更换)。矩形剪切盒可以使用特殊夹具来适用于较小的试件。
剪切盒上部是固定的，下部可移动，安装在直线导轨轴承上，很大限度地减少水平方向的摩擦。 剪切盒上部连接到球形座压板，具有锁定机构，以防止任何剪切平面的旋转。 如果需要，它还可以根据要求在横滚轴和俯仰轴中的一个或两个轴上配置可使剪切平面旋转。交付包括：
● 上部剪切盒锁紧钳  300x300x150mm
● 下部剪切盒锁紧钳 300x300x150mm
● 轴向荷载承压板
● 用于剪力架高度补偿和减缩的安装适配器
注意：可提供根据要求的试件尺寸进行定制

试件准备附件
岩石直剪试验仪系统随机附带专用工具，可快速轻松地操作剪切盒（安装和拆卸）。 剪切盒的试件制备和组装在我们的用户手册中有详细说明。 此外，我们熟练的工程师能够在您的实验室进行详细的演示。 可根据要求提供适用于各种试件尺寸的试件制备附件和设备，包括：钻芯机、岩石锯、研磨机等。

液压动力源
液压动力单元系列为执行器、液压增压器和伺服液压试验机提供平稳的液压流体，以满足测试系统需求。
由于液压系统的动态性能取决于输入油流量和油缸内的压力，因此我们提供宽泛的流量范围以满足您的动态试验需求。 所有组件都安装方便，易于操作。
液压动力源的一个关键特点是它们提供符合需求的流量控制，可以提供210bar、280bar 或 340bar 的恒压。 它们可以置于加载架旁边，也可远离加载架。
油水换热器或空气换热器可控制液压油的温度。 当温度超过预设值时，温度开关会关闭液压动力单元，前面板上的指示灯体现温度水平。
可按要求提供闭环冷却设备（适于油水换热器），并可集成到设备中。

主要特点

▍产生平稳的液压流体，不会出现压力尖峰
▍流速范围从 3.8 LPM 到 54 LPM
▍使用特殊隔音罩以降低噪音水平
▍自动可变流量/恒压
▍电源操作键位于前面板，也可作为附加选项进行遥控操作
▍设备上有实体的紧急停止按钮
▍温度保护（限制）
▍热恒温调节阀确保很小用水量
▍安静的内置齿轮泵，具有恒定的供油量
▍带电气保护模式的电机功率指示
▍可提供控制软件

▍各种油箱容量

▍使用寿命长

▍整个液压源包括：高压伺服阀、热交换器、液压油加注口、液压软管组（标准长度）、油滤清器、油压和/或液位计、温度指示器、紧急停止按钮、多重隔振、静音内置齿轮泵、泄压阀

选配：●循环水系统（冷水机），减少冷却水用量  ●提供风冷和水冷两种类型

前面板布局

指示灯：主开关、紧急停止、“开始”、“启动”（指示灯）、重置、压力表、油滤（脏）、油位低（闪烁）、油温高（闪烁）、电机温度：油泵电机过载、急停：按下急停按钮后亮起

空气冷却方式
空气冷却方法使用大型风扇，迫使冷空气通过散热器的叶片，从而快速有效地降低热油的温度。 热油在散热器中循环冷却，重新恢复工作状态。 对于大流量的电源组，风扇须产生足够量的冷空气或建议使用水冷方式。

水冷方式
在这种方法中，使用冷却水来降低油的温度，使其达到工作温度条件。 须根据液压源的功率，正确计算冷水的流量，以提供非常适合的制冷性能。 采用水冷方式装置的噪音水平要优于风冷方式。 例如，流量为7LPM的液压源，水冷方式的噪音水平为51db，非常安静，而风冷方式为62db（该值以1米距离为单位测量）。

数字控制器

数字高速高分辨率可扩展实时控制和数据采集系统，24位分辨率，高达10KHz的控制和数据采集。动态控制器适用于电机控制系统和液 压控制系统。可驱动 ±10 V 的液压设备，能够采集各种传感器的信号，例如荷载传感器、LVDT、应变计、引伸计、热电偶等。 控制器功能强大，允许通过智能传感器插头对测量传感器和控制参数进行模块化设计，模块可存储校准参数，因此可以根据应用灵活使用。

产品特点

▍多达 32 个低噪声闭环控制通道，用于静态和动态试验

▍每个轴 24 位分辨率（例如，力、位移、压力、应变等）

▍具有数字控制器参数设置和所有控制功能之间的无扰切换

▍所有控制功能之间平滑转换

▍完整、同步传输数据，无任何数据丢失

▍数字可调控制器参数（PID 参数）

▍简单灵活的试验或设定点参数调整

▍外部连接的 I / 0 处理

▍使用电脑软件进行配置和设置

GEOSYS 试验软件

GEOsys 是 Windows 下的多功能模块化控制和数据采集软件。用户可以通过图形界面上的结构化 Windows 指令对复杂 的用户自定义试验序列进行简单编程。

GEOsys 利用灵活的可编程系统来控制协调各种试验流程的试验设备。灵活的操作面板提供了用于配置硬件设备的工具、 用于执行加载程序的编辑器以及分析、仿真和数据存储功能。

该软件支持试验环境的模块化结构，从而实现灵活的配置，满足用户的特定要求。 该软件的重要关键特性是，用户可以通过图形界面使用结构化的 Windows 操作简单地编写标准或复杂的试验序列。

Geosys 软件拥有强大的功能，它 不仅与我们的产品兼容，而且还可 以与其他制造商的硬件一起使用， 为类似或更高标准的硬件提供数据 采集和试验控制。

产品特点

▍满足所有试验需求的独特试验平台，无论是土力学试验、沥青、岩石还是其他的动态和静态试验

▍控制和数据采集软件

▍同步所有动态作动器

▍可编程的试验序列控制和公式编辑器（升级版）

▍使用并行配置通道对每个通道进行完整的实时数据采集和闭环控制

▍灵活且用户友好

▍支持同类厂商功能 ASCII 数据转换选项

▍PID 参数的设置（参数优化或调整取决于材料）

▍易于管理的用户角色（系统管理员、服务人员、试验开发人员、实验员）——减少出错的可能性

▍独立于操作系统平台的软件，例如适用于 WINDOWS、LINUX 或 MAC OSX 等

▍用户可以通过图形界面使用结构化的 Windows 操作，简单地编程标准或复杂的试验序列

▍适用于多达任意数量的同步且独立的实时、闭环控制通道、机器或试验设备，例如轴向载荷、围压、孔隙水压、孔隙气压等

▍硬件组件的管理，自定义测量值计算

▍语言：英语、德语、俄语、中文、波兰语等

直剪试验模块
GEOsys专为闭环控制的静态和动态试验而设计，适用于材料试验中的所有试验应用，例如应力控制、应变控制、应力路径、循环。可加载正弦波、矩形、三角波和自定义波等任何类型的波形。控制和数据采集软件，还具有根据ASTM或ISRM或其他标准运行试验的不同模块。
直剪模块可运行常规剪切试验、残余和增量测试。 它还可以在多个水平的法向应力和不同的剪切变形率下运行单级或多级剪切测试。

直剪试验系统根据 ASTM D5607-08 标准进行工作，可施加恒定法向荷载(CNL)、恒定法向应力 (CNS) 和恒定法向刚度。

下面这些机械参数可由系统测量获得：
● 峰值和残余剪切强度
● 内摩擦角
● 表观凝聚力
● 剪胀角
● 法向刚度
● 剪切刚度

在试验后和试验期间，可以随时使用模拟量和运行状态显示，以及带有缩放和冻结功能的实时图形打印输出。 以下是常规直剪试验的示例：
● 剪切应力(MPa) 对应 剪切位移(mm)
● 剪切位移 (mm) 对应 垂直位移 (mm)
● 剪切应力 (MPa) 与 法向应力 (MPa)

可编辑的软件
该软件的优势在于其适用范围，即使是没有经验的用户也能在很短的时间内编写复杂的测试过程。软件具有在操作期间优化机器调节的可能性，任何调整的效果在图中立即可见。PID控制参数可存储为文件格式，因此在执行不同的测试程序时，均专门对该测试进行了的参数优化。所有测试程序都可以实时或更快地针对具有可定制行为的虚拟样本轻松模拟和验证。可以对标准测试模板进行客户定制修改。

升级选项

▍温度控制组件：直剪切试验仪可升级，允许用户以0.1°C的精度控制和监测从低温到高温。 温度控制可以通过主软件进行，低温和高温选项(-20℃至+100℃，精度< 0.1°C)，隔热部件可很大限度减少温度损失。温度传感器直接测量试件温度，内部温度传感器进行闭环控制加热，在测试过程中同时监测温度，控制系统在测试过程中同时显示设定值和实际值，可编程功能/通过PC软件实现完全自动化，可编程测试期间所有控温阶段，如梯度增加或减少、恒温或改变的功能。
▍超声波测量系统：这是一个独立的系统，由所需的电气和机械硬件组成，例如信号调节器和脉冲发生器、超声波速度和数据采集控制器、包括继承了P波和S波（可选 S1 和 S2）超声波传感器的压盘以及所需的软件。软件针对岩石试件的超声波速度测量。 超声波测量系统可用于高达 200°C 的温度和高达 210 MPa 的压力的环境。