專利名稱：數(shù)控氣壓柔性加載實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種加載實(shí)驗(yàn)裝置，尤其是一種數(shù)控氣壓柔性加載實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
隨著交通基礎(chǔ)建設(shè)的快速發(fā)展和地下資源開發(fā)的大力發(fā)展，地下洞室作為一種主 要的地下結(jié)構(gòu)型式在水電、交通、資源、能源領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，同時(shí)地下洞室工程的施工 安全也受到越來越多關(guān)注和重視。隨著地下工程埋深的加大和工程規(guī)模的提高，擬建地下 工程區(qū)域巖體的工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件也日益復(fù)雜，為有效評(píng)價(jià)大型地下工程施工 開挖圍巖穩(wěn)定性，除采用理論研究和數(shù)值計(jì)算方法外，還需要更多地依靠模型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行地 下洞室開挖圍巖穩(wěn)定性的分析與評(píng)價(jià)，以有效揭示深埋地下洞室圍巖的力學(xué)特征與變形破 壞規(guī)律。要進(jìn)行模型實(shí)驗(yàn)，就需要高精度的模型實(shí)驗(yàn)加載系統(tǒng)。目前國(guó)內(nèi)外模型實(shí)驗(yàn)加載系統(tǒng)通常采用千斤頂液壓剛性加載。液壓剛性加載比較 適合于軟巖模型材料加載。對(duì)于硬巖模型材料，使用氣壓柔性加載比較合適。同時(shí)氣壓加 載可有效避免液壓加載因漏油造成的環(huán)境污染。另外，由于地下洞室本身的結(jié)構(gòu)及功能要 求，往往需要在洞腔內(nèi)施加內(nèi)應(yīng)力，如地下引水隧洞的內(nèi)水壓力、地下油氣儲(chǔ)庫(kù)洞腔內(nèi)部的 油氣壓力等。傳統(tǒng)的千斤頂剛性加載無(wú)法有效在洞室內(nèi)部施加柔性內(nèi)壓，而要模擬洞腔內(nèi) 壓的變化，則需要研制與氣壓柔性加載相配套的數(shù)控系統(tǒng)，這對(duì)更合理地研究有壓地下洞 室的圍巖穩(wěn)定與安全狀況具有十分重要的意義。目前國(guó)內(nèi)相關(guān)模型實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀如下
(1)《巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)》2004年第3期介紹了一種巖土工程多功能模擬實(shí)驗(yàn)裝置， 該裝置在模型相對(duì)兩邊分別施加均勻分布的垂直和水平地應(yīng)力，其加載采用液壓千斤頂剛 性加載，無(wú)法進(jìn)行數(shù)控氣壓柔性加載。(2)《水利學(xué)報(bào)》2002第5期介紹了一種離散化三維多主應(yīng)力面加載實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，主 要由高壓氣囊、反推力板、限位千斤頂加荷器和空氣壓縮機(jī)組成。其加載雖然采用氣壓形 式，但不能進(jìn)行數(shù)控氣壓加載。(4)《巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)》2004年第21期介紹了一種平面應(yīng)變巷道模型加載控 制系統(tǒng)，其加載采用液壓千斤頂剛性加載，無(wú)法進(jìn)行數(shù)控氣壓柔性加載。(5)《地下空間》2004第4期介紹了一種公路隧道結(jié)構(gòu)與圍巖綜合實(shí)驗(yàn)加載系統(tǒng)， 該系統(tǒng)采用液壓千斤頂在模型試件外部加載以模擬上覆巖土層自重應(yīng)力，用內(nèi)置千斤頂及 位移計(jì)模擬開挖體應(yīng)力響應(yīng)及位移變化。其加載采用液壓千斤頂剛性加載，無(wú)法進(jìn)行數(shù)控 氣壓柔性加載。(6)《土木工程學(xué)報(bào)》2005年第12期，以及申請(qǐng)?zhí)枮?00510045291. 7的中國(guó)專利 介紹了一種新型巖土地質(zhì)力學(xué)模型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其加載采用液壓千斤頂剛性加載，無(wú)法進(jìn)行 數(shù)控氣壓柔性加載。(7)申請(qǐng)?zhí)枮?00810016641. 0的中國(guó)專利公開了一種高地應(yīng)力真三維加載模型 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其包括液壓控制系統(tǒng)、高壓加載系統(tǒng)和反力裝置系統(tǒng)。其加載采用液壓千斤頂剛性加載，無(wú)法進(jìn)行數(shù)控氣壓柔性加載。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種邊界應(yīng)力分布均勻、無(wú)環(huán) 境污染、精度高、控制準(zhǔn)確、方便、快捷、數(shù)字化、可視化、自動(dòng)化、應(yīng)用范圍廣的數(shù)控氣壓柔 性加載實(shí)驗(yàn)裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
一種數(shù)控氣壓柔性加載實(shí)驗(yàn)裝置，其包括氣壓加卸載裝置、可視化人機(jī)交互界面和氣 壓數(shù)控系統(tǒng)，氣壓加卸載裝置作用于實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛢?nèi)、外部，氣壓加卸載裝置通過線路與氣壓數(shù) 控系統(tǒng)連接，氣壓數(shù)控系統(tǒng)通過線路與可視化人機(jī)交互界面連接。所述氣壓加卸載裝置包括氣站，氣站通過氣管連接氣流分配閥，氣流分配閥通過 氣管分別連接設(shè)置于實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛢?nèi)、外部的加壓氣囊。所述外部加壓氣囊置于實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃湍Ｐ头戳苤g，內(nèi)部加壓氣囊置于實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?洞腔內(nèi)。所述氣站包括設(shè)置于箱體內(nèi)的氣源、氣壓表和與氣源相連的氣動(dòng)元件組，所述氣 動(dòng)元件組包括相連接充氣氣動(dòng)元件組和排氣氣動(dòng)元件組，所述充氣氣動(dòng)元件組包括依次連 接的球閥、過濾調(diào)壓閥、充氣電磁閥、充氣節(jié)流閥I、充氣單向閥、充氣節(jié)流閥II、氣容I、充 氣節(jié)流閥III和充氣節(jié)流閥IV，其中，依次串聯(lián)的充氣電磁閥、充氣節(jié)流閥I和充氣單向閥由 并連的三路組成；所述排氣氣動(dòng)元件組包括依次串聯(lián)的排氣電磁閥、排氣節(jié)流閥I、排氣節(jié) 流閥II、排氣節(jié)流閥III、氣容II、排氣節(jié)流閥IV和排氣節(jié)流閥V，其中串聯(lián)的排氣電磁閥和 排氣節(jié)流閥I由并連的三路組成；充氣電磁閥和排氣電磁閥均通過線路與氣壓數(shù)控系統(tǒng)連 接；充氣節(jié)流閥IV和排氣電磁閥連接的氣管同時(shí)也與氣流分配閥連接。所述氣壓數(shù)控系統(tǒng)包括氣壓檢測(cè)單元和中央控制單元，氣壓檢測(cè)單元為置于氣站 內(nèi)與氣管相連用于檢測(cè)加壓氣囊內(nèi)壓的壓力傳感器，壓力傳感器通過線路與中央控制單元 連接。所述中央控制單元為可編程序控制器。所述可視化人機(jī)交互界面為工業(yè)計(jì)算機(jī)。本發(fā)明使用時(shí)，操作人員通過可視化人機(jī)交互界面輸入設(shè)計(jì)氣壓值或氣壓變化曲 線，氣壓數(shù)控系統(tǒng)讀取壓力指令后自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛢?nèi)、外邊界的氣壓加載，并對(duì)氣壓變化 進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)。氣壓柔性加載裝置有效實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)模型氣壓加載的數(shù)字 化、可視化和自動(dòng)化。氣源采用無(wú)毒的氮?dú)馄刻峁?，用以向氣囊?nèi)充氣。氣管一端連接氣源，另一端連接 氣流分配閥。球閥為氣路開關(guān)，當(dāng)開啟后，壓縮氣體由氣源進(jìn)入過濾調(diào)壓閥。經(jīng)調(diào)壓并過 濾掉氣體內(nèi)雜質(zhì)后，按照調(diào)定的壓力值進(jìn)入充氣電磁閥，充氣電磁閥經(jīng)控制系統(tǒng)指令打開， 氣體經(jīng)充氣電磁閥、充氣節(jié)流閥、單向閥后進(jìn)入氣容。充氣節(jié)流閥具節(jié)流功能，可將氣體流 速降低；單向閥為單向開關(guān)，防止氣體倒流；氣容為穩(wěn)壓構(gòu)件，具有調(diào)節(jié)穩(wěn)定氣體流速的功 能。氣體經(jīng)氣容的穩(wěn)壓后再通過后續(xù)串聯(lián)的充氣節(jié)流閥進(jìn)入氣流分配閥。氣流分配閥 負(fù)責(zé)將氣體分配至外部和內(nèi)部加壓氣囊。進(jìn)入加壓氣囊的氣體流量可通過各充氣節(jié)流閥調(diào)節(jié)。加壓氣囊的壓力由高精度數(shù)字式壓力傳感器測(cè)出，壓力值轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出到中央控制單元。當(dāng)進(jìn)入加壓氣囊內(nèi)的氣體壓力到達(dá)設(shè)計(jì)值時(shí)，控制系統(tǒng)將關(guān)閉充氣電磁閥，開啟排 氣電磁閥。加壓氣囊內(nèi)的過量氣體經(jīng)排氣電磁閥、氣容、排氣節(jié)流閥排出，排氣的流量由各 排氣節(jié)流閥調(diào)節(jié)。當(dāng)加壓氣囊內(nèi)的壓力小于設(shè)計(jì)值時(shí)，控制系統(tǒng)將關(guān)閉排氣電磁閥，打開充 氣電磁閥。充、排氣電磁閥各有三路組成，工作時(shí)，可以使用任何一路，其余二路備用，當(dāng)其 中一路出現(xiàn)故障時(shí)，可將此路關(guān)閉，開啟另一路。氣壓檢測(cè)單元為高精度數(shù)字式壓力傳感器，負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)量測(cè)洞腔內(nèi)的氣壓值，并將 測(cè)得的氣壓值轉(zhuǎn)化為電信號(hào)通過線路實(shí)時(shí)反饋給中央控制單元。中央控制單元為可編程序 控制器，它一方面將高精度數(shù)字式壓力傳感器測(cè)得的氣壓值轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)后在可視化人 機(jī)交互界面上實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)；另一方面，中央控制單元將操作人員在可視化人機(jī)交互界 面上輸入的氣壓設(shè)計(jì)曲線解釋成相應(yīng)時(shí)序信號(hào)后直接控制充、排氣電磁閥的開啟和關(guān)閉， 以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)充氣過程的控制?？梢暬藱C(jī)交互界面由工業(yè)計(jì)算機(jī)提供。在工業(yè)計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)預(yù)先編制的程序， 以便操作人員輸入預(yù)定氣壓值或氣壓設(shè)計(jì)變化曲線，通過中央控制單元實(shí)現(xiàn)對(duì)氣路系統(tǒng)的 充氣過程控制；并將中央控制單元轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)壓力值和壓力曲線在交互界面上實(shí)時(shí)顯示、 存儲(chǔ)。本發(fā)明具有如下技術(shù)優(yōu)勢(shì)
(1)實(shí)現(xiàn)了柔性氣壓加載，克服了以往千斤頂剛性加載造成邊界應(yīng)力不均勻分布的缺陷。(2)通過串聯(lián)節(jié)流閥，使得電磁閥開啟一次的充、排氣量減至最小，保證了氣壓加 載的高精度(精度可達(dá)0. 25%)。(3)各設(shè)置三路充、排氣電磁閥，其中一路為主路，另外二路為與主路一致的備用 氣路，有效保證了實(shí)驗(yàn)的長(zhǎng)期加壓和可持續(xù)性。(4)加載功能多，除可進(jìn)行模型洞腔的內(nèi)部加壓外，還可進(jìn)行模型外部加載。(5)控制方式多，既可進(jìn)行氣壓自動(dòng)加載，又可通過手動(dòng)模式任意控制氣壓變化。(6)通過人機(jī)交互界面，方便操作人員實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)觀察氣壓變化，達(dá)到高效、方便、快 捷進(jìn)行氣壓加載的目的。(7)通過可編程控制器實(shí)現(xiàn)了模型氣壓加載的數(shù)字化、可視化和自動(dòng)化。(8)該發(fā)明專利可廣泛應(yīng)用于水電、交通、能源、礦山等領(lǐng)域地下工程模型實(shí)驗(yàn)柔 性加載，應(yīng)用范圍廣泛。


圖1是數(shù)控氣壓柔性加載實(shí)驗(yàn)裝置的原理圖； 圖2是數(shù)控氣壓柔性加載實(shí)驗(yàn)裝置的構(gòu)造圖3是數(shù)控氣壓柔性加載實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)圖中，1.氣源，2.球閥，3.過濾調(diào)壓閥，4.氣壓表，5.充氣電磁閥，6.充氣節(jié)流閥 I 7.充氣單向閥，8.充氣節(jié)流閥II，9.氣容I，10.充氣節(jié)流閥III，11.充氣節(jié)流閥IV， 12.壓力傳感器，13.排氣電磁閥，14.排氣節(jié)流閥I，15.排氣節(jié)流閥II，16.排氣節(jié)流 閥III，17.氣容II，18.排氣節(jié)流閥IV，19.排氣節(jié)流閥V，20.中央控制單元，21.可視化人機(jī)交互界面，22.氣站，23.氣流分配閥，24.氣管，25.外部加壓氣囊，26.內(nèi)部加壓氣 囊，27.實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停?8.模型反力架，29.電纜，其中圖2中-表示氣體流動(dòng)方向，
-^-表示信號(hào)傳輸方向。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1-3中，一種數(shù)控氣壓柔性加載實(shí)驗(yàn)裝置，其包括氣壓加卸載裝置、可視化人機(jī) 交互界面21和氣壓數(shù)控系統(tǒng)，氣壓加卸載裝置作用于實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?7內(nèi)、外部，氣壓加卸載裝 置通過線路與氣壓數(shù)控系統(tǒng)連接，氣壓數(shù)控系統(tǒng)通過電纜29與可視化人機(jī)交互界面21連接。操作人員通過可視化人機(jī)交互界面21輸入設(shè)計(jì)氣壓值或氣壓變化曲線，氣壓數(shù) 控系統(tǒng)讀取壓力指令后自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?7內(nèi)、外邊界的氣壓加載，并對(duì)氣壓變化過程進(jìn) 行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)。實(shí)驗(yàn)裝置有效實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)模型內(nèi)、外邊界的氣壓柔性自動(dòng)加 載以及加載過程的數(shù)字化和可視化。氣壓加卸載裝置包括氣站22，氣站22通過氣管24連接氣流分配閥23，氣流分配 閥23通過氣管24分別連接設(shè)置于實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?7內(nèi)、外部的加壓氣囊。其中，外部加壓氣囊 25置于實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?7和模型反力架28之間，內(nèi)部加壓氣囊26置于實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ投辞粌?nèi)。氣站22包括設(shè)置于箱體內(nèi)的氣源1、氣壓表4和與氣源1相連的氣動(dòng)元件組，所 述氣動(dòng)元件組包括相連接充氣氣動(dòng)元件組和排氣氣動(dòng)元件組，所述充氣氣動(dòng)元件組包括依 次連接的球閥2、過濾調(diào)壓閥3、充氣電磁閥5、充氣節(jié)流閥I 6、充氣單向閥7、充氣節(jié)流閥 II 8、氣容I 9、充氣節(jié)流閥III 10和充氣節(jié)流閥IV 11，其中，依次串聯(lián)的充氣電磁閥5、充氣 節(jié)流閥I 6和充氣單向閥7由并連的三路組成；所述排氣氣動(dòng)元件組包括依次串聯(lián)的排氣 電磁閥13、排氣節(jié)流閥I 14、排氣節(jié)流閥II 15、排氣節(jié)流閥III 16、氣容II 17、排氣節(jié)流閥 IV 18和排氣節(jié)流閥V 19，其中串聯(lián)的排氣電磁閥13和排氣節(jié)流閥I 14由并連的三路組 成；充氣電磁閥5和排氣電磁閥13均通過線路與氣壓數(shù)控系統(tǒng)連接；充氣節(jié)流閥IV 11和排 氣電磁閥13連接的氣管17同時(shí)也與氣流分配閥23連接。氣源采用高壓氮?dú)?，用以向加壓氣囊?nèi)充氣和排氣。球閥2為開關(guān)，當(dāng)其打開后， 壓縮空氣由氣源1進(jìn)入過濾調(diào)壓閥3。經(jīng)調(diào)壓并過濾掉雜質(zhì)后，進(jìn)入充氣電磁閥5，充氣電 磁閥5經(jīng)控制系統(tǒng)指令打開，氣體經(jīng)充氣電磁閥5、充氣節(jié)流閥I 6、單向閥7后、充氣節(jié)流 閥II 8后進(jìn)入氣容I 9。充氣節(jié)流閥I、11 6、8具節(jié)流功能，可將氣體流速降低；單向閥7為 防止氣體倒流；氣容I 9為穩(wěn)壓構(gòu)件，具有調(diào)節(jié)穩(wěn)定氣體流速的功能。氣體經(jīng)氣容I 9的穩(wěn)壓后再通過后續(xù)串聯(lián)的充氣節(jié)流閥III10、充氣節(jié)流閥IV進(jìn)入 氣流分配閥23。氣流分配閥23負(fù)責(zé)將氣體分配至外部加壓氣囊25和內(nèi)部加壓氣囊26。進(jìn) 入外部加壓氣囊25和內(nèi)部加壓氣囊26的氣體流量可通過各充氣節(jié)流閥調(diào)節(jié)。外部加壓氣 囊25置于實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?7和模型反力架28之間，負(fù)責(zé)施加模型外荷載。內(nèi)部加壓氣囊26置 于模型洞腔內(nèi)，負(fù)責(zé)施加模型內(nèi)荷載。外部加壓氣囊25和內(nèi)部加壓氣囊26的壓力由高精度數(shù)字式壓力傳感器9測(cè)出， 壓力值轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，當(dāng)外部加壓氣囊25和內(nèi)部加壓氣囊26內(nèi)氣壓到達(dá)設(shè)計(jì)值時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)將充氣電磁閥5關(guān)閉，排氣電磁閥13打開，外部加壓氣囊25和內(nèi)部加壓氣囊26內(nèi) 的氣體經(jīng)排氣電磁閥13、排氣節(jié)流閥I 14、排氣節(jié)流閥II 15、排氣節(jié)流閥III 16、氣容II 17、 排氣節(jié)流閥IV 18和排氣節(jié)流閥V 19排出，排氣的流量由各排氣節(jié)流閥調(diào)節(jié)。
當(dāng)外部加壓氣囊25和內(nèi)部加壓氣囊26內(nèi)的壓力減小到所需的數(shù)值時(shí)，控制系統(tǒng) 將排氣電磁閥13關(guān)閉，充氣電磁閥5打開。充、排氣電磁閥各設(shè)置三路，工作時(shí)，可以使用 任何一路，其余二路備用，當(dāng)其中一路出現(xiàn)故障時(shí)，可將此路關(guān)閉，開啟另一路。該設(shè)計(jì)可保 證氣壓加載的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。氣壓數(shù)控系統(tǒng)包括氣壓檢測(cè)單元和中央控制單元20，氣壓檢測(cè)單元為置于氣站內(nèi) 與氣管相連用于檢測(cè)加壓氣囊內(nèi)壓的壓力傳感器12，壓力傳感器12通過線路與中央控制 單元20連接。中央控制單元20為可編程序控制器。氣壓檢測(cè)單元為壓力傳感器12，負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)量測(cè)外部加壓氣囊25和內(nèi)部加壓氣囊 26內(nèi)的氣壓值，并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)通過線路反饋給中央控制單元20，它將測(cè)得的氣壓值 轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)后在可視化人機(jī)交互界面21上實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)。中央控制單元20將可視 化人機(jī)交互界面上輸入的壓力數(shù)值處理轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后控制充氣電磁閥5和排氣電磁閥 13的開啟/關(guān)閉，以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)外部加壓氣囊25和內(nèi)部加壓氣囊26的充氣排氣過程?？梢暬藱C(jī)交互界面21為工業(yè)計(jì)算機(jī)?？梢暬藱C(jī)交互界面21實(shí)現(xiàn)加壓氣囊氣 壓控制調(diào)節(jié)的人機(jī)交互操作。工業(yè)計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)預(yù)先編制的程序，以便操作人員進(jìn)行各種 指令的下達(dá)，通過中央控制單元20實(shí)現(xiàn)對(duì)氣路系統(tǒng)的加/卸載；并將中央控制單元20轉(zhuǎn)換 的系統(tǒng)壓力值，在交互界面上實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)將壓力曲線存儲(chǔ)在工業(yè)計(jì)算機(jī)內(nèi)。
權(quán)利要求
一種數(shù)控氣壓柔性加載實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于其包括氣壓加卸載裝置、可視化人機(jī)交互界面和氣壓數(shù)控系統(tǒng)，氣壓加卸載裝置作用于實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛢?nèi)、外部，氣壓加卸載裝置通過線路與氣壓數(shù)控系統(tǒng)連接，氣壓數(shù)控系統(tǒng)通過線路與可視化人機(jī)交互界面連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控氣壓柔性加載實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述氣壓加卸載 裝置包括氣站，氣站通過氣管連接氣流分配閥，氣流分配閥通過氣管分別連接設(shè)置于實(shí)驗(yàn) 模型內(nèi)、外部的加壓氣囊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)控氣壓柔性加載實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述外部加壓氣 囊置于實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃湍Ｐ头戳苤g，內(nèi)部加壓氣囊置于實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ投辞粌?nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)控氣壓柔性加載實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述氣站包括設(shè) 置于箱體內(nèi)的氣源、氣壓表和與氣源相連的氣動(dòng)元件組，所述氣動(dòng)元件組包括充氣氣動(dòng)元 件組和排氣氣動(dòng)元件組，所述充氣氣動(dòng)元件組包括依次連接的球閥、過濾調(diào)壓閥、充氣電磁 閥、充氣節(jié)流閥I、充氣單向閥、充氣節(jié)流閥II、氣容I、充氣節(jié)流閥III和充氣節(jié)流閥IV，其 中，依次串聯(lián)的充氣電磁閥、充氣節(jié)流閥I和充氣單向閥由并連的三路組成；所述排氣氣動(dòng) 元件組包括依次串聯(lián)的排氣電磁閥、排氣節(jié)流閥I、排氣節(jié)流閥II、排氣節(jié)流閥III、氣容II、 排氣節(jié)流閥IV和排氣節(jié)流閥V，其中串聯(lián)的排氣電磁閥和排氣節(jié)流閥I由并連的三路組 成；充氣電磁閥和排氣電磁閥均通過線路與氣壓數(shù)控系統(tǒng)連接；充氣節(jié)流閥IV和排氣電磁 閥連接的氣管同時(shí)也與氣流分配閥連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控氣壓柔性加載實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述氣壓數(shù)控系 統(tǒng)包括氣壓檢測(cè)單元和中央控制單元，氣壓檢測(cè)單元為置于氣站內(nèi)與氣管相連檢測(cè)加壓氣 囊內(nèi)壓的壓力傳感器，壓力傳感器通過線路與中央控制單元連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)控氣壓柔性加載實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述中央控制單 元為可編程序控制器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控氣壓柔性加載實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述可視化人機(jī) 交互界面為工業(yè)計(jì)算機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種數(shù)控氣壓柔性加載實(shí)驗(yàn)裝置，其包括氣壓加卸載裝置、可視化人機(jī)交互界面和氣壓數(shù)控系統(tǒng)，氣壓加卸載裝置作用于實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛢?nèi)、外部，氣壓加卸載裝置通過線路與氣壓數(shù)控系統(tǒng)連接，氣壓數(shù)控系統(tǒng)通過線路與可視化人機(jī)交互界面連接。本發(fā)明使用時(shí)，操作人員通過可視化人機(jī)交互界面輸入設(shè)計(jì)氣壓值或氣壓變化曲線，氣壓數(shù)控系統(tǒng)讀取壓力指令后自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛢?nèi)、外邊界的氣壓加載，并對(duì)氣壓變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)。氣壓柔性加載裝置有效實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)模型氣壓加載的數(shù)字化、可視化和自動(dòng)化。本發(fā)明具有邊界應(yīng)力分布均勻、無(wú)環(huán)境污染、精度高、控制準(zhǔn)確、方便、快捷、數(shù)字化、可視化、自動(dòng)化、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01M99/00GK101846593SQ20101020130
公開日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2010年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月17日
發(fā)明者劉健, 張寧, 張強(qiáng)勇, 李術(shù)才, 賈超, 陳旭光 申請(qǐng)人:山東大學(xué)