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NHRI-4000型高性能大接触面直剪仪的设计研究

茅加峰  
【摘要】: 随着我国国民经济的高速发展,许多高层建筑、高海拔的大坝、海湾工程、港口建设、水利工程建设和整治等项目中,从事土力学的研究者需要涉及到土与不同材料结构接触面的静动力学特性研究,这些问题涉及到非线性、大变形、局部不连续等力学前沿问题,是土体与结构物相互作用研究的核心之一。接触面力学特性研究的一个基本途径是通过接触面基本力学特性试验,研究影响接触面力学特性的主要因素和基本规律,建立描述接触面力学特性的本构关系。 研制NHRI-4000型高性能大接触面直剪仪项目的主要意义在于通过该仪器为测试不同材料间的摩擦特性提供装备。利用该产品进行粗粒土与结构材料的接触面加载试验,研究接触面的受力变形机理及规律,通过该仪器在不同的法向力的作用下,测量土体与结构材料之间的抗剪切能力,从而研究土体与不同结构材料的摩擦特性。 该仪器由法向力和剪切力的执行机构、测量装置、计算机控制软件组成。通过计算机软件控制两执行机构,实现应力控制和应变控制下土体与结构材料的压缩特性,也可以实现等剪切面的直剪试验和变剪切面的直剪试验。由于采用了计算机软件对不同的试验要求的柔性控制和数据自动测量技术,大大地方便了土工试验的研究者们,使他们能够从宏观和细观两个方面对接触面受力变形进行精确测量。该仪器的研制为土工试验提供了大压力范围、柔性控制的仪器设备,满足在土工建设的领域的科研需要。 本论文对法向力和剪切力的控制精度等问题进行了研究。利用法向力和剪切力测量的数据,结合计算机算法,闭环控制伺服电机的速度,达到法向力和剪切力的控制精度要求。 本论文对系统控制模式进行研究。采用上位机对下位机数据交换,实现上位机对下位机的控制。 本论文对测量数据的稳定性进行了研究。在硬件电路上利用电路的低通滤波等技术保证信号的稳定性;在软件上采用简单移动平均法算法技术,从软件上解决外围环境对数据的干扰。 本论文在通信数据可靠性进行了研究。采用了奇偶校验和特征值检验,保证数据的准确。 本论文选择Delphi语言进行编程,采用数据库技术保存数据,实时显示图表。


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