动三轴实验步骤(带拉伸帽)

动三轴基本操作步骤
一、仪器介绍
基本配置：
（1）驱动装置：2/5/10HZ；5/10/20/40KN
（2）压力室
（3）水下荷重传感器
（4）DCS数字控制系统
颜色/通道传感器固定DTI 增益(DTI 传感器满量程) •黑色(Ch 0) - 荷重传感器x333.33 (30mV)
•棕色(Ch 1) - 轴向霍尔效应传感器1 x10 (1000mV)
•红色(Ch 2) - 轴向霍尔效应传感器2 x10 (1000mV)
•橙色(Ch 3) - 径向霍尔效应传感器x10 (1000mV)
•黄色(Ch 4) - 孔隙水压力1 x100 (100mV)
•绿色(Ch 5) - 孔隙水压力2 x100 (100mV)
•灰色(Ch 6) - 备用A/D 通道1 x1 (10000mV)
•白色(Ch 7) - 备用A/D 通道2 x1 (10000mV)
（5）围压和反压控制器
控制器基本操作主要是充水、排水和施加目标压力。

其操作可以通过软件控制，也可采用智能键盘操作。

控制器打开电源之后，按命令键CMD ，会出现上图所示的快捷菜单，点击相应按键即可操作。

Tareget Pressure=7：设置目标压力，按“7”之后按照提示输入目标压力值并按绿色确认键开始加载；
Fast Fill=6：快速填充，按“6”之后控制器将开始吸水； Fast Empty=3：快速排空，按“3”之后控制器将开始排水； （6）平衡锤：平衡锤的主要功能就是在加载过程中保持围压的恒定。

平衡锤配置图
二、安装试样
1.控制器充排水：试验之前先将控制器中的水排出一部分然后再吸水，确保控
制器中水装满2/3且无气泡，在排控制器水时将控制器管路这端抬升以便气泡充分被排除；
2.排气泡：通过控制器排除顶帽、底座以及设备管路中的气泡；
3.安装试样：安装试样时小心土颗粒，特别是砂子掉入压力时内部，试样两端
都需要垫放浸湿的透水石和滤纸，安装试样尽量采用三半模以减小对试样的扰动，安装顶帽之前用软毛刷轻轻刷橡皮膜以排除橡皮膜与土样之间的气泡，两端用O型圈或者橡皮筋扎紧；
4.安装喇叭口：将喇叭口内壁涂一层硅脂，切记不可涂太多，将平口那端安装
到试样帽上；
5.安装外压力室：安装压力室之前确保轴向力传感器处于最上位置，安放压力
室时观察拉伸帽是否压住试样，螺栓需要对称拧紧；
6.荷重传感器清零：通过软件对力传感器清零；
点击左侧Object Diisplay，出现右侧的的硬件显示窗口。

点击力传感器上部的眼睛，然后点击Advanced选项，单击右下角Set Zero 清零。

7.调接触：松开拉伸帽管路的堵头，调节荷重传感器位置，待快要接触时，通
过软件施加一个0.005KN的轴向力，达到目标值后锁紧轴向加载杆，在拧动过程中一定注意不要让传感器信号线转动；
8.压力室充水：打开压力室顶部排气孔的堵头，打开进水阀门给压力室注水，
装满之后关闭进水阀门和排气孔的堵头；
三、软件设置
1.点击试验站点试验计划（Test Plan）窗口中的保存数据（Data Save）键将显
示数据文件（Data File）的结构。

点击选择数据文件（Choose Data File）键将显示一个数据保存的窗口让您
选择文件名称和保存数据的速率。

选择单一目录（Single Directory）并点击“下一步”（‘Next>’）键后，显示屏将提示您有关保存数据的信息。

设置数据保存时间间隔（Date Saving Interval），并选中Save Calculated Date，点击下一步。

设置数据保存路径以及文件名，点击OK关闭对话框。

2.用鼠标左键点击站点试验计划（Station Test Plan）窗口中的试样详细描述
（Specimen Details）键，显示试样详细描述（Specimen Details）页面。

选择BS1377-CD，用鼠标左键点击设置试样详细描述（Setup Sample Details），您将看到一个对话框，询问您“这是在新试样上的第一次试验吗？”
选择YES，下一步您将看到一个对话框询问您“试样是否与荷重传感器接
触？”
选择YES，会出现详细信息输入对话框。

输入试样尺寸，将荷载锤直径设为0，点击OK关闭对话框。

四、实验过程
1.试样饱和：
点击任何试验站点的试验计划（Test Plan）窗口中的添加试验阶段（Add Test Stage）键，将会在试样详细信息结构（Specimen Details Frame）下面显示添加试验阶段（Add Test Stage）框。

从站点试验计划（Station Test Plan）窗口中的添加试验阶段（Add Test Stage）面板上选择试验模块AdvancedLoading.dll，点击创建新试验阶段（Create New Test Stage）按钮，打开试验阶段详细菜单（Test Stage Details）。

围压和反压加载方式选用Ramp，按照围压与反压相差20kPa的大小设置压力值，并设置加载时间；轴向加载方式选用Constant，在下拉菜单中选择Axial load，值设为0.005。

点击Next进入到下一步。

选中Hold pressure和Water for user interaction，点击Add to test list关闭对话框。

点击站点试验计划（Station Test Plan）窗口中的试验清单（Test List）键准备开始试验。

试验计划（Test Plan）设置完成后，如果要开始试验计划（Test Plan）中的第一个试验阶段（Test Stage），就点击进入试验（Go to Test）。

当点击进入试验（Go To Test）键后，将出现以下试验窗口。

点击Start Test开始试验。

通过双击图形或点击浏览实时数据选项(Browse Live Data Options)，可以完成用户自定义显示数据。

当双击图形后，站点试验选项(Station Test Options)窗口开启，包括选择图形（Graph Selection）表格。

当点击浏览实时数据选项(Browse Live Data Options)键后，站点试验选项(Station Test Options)窗口开启，选择显示的实时数据(the Live Test Data Options)。

在实时数据显示（Live Data Display）中用户定义的参数可以从实时数据选项（Live Test Data Options）表格中选择。

但最多只能选择显示9个参数。

当选择好所需的参数后，点击OK键。

观察反压体积变化，当反压体积不变之后表示该阶段完成，进入下一阶段。

2.B检测：采用高级加载模块。

增加30kPa围压，反压保持体积不变，轴向力
），当B值大于0.95后说明试样任然为0.005KN。

计算B值（孔压增加值
围压增加值（30）
已经饱和；如果B值小于0.95，需要继续增大围压和反压进行饱和，直至B 值大于0.95；
3.固结：采用高级加载模块。

注意固结压力是在饱和的基础上增加围压，反压
力为最后一级饱和过程所施加的反压，围压为反压加上目标固结压力。

当反压体积保持不变或者孔隙水压力与反压相等时说明试样已经固结完成；
4.振动：
从站点试验计划（Station Test Plan）窗口中的添加试验阶段（Add Test Stage）面板上选择试验模块Dynamic_Loading.dll，点击创建新试验阶段（Create
New Test Stage）按钮，打开试验阶段详细菜单（Test Stage Details）。

输入所需的目标轴向荷载基准值和振幅，以及循环频率。

也需要输入目标围
压值，围压值一般保持当前值不变。

在正式开始试验之前需要进行刚度估计：
如果您采用加载控制的方式，您将被要求估计一个以kN/mm为单位的加载刚度。

这将用来为加载控制设置伺服回路增益。

如果您选择的值太低，系统将可能振荡。

您应该了解，当发生这个现象时，系统将产生一个令人不愉快的振动噪音。

此时，您应该马上按下异常中断开关。

您需要对该系统（和您的试样）非常熟悉，从而给出一个正确的值。

一个简单的估计过程是这样的：首先，完成一个静态的循环试验（1个周期），这个试验采用您希望的动态模式下的力基准值和振幅。

根据这个数据，您可以估计试样的平均kN/mm值（比如说为x）。

然后完成一个动态的循环试验，仍然只完成1或2个周期，采用5x的刚度值。

然后检查力的波形与时间的关系，如果不理想（没有达到目标值或不是一个很好的正弦波形），那么再采用一半的刚度值完成另一个动态循环试验（这将让系统得到一个更好的反馈）并再次检查波形。

重复这个过程，直到获得好的波形和达到所需的荷载振幅。

如果在任何时候，波形都超过目标值，则说明输入的刚度值太小——您应该再输入一个最后采用的双倍的刚度值。

如果由于波形不好而采用低的刚度值，则说明您的频率太高，所以，可以采用更高的刚度值和一半的频率。

请注意，在采用位移控制时，刚度值是不考虑的。

试验设置下一步是选择估计试验时间或试验终止条件。

•总循环周期（Total Cycles）
输入循环周期，当达到这个周期时，试验停止。

•每个循环保存的数据点数（Points per Cycle）
输入每个周期需要采取的数据点数——可以选择8、16、32和64点。

2005版本的系统（DCS）可以选择10、20、50、100、200、500或1000点
•循环开（Cycles On）
输入采集数据的循环数——与循环关闭相关联，数据将在循环开的数目采集数据，在循环关闭的数目不采集数据。

这将一直重复，直到试验结束。

请参考相关的硬件手册了解高速数据采集卡可以达到的数据采集量。

当进行一个很长时间的试验时，如果保存所有的数据将使得存储量超过卡的存储能力。

•循环关闭（Cycles Off）
输入不采集数据的循环。

•在试验结束保持压力不变（Hold Pressure at end of test）
选择该项，将使压力源达到最终压力（这里计算机控制是可能的）。

如果不选择，则压力源将保持体积不变。

•循环应变极限或连续应变极限（Cycles Strain Limit & Progressive Strain Limit）如果超过输入的应变极限设备将停止试验。

这将非常有利于防止设备故障和保护试样。

•自动进入下一极端或等待用户操作（Go to Next Stage Automatic & Wait for user Interaction）
设置完成之后点击Add to test list加入到试验清单，即可进行动态试验。

5.压力卸载：试验完成之后卸载压力，压力卸载顺序为先内后外，即按照反压、
轴压和围压的顺序卸载；
6.松开拉伸帽：松开压力室顶部的固定螺栓，向上调节荷重传感器让拉伸帽松
开，如果连接较紧可采用吸球加一个小的压力；
7.拆试样：压力卸载之后排空压力室内的水，拎动螺栓卸载外压力室，注意应
对称松开，移开外压力室，将试样整体从底座上卸下并移除压力室，然后再拆出试验顶帽，清洗设备，最后将设备归位。