德国WILLE共振柱试验仪

德国Wille共振柱试验仪系统是一台高质量的仪器，用于在有围压的条件下，试验各种材料的圆柱体或空心圆柱，低剪切应变（小于0.001％）、弹性模量和材料的阻尼特性。包括各种土壤、岩石、沥青等材料。

共振柱试验基于波传播理论工作，并振动激振土壤试样的顶部。共振柱试验仪可在两种不同的边界条件下工作，即所谓的一端自由和两端自由条件，这取决于用户想要的小的所需应变。

用户可以使用安装在计算机上的专用软件（Windows，Linux或Mac操作系统）来控制整个系统。软件界面友好，可以轻松控制系统的所有组件。简化了运行试验过程具备多种试验应用。

共振柱试验仪设备可以在包括黏土、淤泥和沙子以及其他材料（不包括岩石）的混合物的土壤上进行试验，还可以在有机土壤（软土）上进行试验。

产品特点

1.各向同性试验条件

2.可使用气动作动器进行各向异性试验，从试样顶部施加荷载，并测量垂直变形

3.一端自由或两端自由，一端自由：底部完全固定，顶部完全自由振动，两端自由：底部和顶部完全自由振动

4.38mm至100mm的空心或实心试样

5.可定制试样尺寸，例如试样直径150mm、高度300mm

6.可调节的加载机构，用于沉降量可达20mm的软土（试样变形大）

7.特殊设计的透明双壁三轴室，压力高达1000kPa（气压三轴室压力）

8.可将三轴室压力升级到3Mpa

9.内室注硅油或水，加强橡皮膜密封，避免空气穿过橡皮膜渗透进入试样

10.不需要示波器或函数发生器之类的任何额外电子设备

11.功率放大器和数据采集系统

12.软件模块，该软件可执行的试验：

·扭转共振

·挠曲共振

·法向共振（可选）

德国wille共振柱试验仪标配了各向同性试验功能，也可以升级到具有各向异性试验功能，还可以升级为在非饱和条件下进行试验。 当然，也可根据用户要求提供其他几种升级选项。

主要配置

① 三轴室

② 三轴室外壁升降装置

③ 重型底盘，减少振动干扰

④ 共振柱激振、测量部件

⑤ 各向异性 / 轴向加载 ( 可选 )

⑥ 内室

⑦ 自动压力控制器

⑧ 自动体变测量装置

⑨ 数据采集和激振控制器

⑩ 校准杆

共振柱激振、测量组件

激振系统的设计和制造，重量轻、尺寸紧凑，可避免由于励磁部件的重量而导致的很小的应力各向异性。

激振系统由两个微型激振器组成，与市场上现有的设备 相比，大大减少了试样顶部的额外重量。

这种高精度的扭转激振系统用于振动带围压的实心或空心圆柱形土样的顶部，以获取试样的共振频率，高的频率可达3000Hz。

各向异性轴向加载系统（可选）

设备可以在工厂里通过增配自动加载系统，配合自动控制软件，升级为可以执行各向异性试验。可以配置气动作动器，从试样顶部施加载荷，并能实现高达8kN的垂直荷载。 使用此选项，用户不需要另外购买一套系统实现各向异性试验。

三轴室

德国Wille共振柱试验仪特殊设计的高质量透明三轴气室，可用于直径在38~100mm之间、高度2倍于直径的试样。用户可选择满足大试样，如直径为150mm试样的三轴室。

三轴室有足够空间安装内部传感器或对设备进行改装，以 执行各向异性和非饱和试验。 围压可达2000kPa，覆盖了共振柱试验所需的压力范围。如需更高的围压，可考虑采用不锈钢三轴室。

三轴室预留了耐压过线孔，方便内部传感器的安装，例如内部位移、非接触式传感器、力传感器等。系统配套有适配转换组件，可按要求的试样直径进行测量，包括上帽、不锈钢底座 、连接软管、透水石和O形圈等。

内室

共振柱三轴室带有一内室，内室用水或硅油包围试样， 避免空气（围压气体）渗透橡胶膜。

双三轴室工作时，我们在内室中加水到上帽位置，在水的顶部注一层硅油。外部三轴室围压是空气，内室中的水是为了防止空气扩散穿过试样橡皮膜，而硅油则为了防止空气进入水中。该内室由特殊的透明有机玻璃制成，可以快速轻松安装或拆卸。

试样制备组件

对于每种试样量，提供试样制备套件，使用户能够为试验准备试样。 试样制备套件包括：

?分体成型机，用于非粘性材料

?O型圈担架

?O形圈数量

?粘性材料的抽吸套筒装置

?pic100张滤纸

?of膜数

自动压力控制系统 (APC)

全自动计算机控制的微处理器闭环控制的空气压力作动器，具有非常小的一个输出压力端口，三个独立的输出压力端口，用于产生三轴室压力，反压，各向异性气动作动器或空气压力(非饱和试验)。

输出压力：2000 kPa

分辨率：0.1 kPa

压力出口：1、2 或 3 出口

通过 PC 以及设备上集成的控制触摸屏直接进行控制

通过集成的西门子控制器进行全自动压力调节

标定组件

为执行校准，须具有三个铝制校准棒，其机械性能已知，直径为20、33和50mm

确定激振系统Jo和JL的惯性极矩，在校准棒上执行了共振试验(校准棒位于标本位置)

三轴室外壁升降装置

通过一套机械装置，用户可以安全、轻松地升降三轴室外壁以及连接好的线缆等，无需使用任何起重机来拆装三轴室。

自动体变测量装置

高精度自动电子体积变化测量装置，带控制面板，压力1700kPa，体变100ml，分辨率 0.001/100ml，线性度<0.1％

?通过转换阀组可以为测量管、外管、压力管路、注水和排水

?溢流保护

?1.7MPa的气压或水压

?带连接接头、测量管和高精度传感器

?可替换的10、50 或150cm3 测量管(标准100cm3)

数据采集和激振控制器

数据采集单元和功率放大器集成在一个控制箱中，采集不同的测量值，例如力、位移、压力、频率、温度等。其他类似信号的传感器也可以轻松地连接到该控制器。

具有高精度扭转激振系统的功率放大器，以高达3000Hz的频率激振带围压条件下的实心或空心圆柱土壤试样的顶部。

软件

设备具有专用的基于Windows的高质量软件，该软件可控制所有参数，并且用户友好。该软件能够测量剪切应变、刚度和阻尼比。

此外，该软件还包括滤波器设置，通过使用适当的滤波器，可以在低幅度的试验过程中轻松消除信号中的噪声。提供简单而准确的方式来获得所有试验结果，从而简化了设备的使用难度。

该软件通过从低到高频率扫描来施加输入振动，从加速度传感器和非接触式位移传感器(如果有硬件)测量施加的振动和试样的响应。然后软件会自动构建连续响应曲线。

该软件能够测量，控制或计算以下参数

▍ 共振频率(Hz)：i）手动、ii）自动

▍ 剪切刚度(取决于应变)，G

▍ 杨氏模量(E)(需额外订购硬件)

▍ 密度(ρ)

▍ 三种方法获得阻尼比(D)： 1. 使用带宽法(半功率法) 2. 使用自由振动衰减法 3. 使用李萨如图(能量法)

▍ 泊松比(u)（需额外订购硬件）

▍ 使用两种方法获得谐振频率： 1. 幅频曲线 2. 信号之间的相位差

▍ 校准实例

▍ FFT控制测量信号

▍ FFT快速傅立叶变换，确定信号频率

输入界面 INPUT PAGE

信号滤波：该软件采用了适当的信号过滤功能，以消除噪声和采用不同方法进行过采样的方法，有以下方法：低通、高通、带通、带阻

试样参数：在该部分中，输入试样质量的大小

数据模拟输入：可定义四个加速度传感器和力传感器、三个非接触传感器， 以测量试样的垂直变形和扭转应变。以及设置自试验的边界条件（一端自由或两端自由）。

剪切应变：

方法1：根据加速度计记录的信号计算剪切应变(共振柱中的通用方法)

方法2：根据非接触式传感器记录的变形计算剪切应变

剪切刚度(取决于应变)G：剪切刚度使用带宽方法计算的，尽管在软件中使用力和加速度计信号记录的数据生成的滞回圈也可以估算剪切刚度

请注意：需要另外配置合适的空压机

阻尼比D：可以使用三种替代方法来测量阻尼比，这也是该软件独特性，使用带宽法(半功率法)、使用李萨如图(能量法)、采用自由振动衰减法

这些方法在软件的不同页面中显示和计算，记录并保存数据以供进一步计算。

方法 1 和 2 的示例：带宽法（半功率法）；李萨如图法（能量法）

方法3: 自由振动，监测如下信号

?关于时间的监视信号(时间相关)

?监测自由振动衰减期间的周期峰值

?监视来自加速度计的信号与来自力传感器的信号(李萨如曲线)

可升级选项

▍自动体积压力控制器 (VPC)：自动体积压力控制器是一种无波动注射器式泵，可高精度 地产生和调节压力，并在不同范围内准确地提供流量控制，以适应不同的应用场合，如围压、反压或非饱和土试验的空气压力。 拥有不同控制模式，可提供恒定压力、斜坡压力以及恒 定体变流量等。它采用紧凑型节省空间的设计，用于壁挂式或桌面使用。

▍无气水生产装置：这种集成装置可使无气水获得非常低的气体含量。针对不同的试验需求，标准版装置容积为20升，其他容量可定制。

▍温控系统：针对不同尺寸的三轴室、不同的温度范围、专门设计制造，一般在-25℃至+80℃各种温度范围。可根据用户要求定制其他温度范围。 温控系统也可以通过电脑控制，可以执行任何种类的温度试验程序。

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