環剪儀用於測試重塑環狀土樣的殘餘剪下強度。大型高速環剪儀主要用於岩土力學參數測定，研究地質災害滑坡、土石流等形成和運動機制及其防治。研究土在大剪下位移條件下力學特性，對於邊坡穩定性分析、地質災害發生的力學機理研究及其邊坡漸進式破壞過程研究等具有重要的學術意義。
基本介紹
- 中文名：環剪儀
- 外文名：Ring shear apparatus
- 學科：機械工程
- 領域：機械設備
- 範圍：檢測設備
- 用於：測試重塑環狀土樣的殘餘剪下強度
簡介,系統結構,系統設計,設備概述,技術參數,
簡介
大型高速環剪儀主要用於岩土力學參數測定，研究地質災害滑坡、土石流等形成和運動機制及其防治。研究土在大剪下位移條件下力學特性，對於邊坡穩定性分析、地質災害發生的力學機理研究及其邊坡漸進式破壞過程研究等具有重要的學術意義。作為一種主要用於研究土在大剪下位移條件下力學特性的土工試驗設備，環剪儀具有其獨特的設計構造和試驗功能。隨著土工試驗設備加工技術的進步，環剪儀的製造趨於大型化和高度自動化。由於在儀器的開發過程中大量採用了高精度感測器和自動機械控制裝置，因此現代環剪儀能夠進行模擬更加複雜應力條件下的土工試驗，並能夠保證試驗結果的準確性。
系統結構
環剪儀測控系統主要包括控制系統設計、採集系統設計及上位機控制顯示系統設計。即替換了原來的控制輸出部分、採集部分、數據傳輸部分和上位機記錄部分。
系統設計
1.控制系統設計
環剪儀的控制量為模擬電壓量。上位機設定的電壓確定值經過串口輸送到電壓控制單片機中，單片機將數據輸送到4路DA中，實現模擬電壓信號輸出，以控制環剪儀工作。
2.採集系統設計
由於外電路輸入的電壓是感測器實際採集數據的電壓信號，所以採集時應經過電壓跟隨器使電壓能夠穩定的輸入到後續電路中。實際信號幅值可能比較大，超出AD轉換範圍，在輸入端加上了幅值衰減器，如果輸入信號在-10～+10V，選擇套用衰減電路；信號在-5～+5V，可直接連線電壓跟隨器。在多路被測信號共用一路AD轉換器的數據採集系統中，通常用模擬開關將多路被測信號分時送到AD轉換器進行轉換。
環剪儀共有6個感測器採集不同數據需要儲存並顯示。實際工作時多個感測器輸出信號通過模擬開關，使得信號依次循環輸送到AD中，雙通道AD採集晶片進行分時工作，將數位訊號傳輸到數據採集單片機中，單片機套用串口將數據上傳到上位機中。
3.上位機控制顯示系統設計
上位機控制顯示系統包括控制電壓輸出部分和數據存儲成圖部分。控制部分能夠確定電壓控制量值大小；採集部分存儲並成圖顯示接收到的每路採集數據，可以清晰判斷參數變化趨勢。
上位機程式在LabVIEW環境中開發，由於使用串口通信，所以要設定通訊口、是否有校驗位、波特率以及數據位數參量。
設備概述
全自動環剪儀由計算機控制，主要用於模擬研究滑坡過程及其他大應變的變形力學機制。
1.適合完成高精度環剪試驗；
2.可以測量和閉合迴路控制剪下過程中法向應力；
3.採用經久耐用的高質量的機械及電子元件（採用西門子電子元件）；
4. 試樣安放簡單，清洗2 個剪下環也非常容易，當操作時可以採用懸臂環而沒有扭矩；
5.平行導軌；
6.微處理器閉環控制驅動齒輪；
7.高精度電機驅動（微處理器控制，直接測量力），可以自動調節法向應力；
8.通過高精度感測器完成電子數據採集（法向應力、垂直位移、通過2 個獨立的感測器完成扭矩應力測量，剪下速率，剪下位移/旋轉）；
9.一體化放大器，所有感測器輸出0-10V；
10.一體化的微處理器，可以完成內置數據處理和裝置控制；
11.通過計算機內置觸摸面板完成控制和數據採集；
技術參數
1.剪下位移：無限；
2.軸向位移：25mm，解析度0.001mm；
3. 最大軸向應力（標準）： 5kN（對於試樣面積為50 平方厘米的試樣為1000kPa）；
4.精度級別：0.1%，包括放大器；
5.最大剪下應力 5kN，精度級別：0.1%，包括放大器0.2%，解析度0.01N；
6.旋轉角度:360°-0.0001°/min(連續，獨立載入）；
7.尺寸（H×W×D）：500x500x1400 mm；
8.高度可以調整；
9.採用RS232 串口；
10.電源採用240V/50Hz；
11.必須配置的設備：a.剪下室；b.試樣準備工具；c.計算機或控制單元 ST/4；d.控制軟體，全自動試驗控制和數據採集。
