外文翻譯--數(shù)控簡單剪切儀動態(tài)土壤測試.doc

中文譯文標題:數(shù)控簡單剪切儀動態(tài)土壤測試作者:果皮,PendoM,輝西斯圖爾特,喬納森P,加州大學洛杉磯分校Venugopal,拉維,Sysendes公司。出版日期:01-01-2007系列:加州大學洛杉磯先前發(fā)表的作品發(fā)布信息:加州大學洛杉磯先前發(fā)表的作品,加州大學洛杉磯附加信息:版權2007年,ASTM,/原始引用:果皮,斯圖爾特,摩根,d.h。,Venugopal,r.(2007)?！皵?shù)控簡單剪切設備動態(tài)土壤測試”,Geotech。測試日報,ASTM,30(5),368-377。數(shù)控剪切裝置簡單動態(tài)土壤測試文摘:我們描述的特征簡單剪切裝置能力運用現(xiàn)實的多向地震荷載對土標本。這個裝置,文中稱為數(shù)控簡單剪切(直流ss)裝置,包括功能,如伺服液壓控制的驅動和真正的數(shù)字控制克服控制的局限性,一些之前的動態(tài)土壤測試機器。該設備是顯示有能力正弦和寬帶的復制命令信號在一個廣泛的頻率和振幅,雖然設備有限控制能力非常小的命令位移(少于大約0.005毫米)。小變形限制結果從噪聲介紹了控制系統(tǒng)的反饋信號的模數(shù)轉換。我們證明,雙向命令信號準確地傳授與最小交叉耦合,結果從一個創(chuàng)新的多輸入多輸出的數(shù)字控制系統(tǒng)。這個功能的設備演示一系列寬帶測試標本非飽和土受到uni-和雙向勵磁。關鍵詞:數(shù)字控制,簡單的剪切、動態(tài)土壤測試、多向加載介紹直接簡單的剪切設備已經(jīng)成功運用多年來描述靜態(tài)和動態(tài)土屬性。這測試方法往往是首選當它是可取的標本來體驗光滑、連續(xù)的旋轉主應力方向在剪切。初始應力可以應用模擬靜態(tài)字段條件當鋼絲增強利用膜,減少橫向變形樣品(即。,NGI-type配置,Bjerrum和Landva1966)。也許最常見的應用程序的簡單剪切試驗對仿真的垂直(或近垂直)剪切波傳播通過土柱。優(yōu)點和局限性簡單的剪切測試相對于其他類型的實驗室測試描述了在其他地方,這里不再重復(比如,菜的etal。1972；沈etal。1978；薩達etal。1982；Vucetic和拉卡斯提花1982；1985；BudhuBhatiaetal。1985；Ameretal。1987；Airey和木材1987；Budhu和Britto1987；雅etal。1993)。最簡單的剪切設備運行在一個水平方向并應用諧波載荷頻率一般慢于動態(tài)過程,如地震搖晃(如。,Tatsuoka和銀1981；Doroudian和Vucetic1995；和PfenderLefebvre1996；瑞艾莫和種子1997；Kusakabeetal。1999年,Hazirbaba和Rathje2004)。雖然總是有近似參與應用在實驗室土壤特性測量對現(xiàn)場條件,對現(xiàn)有設備無法提供快速、多向加載介紹進一步的錯誤未知的意義當實驗室測量土壤屬性用于工程模擬。一個數(shù)量的簡單剪切設備已經(jīng)被發(fā)展調查土壤響應多向加載(如。,石原和山崎1980；雅etal。1993；DeGrootetal.1996)。加州大學伯克利分校的雙向循環(huán)簡單剪切(UCB-2D)裝置是值得注意的,因為它明顯減少了機械合規(guī)問題,導致相對最高/基地帽搖擺在早期的設備(如。,石原和山崎1980；石原和“1988)。另一個顯著的特點UCB-2D設備是燃燒室壓力控制,方便背壓飽和。校長UCB-2D設備本身的限制,早期的設備,是他們無法應用地震像寬帶裝貨嗎在快速位移率。這種限制也存在對大多數(shù)單向簡單剪切設備。其原因是雙重的:(1)氣動加載系統(tǒng)使用一個可壓縮流體(即。、空氣)其中介紹了重大錯誤的反饋回路在高頻段；和(2)數(shù)字監(jiān)督模擬控制器被雇用這有效地限制處理速度和成熟的控制算法。當然,振動臺和離心機實驗都能使用多方向的地震像加載到土壤模型(即。,派克etal。1975；1998年andYanagisawaJafarzadeh的說法；Kutter1995；威爾遜etal.2004)。然而,直接測量土壤元素的響應(例如,剪切應力剪切應變關系、體積應變和孔隙水壓力)在這些類型的實驗需要密集的儀表數(shù)組,可以影響響應他們的目的是措施,從而使復雜數(shù)據(jù)解釋(如。,困難etal.2005)。圖1應用的能力,可靠程度的控制,多向加載在一個很寬的頻率范圍內,土壤元素在實驗室是至關重要的推進我們的根本理解動態(tài)土壤屬性。例如,寬帶裝載能力是需要調查率影響土壤手稿收到2006年3月1日,1月28日發(fā)表2007年,2007年5月在線發(fā)表。1研究生研究員,副教授和副主席,分別土木工程系&大學環(huán)境工程加利福尼亞,洛杉磯,5731年洛杉磯消沉大廳CA90095。2工程師,指數(shù)失效分析,320年,200套房,歐文戈達德,CA92618年。3創(chuàng)始人和高級咨詢顧問工程師,Sysendes,Inc.,1804m,套件4、蒙特利爾、QCH3H1硅陶瓷、加拿大的觀點和結論包含在本文檔的作者和不應被解釋為一定代表官方的政策,明示或暗示,美國政府。巖土測試日報,卷。30,5號紙IDGTJ100518可以在368年版權2007年由ASTM國際,100年巴爾港驅動器,POBox,西ConshohockenC700,PA19428-2959。屬性,人們知道這是重要的對于粘土(如。,Lefebvre和Pfender1996；Sheahanetal.1996)。此外,效果剪切速率和2d裝載在孔隙壓力生成或體積改變行為,或兩者兼而有之,是了解較少,需要進一步調查一些土壤類型。為了滿足這些研究需要,一個簡單的剪切設備現(xiàn)場數(shù)控與能力室壓力控制和多向激勵一直發(fā)達。這個裝置,文中稱為現(xiàn)場數(shù)控簡單剪切(直流ss)裝置合并功能,如伺服液壓控制的驅動和真正的數(shù)字控制克服的局限性先前的動態(tài)土壤測試機器。結果是一個真正獨特的簡單剪切裝置的功能應用寬帶(地震像)位移要求土壤標本在兩個方向,用最小的交叉耦合水平運動。在本文中,我們描述這個裝置和它的功能動態(tài)土壤測試。物理描述直流ss裝置機械設計的直流ss裝置使用了UCB-2D的裝置作為一個原型(面包師etal.1993)。這個直流ss裝置是專為了保留的主要特征UCB-2D設備如包含細胞壓力的目的背壓飽和,有限的機械遵守尊重對簡單剪切邊界條件(如。,頂部和基板“搖擺”),和雙向加載功能。除了這些特性,直流ss裝置結合了幾種改進設計相對于UCB-2D裝置包括:我使用一個三郵報框架與高績效跟蹤軸承(容納垂直位移的頂罩),以進一步降低搖擺；二世一個伺服液壓控制的控制系統(tǒng),使高頻率加載；iii雙重軸負載細胞獲得職位摩擦剪切載荷的測量。圖1顯示了大會的直流ss裝置。照片的直流ss設備顯示在圖2。直流黨衛(wèi)軍的設備是用來測試圓柱土壤標本與直徑10.2厘米或更少。這個標本是位于相對嚴格的底部和頂部帽(圖1、圖2(b)和通常局限由一線增強膜。見圖2(c),水平(頂部和底部)面臨的標本被限制的帽子,它含有細磨石epoxied變成一個休會覆蓋整個臉的帽子除了保持嘴唇的鋁在邊緣。這些帽子提供一個“摩擦”表面同時使排水進入多孔石頭如果石頭不飽和(石頭可以飽和對不排水試驗)。這個上蓋/樣品/下蓋堆棧頂部之間的位置和底部適配器板圖1所示。底部帽適合一個休息在底部適配器板。適配器板頂部輕輕地降低,這樣休息在頂端的適配器板適合舒適地覆蓋在頂蓋。頂部和底部帽是緊緊在各自的適配器板由三個固定螺絲在每個板。一旦樣品是獲得兩個適配器板之間,三個LVDTs間距分布樣品安裝在頂部適配器板和固定在板通過螺釘。這個標本是然后合并垂直應力和準備剪切載荷。圖2頂部適配器板是一種垂直表,進而是附加到一個垂直負載細胞(圖1)。垂直負載轉移到標本通過垂直表,這是附加的三個等距線性幻燈片。每個三個線性幻燈片附屬于一個單獨的帖子,有效防止側運動和搖擺的垂直表(因此,實際上無花果。1原理的直流ss裝置在加利福尼亞大學洛杉磯分校。果皮ETAL。在數(shù)控簡單剪切儀369來說,標本)。這是一個重要的三郵報框架改善UCB-2D設備,雇傭了一個懸臂系統(tǒng)(垂直表附加到一對跟蹤軸承沿相同的墻)。負載應用于垂直表由氣動執(zhí)行機構安裝在主框架之外。一個重要的功能的設備,直流黨衛(wèi)軍留存從UCB-2D裝置是其雙向加載功能。橫向剪切載荷應用在該基地的標本通過兩個獨立控制的水平表。底部水平表安裝在線性幻燈片附加到主框架的裝置,這表是只自由移動一個水平方向。上層水平表也安裝在線性幻燈片,這樣運動上層表是完全垂直于下表。兩個水平表可以控制產(chǎn)生凈合成的運動底部適配器板在任何水平方向。加載應用較低水平表通過螺紋棒相連致動器,可以應用張力和壓縮。有一個tensioncapable輥之間連接上層表及其執(zhí)行機構以適應垂直位移下表。負載應用到表loadcells來衡量安裝執(zhí)行機構和表之間。負荷測量由loadcells不相同,那些傳授標本由于摩擦而在線性的幻燈片。這個巨大的摩擦加載系統(tǒng)中的表征,觀察到相當小(大約2.2N)。這一點的重要性摩擦負載取決于什么類型的測試,是理想的。這種摩擦負載將產(chǎn)生不準確的(大約0.3kPa10.2厘米直徑試樣),代表比例可以忽略不計的剪切應力對大多數(shù)應用程序。然而,如果很低應力測量是必要的,帖子摩擦剪切應力可以通過使用一個雙軸loadcell測量。這種雙軸loadcell適合在頂部之間適配器板和垂直表,一個空間,否則占用墊塊。這種雙軸loadcell能夠測量兩個垂直和剪切載荷同時以最小的相聲這些通道之間。然而,存在的雙軸loadcell介紹系統(tǒng)遵從性(即搖擺和垂直變形),可能是重要的在大中型菌株。因此,大多數(shù)測試執(zhí)行沒有雙軸loadcell到位。三LVDTs(線性可變差動傳感器),安裝頂部和底部之間的適配器板,用于測量垂直標本變形。這些位置的LVDTs最小化錯誤由于機械合規(guī)。這三個LVDTs是用,這樣相對搖擺的標本在兩個方向的加載可以測量。三LVDTs數(shù)據(jù)的平均值定義試樣高度在一個測試。水平變形是衡量兩個LVDTs安裝在水平表在嗎正交的方向。設備的直流黨衛(wèi)軍下運作的“應變控制”的條件下,這意味著表位移控制和執(zhí)行機構力量必須實現(xiàn)這些位移測量。這個運動,可以傳授表是有限的不同方面的