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实验技术开发研究项目情况介绍


1956年并校起,西安建筑科技大学(原西安冶金与建筑学院)结构实验室一直承担着土木工程学科本科生的实验教学工作。50年来,已培养了大批优秀的专业人才,为我国经济建设做出了巨大贡献。

近年来,试验室工作人员在扎实的工作基础上,结合教学实际,不断创新,在新型试验装置开发、新型试验方法研究及教学管理方面又取得了新的成绩,教学效果显著。主要内容如下:

1)钢筋混凝土梁试验装置开发

钢筋混凝土构件试验受力性能试验是为结构工程专业本科生所开的一项综合性试验项目。为使本科生熟练掌握结构试验方法,全面提高教学质量,试验室开发了一套新型钢筋混凝土梁试验装置。该试验装置的特点为: 内力自平衡,无须另设反力装置; 集成了液压泵,作动缸及管路,加载系统完备; 设置了表架,可抵消基础沉降造成的不良影响。 体积小,可拆装组合,搬运方便。该项研究产品除了解决了我校自己教学及科研实用外,还受国内众多兄弟院校所青睐,三年来已为西安交通大学、北京建筑工程学院、河南理工大学、西北农林科技大学、杨凌职业技术学院等院校制作加工了9套,用户反应很好,目前该项目专利正在申报中。

2)杠杆放大式稳压试验装置

结合几十年来结构试验经验总结,自主设计研发了“杠杆放大式稳压试验装置”。该套设备解决了大吨位竖向荷载下结构试验的稳压问题难题,使用方便,性能可靠。目前已给长安大学结构实验室及西安交通大学实验室加工了多套。

3)锤击法多质点结构动力特性模态分析试验开发

在单质点结构动力特性试验的基础上,开发捶击法多质点结构动力特性模态分析试验,不但可以使学生掌握多质点结构动力特性模态分析试验技术,同时也可验证书本上学到的结构动力学理论知识。自行设计制作的钢结构多质点结构试验模型具有如下特点:① 能反映地震荷载作用下多质点结构动力特性; 试验模型的材料和模型结构的物理性能稳定;③ 模型的各节点连接符合结构力学计算简图,便于学生理论计算和验证。该项技术已在本科生教学实验中使用,效果良好。

4 锚具静载锚固性能计算机联机试验系统开发

预应力技术在桥梁、高等级公路、大型场馆等工程中的应用日益广泛。相应的预应力筋力学性能试验和预应力筋用锚具静载锚固性能试验,已成为我校土木学院道桥专业和结构工程专业本科生必须掌握的一门重要专业技能。该项目结合2003年结构实验室购置的1000吨预应力筋用锚具张拉试验机,开发了基于微机控制的计算机—锚具张拉试验机的联机试验系统,对提升该设备的技术水平,使学生深入掌握预应力筋用锚具静载锚固性能试验的基本方法,直观地了解此类试验的全过程有着重要意义。该项目研究取得了以下7项成果:① 开发了锚具静载联机试验软件,实现了锚具张拉设备的微机化控制;② 原测试仪表的清零、峰值显示、测量单位选择及通道切换等功能为手动操作模式,现改为计算机控制;③ 增加了计算机绘图功能,可通过曲线实时地反映从加载、保载到破坏的试验全过程;④ 改变了原系统人工测读数据方法,实现了试验数据的自动记录,并准确捕捉最大值;⑤ 增加了数据库管理功能,便于进行后处理;⑥ 改变了原手工填写原始记录方式,可自动生成试验记录表格;⑦ 设计了新的位移测量装置,实现了变形参数的全程测量。

5 教务处实验室信息数据库管理系统开发

目前校管理部门使用了由北京化工大学开发编制的办公自动化管理程序,该程序不能完全满足不同对象的使用目的和功能,且各基层实验室也不可能都花费较大资金购买此产品,各实验室与教务处主管部门的信息通道不畅。为此,根据校教务处建议提出本项目,开发一套适用于教务处及各实验室管理的信息数据库管理系统,既可方便各实验室的管理工作,也可使学校教务处统一管理各实验室的工作水平更上层楼。该项目已取得一些进展,目前已在我实验室投入使用。

本实验室信息数据库管理系统具有如下特点:① 采用可视化编程语言Delphi6.0作为开发平台,以Access作为后备数据库,Excel作为输出模板,分别对各实验室的组织机构、人员情况、固定资产、实验设备、开设试验课程内容以及科研工作情况建立信息管理子模块。② 通过统一输入信息,在各模块之间建立相关链接,实现数据共享、分类查询与统计、打印报表等功能。③ 通过网络连接,学校教务处可远程查询、及时掌握和获取各实验室的相关信息,极大的方便教务处在线管理实验室工作。④ 实验室上报的各类报表、文档可由网上传递,以减少大量的人力、物力,节省时间,实现办公自动化。

6)结构试验机联机实验系统开发

该课题以新开发的微机-伺服结构机联机实验系统,相继完成了上海市建委《异型柱小型混凝土空心砌块121:3模型抗震试验》;华北电力设计院《大型火电厂纵向框架抗震性能试验》;西建大《密肋式三层框架结构抗震性能试验》;乌鲁木齐市建委《钢筋混凝土空心剪力墙结构12.8房屋拟动力试验研究》;国家电力总公司《大型火力发电厂主厂房框排架拟动力试验研究》等重大课题。实践证明,该系统具备联机系统的所有功能, 操作方便、可靠性高,效果良好。结构试验机联机实验系统的开发研究成功,不仅保证了我校工程结构大型试验研究的顺利进行, 而且全新的软、硬操作平台和用户界面为今后进一步开发联机试验系统奠定了基础。

该系统主要有以下特点:

以一台高档微机作为整个系统的主控机,彻底打破了原MV小型机对整个系统构成的瓶颈,使可互换性大大提高。

软件以Windows NT 4.0操作系统为平台,并采用当前流行的可视化编程语言Visual Basic 6.0编程, 使程序的可移植性增强, 同时以彩色中文图形界面和点击式操作方式取代了原纯文本西文界面和命令行操作方式, 使用户界面友好, 操作方便,更加人性化。

原系统中, 实时跟踪绘图等数据传输是在不同MV仿真终端上通过多进程通讯实现的, 不仅编程复杂, 而且有时会由于进程阻塞而造成终端或主机锁死, 本联机系统通过标准RS232-C串行通讯协议, 实现各个微机之间的数据通讯传输, 其可靠性大大提高。

硬件上配置了八端口串行通讯卡;32路光电隔离数字输入/输出卡以及自行研制开发的7V08数据采集遥控通信卡,这些板卡均为PCI总线卡,充分考虑了其可靠性、兼容性及可扩展性,为今后进一步开发留有余地。

创造性的开发出了位移荷载双控制方法、考虑阻尼的等效单质点拟动力试验方法等,使试验加载过程平稳,速度快,误差小切安全可靠。

程序中增加或完善了中断功能,动态调整试验参数功能,时实跟踪绘图功能,安全监控及报警功能、图形打印、文件格式转换等后处理功能。使联机试验方法更加完善

本程序可实现置换为单质点的多点拟动力试验和多点拟静力试验,其中置换为单质点的多点拟动力试验,加载控制、数据采集、数据传输存储及实时跟踪绘图整个试验过程自动化;多点拟静力试验,除加载及切换控制方式外,其它也为自动化。

 

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                    课程负责人:王泽军