1.试验系统简介
WAW-J5000F大空间结构试验系统由5000kN垂向和1000kN水平向电液伺服双向加载试验系统组成，既可以完成梁、柱、板、墙、框架等典型结构试样的双向往复加载试验，也可以完成混凝土砌块、钢筋混凝土柱等典型试样的压缩试验，是一种具有作动器上置、高达3米的加载空间的多功能结构试验系统，如图1所示。
图1 WAW-J5000F型电液伺服多功能试验系统
2.系统组成
WAW-J5000F大空间结构试验系统的垂向加载部分，采用自反力四丝杠框架结构，500吨电液伺服拉压作动器安装在横梁上，并可以上下调整以改变试验空间，4米*1.5米的大型底座与地面齐平，可以非常方便的安装试件，实验过程中，试件和贴在试件上的应变片及连线都固定不动，保证了数据采集的可靠性。作动器通过球铰与被测试件连接，可以完成柱、梁、板、框架、墙、本构等典型结构和桥梁组件、涵洞组件、路基与路面结构的压缩、拉伸、弯曲和过零点反复加载试验。
该系统的水平加载作动器固定在与垂向加载底座连接成一体的水平承载框架上，并能够沿垂向调节加载位置，可以在需要的位置施加最大为1000kN的水平荷载，特别适合柱、墙、框架水平剪切循环荷载的试验。
系统采用POP-M型多通道控制器实现梯级加载及负荷保持试验，具有扩展为多通道协调加载的能力，适时控制试验进程、自动采集、存储、显示试验力、作动器位移，绘制试验曲线，整机性能稳定可靠。整机组成如下：
（1）垂向5000kN主机，包括带有铆栓螺孔的底座、升降丝杠/丝母、相应的电机与传动机构和横梁等组成部分。还有相应的试件固定附具和弯曲支座等配件；
（2）垂向5000kN电液伺服作动器，包括伺服作动器本体、Moog公司D633伺服阀、油压传感器、MTS磁致伸缩位移传感器和与试样连接的拉压球铰；
（3）水平承载框架；
（4）1000kN水平加载作动器带有前球铰，用于水平加载；
（5）高度为400mm的弯曲支座、压滚、行程为300mm的滑动板、连接用锚栓、拉板、拉杆等试验附件；
（6）电液伺服油源，用于提供液压动力，控制高低压，油路切换等；
（7）电控柜、POP-M多通道控制器及软件。
3.系统特点及主要技术参数
3.1垂向加载部分
（1）结构特点
①上置式电液伺服作动器可以随横梁上下调整以改变试验空间。
②作动器带有内置式位移传感器和油压传感器，用于控制作动器的位移和施加在试样上的负荷。
③单出杆、双作用的作动器结构可以完成试件的拉压双向加载试验。这种试验机结构最重要的特点是：试验过程中，安装在底座上的试样静止不动，为在被测试样的特征点上贴应变片或放置位移传感器测量特征参数提供了方便。
④也可以作为常规的电液伺服压力试验机使用。
⑤钢板焊接式底座尺寸为4000mm*1500mm(长*宽)，焊接后应进行整体热处理，消除焊接应力（附热处理检测报告）。底座表面进行加工，按300*300间距加工M36的连接用锚栓孔。
⑥带有高度为400mm的弯曲支座、压滚、行程为300mm的滑动板、连接用锚栓、拉板、拉杆等试验附件。
（2）专利技术应用
本方案的500吨作动器侧向力支撑装置是邦威公司的专利技术，该装置由安装在水平支撑上的直线导轨和与作动器活塞杆前端的移动支撑板及滑块组成。该装置与滑动板一起工作，保证500吨垂向作动器既可以垂向运动调整试验空间或加载又可以在试样受到的水平作用力的时候不把水平作用力施加到垂向加载作动器上，保证了结构抗震试验要求的双向协调加载的顺利进行。
3.2水平加载部分
水平加载部分为组装式，与垂向加载系统一起，既可以作为两维加载系统使用，完成典型构件的结构抗震试验，也可以作为常规的5000kN电液伺服压剪试验机使用。
3.3伺服作动器
（1）5000kN垂向伺服作动器
采用前法兰连接方式，安装在横梁内部，油压传感器测力，内置磁致伸缩位移传感器，前端连接导向机构。主要技术指标
①工作频率：不低于5Hz；
②最大推力： 5000kN，最大拉力： 2500kN；
③活塞行程：500mm；
④采用Moog公司D633伺服阀；
⑤采用高精度油压传感器测量负荷；
⑥负荷测量范围：满量程的4%--100%；
⑦示值相对误差≤±1%；
⑧内置式磁致伸缩位移传感器测量作动器位移；
⑨分辨力0.01mm。
（2）1000kN水平伺服作动器：采用前法兰连接，安装在水平承载梁上，负荷传感器测力，内置磁致伸缩位移传感器，活塞杆端连接铰接体。主要技术指标：
①工作频率：不低于5Hz；
②最大推力：1000kN，最大拉力： 500kN；
③活塞行程：300mm；
④采用Moog公司D633伺服阀；
⑤采用轮辐式负荷传感器测量负荷；
⑥负荷测量范围：满量程的4%--100%；
⑦示值相对误差≤±1%；
⑧内置式磁致伸缩位移传感器测量作动器位移；
⑨分辨力0.01mm。
3.4电液伺服油源
电液伺服油源采用密闭集成形式，外形美观，噪音低，耐污染能力强。稳态流量输出不20L/min，额定工作压力26MPa，采用进口高压齿轮泵，带有风冷系统保证液压源可以长时间稳定工作。带有启动柜和操作台，可以通过计算机实现超载停机保护输出等操作。主要技术指标：
（1）稳态流量:不小于20 L/min；
（2）额定工作：压力不小于25MP；
（3）主供油油泵：意大利进口马祖奇高压齿轮泵；
（4）带有启动柜和操作台；
（5）可由控制系统计算机实现超载停机保护输出等操作。
3.5控制器部分
系统采用POP-M型多通道控制器同时控制2个作动器完成加载试验，控制器采用直接控制方式（即：工控机内部插卡方式）直接控制作动器工作，减少中间环节，提高可靠性。软件工作在Windows XP平台下，具有与数采系统的模拟或数字方式通讯的功能，便于实验数据的同步采集，配有与数采系统进行模拟或数字通讯的连接装置，以及与电控柜和传感器的连接线。主要技术指标：
（1）采用POP-M型多通道工控PC控制器，配备2块PDC2000测控卡，可以同时控制2个作动器完成试验；
（2）采用研华IPC-610型P4工控机；
（3）配备Windows XP环境下的工作软件；
（4）控制器具有内部测量信号的外部输出功能，可以实现控制器内部信号与外部数据信号的同步采集；
（5）控制参数可自行设置, 实现程序自动运行，可进行三角波、正弦波、梯波等低周循环及用户自行设计的各种组合波形试验，最高频率5Hz；
（6）控制器具备超载保护，任意设定位移点、负荷点的保护功能。
POP-M型多通道控制器的特点如下：
①全数字闭环控制，每个作动器都具有试验力、作动器活塞位移两个闭环控制回路，两种控制模式之间可在任何情况下平滑切换。
②具备智能用户可编程试验谱功能，恒速率试验力控制，恒速率位移控制，试验力保持试验等多种试验模式任意组合，可完成过零点的拉压循环试验，最大程度地满足了各类试验方法的要求。
③Windows环境，所有操作均由鼠标完成，软件终身免费升级。
④计算机屏幕显示各类试验数据，绘制时间-试验力，时间-位移，位移-试验力曲线。
⑤具有与国内外各种数据采集系统的模拟/数字接口，试验力和活塞位移可以实时地传输到数采系统，数采系统可以同步获得载荷和应变片测得的试样变形参数，保证了试验结果分析的可靠性。
⑥具有完整的安全保护装置：试验力超过最大试验力的5%时，过载保护，系统卸荷；任意活塞行程和任意负荷的保护设置，防止试验过程中损坏试样导致危险。
