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“國之重器”引圍觀!十余家主流媒體走進交院技術集團參觀報道

發布日期:2022-03-07 作者: 點擊:

3月2日上午,光明日報、中國新聞社、河南廣播電視臺、大河報、鄭州電視臺等十余家國內主流媒體記者團走進河南交院工程技術集團,進行參觀采訪。

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吸引記者們前來參觀采訪的是公司這項重大科研成果——超大力值多功能力學試驗機。2月26日,“超大力值多功能力學試驗系統關鍵技術研究與裝備研發”科技成果評價會在公司召開,經專家評審,認定項目技術復雜、研制難度大、創新性強,整體達到國際先進水平,其中單作動器超大力值大位移精準加載控制技術達到國際領先水平。


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2月26日,“超大力值多功能力學試驗系統關鍵技術研究與裝備研發”科技成果評價會會議現場。


來到交院技術集團,記者們參觀了公司玄武巖纖維科技展廳、橋梁下部結構足尺缺陷綜合試驗基地、全耐候鋼結構足尺實驗場,近距離觀摩了力學試驗機??吹竭@些交通領域的高科技、大設備,記者們充滿了好奇,問題不斷。通過參觀了解,記者們對交通領域試驗檢測的工作有了更深的了解,后續記者們將撰寫新聞報道,以饗讀者。


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綠色高性能材料應用技術交通運輸行業研發中心主任邵景干向記者們介紹交院技術集團。

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十余家主流媒體記者參觀公司玄武巖纖維科技展廳、橋梁下部結構足尺缺陷綜合試驗基地、全耐候鋼結構足尺實驗場,近距離觀摩力學試驗機。


專業問題還沒搞懂?

“超大力值多功能力學試驗系統”十問十答,

保證給您講得明明白白!


01.什么叫超大力值多功能力學試驗系統?

超大力值多功能試驗系統是由大型橋梁支座壓剪試驗機、結構抗壓試驗機和彎曲試驗機集成一體的力學試驗系統。

超大力值多功能力學試驗系統有兩大特征。一是力值大,該系統校準試驗力值達到60MN(相當于6000噸力值),額定試驗力值為65MN,Z大力值達72MN,大于60MN的力值為超大力值,因此本系統為超大力值試驗系統。二是多功能,該系統的功能除一般的壓剪試驗機具有的豎向承載力(壓縮)、摩擦系數(雙剪)、轉動性能(轉角)檢測功能外,還有動剪試驗機具有的水平承載能力(單剪)以及柱式構件抗壓性能、梁式構件彎曲性能、節點試驗等功能,同時還可以用于建筑結構力學驗證試驗,因而本系統為多功能試驗系統。

經科學技術部西南信息中心查新中心查新,該系統采用的單缸大直徑作動器為目前國內外Z大的試驗機用作動器。因而稱為多功能,通過調研和查新,國內外也沒有發現功能如此之多試驗機的文獻記錄。


02.什么是壓剪試驗機?

壓剪試驗機是檢測產品或構件豎向力學性能和承受恒定豎向力時發生剪切變形的水平力學性能和轉角性能的試驗機。壓剪試驗機不同于普通的力學試驗機,它是在多種受力情況下檢測構件性能的功能試驗機。比如我們常見的萬能試驗機,都是軸心受壓或受拉,而支座在受壓的同時,還受到水平力的作用以及在垂直面內的轉動,因此支座的大部分性能都不能在普通的材料力學試驗機上進行,必須采用專門的用于支座檢測的壓剪試驗機方能檢測。


03.壓剪試驗機有哪些類型?

壓剪試驗機有雙剪試驗機和單剪試驗機兩種。早期的壓剪試驗機因受到資金和技術限制多為雙剪試驗機,該試驗機在進行支座剪試試驗時,需用兩個規格相同的支座同時進行檢測,且只能檢測支座單一方向的剪切試驗(我們知道,支座的變形實際上是雙向的)。而單剪試驗機可以在對支座施加豎向力的同時,讓支座在水平方向進行往復試驗,因此單剪試驗機主要用于減隔震支座和消能器的性能試驗。由于單剪改變了主機架的受力情況,也使得單剪試驗機要比雙剪試驗機復雜的多,造價也要高許多。


04.為什么要研發超大力值多功能力學性能系統?

超大力值多功能力學試驗系統的主體是一套支座檢測用的壓剪試驗機。

橋梁支座是連接橋梁上部結構和下部結構的關鍵傳力構件,其質量的好壞直接影響著橋梁的運營安全與運營壽命。隨著交通運輸事業的快速發展,大跨徑橋梁越來越多,橋梁支座的承受荷載也越來越大。目前我國用于支座檢測的壓剪試驗機多為20MN(相當于2000噸力值)以下的設備,20MN以上的壓剪試驗機卻寥寥無幾, 50MN以上的壓剪試驗機更是屈指可數,且這些試驗機的作動器均為多液壓缸結構。根據規范要求,20MN的試驗機僅能檢測設計承載力在12MN以下的盆式支座或球型支座,而現在的大型橋梁支座的設計承載力多在35MN~40MN之間,試驗力達60MN~72MN之間,不能進行足尺試驗,通常采用縮尺等效法進行檢驗,但這種非直接試驗會給橋梁安全帶來不確定性。因此研發超大力值壓剪試驗機意義重大。


05.你們研發超大力值多功能力學試驗機都做了哪些工作?

本項目于2019年由河南省交通運輸廳立項,匯聚多專業技術力量組成研發團隊,投入一千多萬元研發經費進行研發。項目組行程1萬多公里,足跡遍布北京、上海、吉林、河北、山東、河南、陜西、湖北、江蘇、廣東等地,調研了20多家生產企業、研究院所、高等院校、檢測機構,就加載方式擬定了單作動器、雙作動器、4作動器、5作動器等4種比對方案,舉辦了20多次論證會和研討會,Z終確定采用大液壓缸徑單作動器加載方案。

研發團隊對結構優化、建模分析、加工工藝、液壓系統、控制系統、設備安裝等都進行了充分的分析和研究,并提出了許多新的設計理念和發明創造,形成了一系列的研究成果:研制出了超大力值試驗系統;發表SCI/EI收錄等核心論文10余篇;申請專利50余項,形成了壓剪機專利族。本項目經第三方科技成果評價機構評價為整體達到國際先進水平,其中單作動器超大力值大位移精準加載控制技術達到國際領先水平。


06.本項目有哪些創新點?

(1)研發了單作動器力值Z大(65MN)、缸徑Z大(D:1750mm)、空間Z大(豎向空間1300mm,活塞行程1200mm)、功能Z多(拉、壓、單剪、雙剪、轉動、彎曲等)的試驗機。經國內外查新,未發現以上內容的文獻記錄。

(2)創新開發了多維柔性復變受力狀態下主機多向反力框架的剛度及模態分析技術,探明了主體結構變形規律,優化了拓樸結構,通過采取精準變形補償措施,解決了剪切試驗狀態下結構受力不均勻的難題,保障了高精度運行的穩定性,提高了設備的安全性和耐久性。

(3)在制造工藝方面,一是首次在大直徑活塞桿上采用了激光熔覆技術。激光熔覆技術是一種利用高能激光和冶金粉末材料對各類零件進行合金強化處理的新興技術,它替代傳統的電鍍工藝,采用合成的不銹鋼粉末,通過激光熔覆工藝,在活塞桿基體材料上熔覆一層不銹鋼復合層,從而顯著改善基體材料表面的耐磨、耐蝕等性能,在經過外圓磨削和拋光,活塞桿的表面粗糙度Ra0.4,公差精度f8級。液壓缸活塞桿表面不銹鋼粉末熔覆層有效厚度為0.5mm,硬度大于HRC53,耐腐蝕性能大于中性鹽霧試驗2000小時,比傳統電鍍的耐用性和可靠性有了很大提高。二是首次將鑄造技術應用于超大力值試驗機的底座、橫梁、壓板等關鍵大型受力件,以代替傳統的焊接件或鋼筋混凝土結構,達到構件尺寸小、節省鋼材料、廢鋼利用、綠色低碳環保。

(4)開發了大型特制螺紋立柱緊固鎖緊裝置,應用微接觸理論,結合超聲波的彈性波特性,從理論及有限元分析兩方面研究獲得了超聲波在螺紋連接件中傳播時透射波的能量與螺柱軸向力的變化規律,形成的技術研發成果,可實現對裝備連接結構中緊固鎖緊下底座與上橫梁的大型特制螺柱與螺母的連接狀態監測。

(5)采用了自主開發的數據采集卡和試驗控制軟件,實現了國產替代。


07.本項目取得了哪些研發成果?

研發團隊經過近3年的努力,主要完成以下成果:

(1)實體設備:研發成功了超大力值試驗機一套,系統額定壓力為28MPa,工作試驗力可達65MN,當工作壓力為25MPa時,工作試驗力為60 MN,系統Z大壓力31Mpa時,工作性能力可達72MN。

(2)論文發表:在國內外期刊上發表SCI/EI收錄等核心論文10余篇。

(3)專利申報:申報各種專利50余項。

(4)軟著申報:申請軟件著作權10余項。


08.經第三方評價結構評價,達到了什么水平?

2月26日下午,“超大力值多功能力學試驗系統關鍵技術研究與裝備研發”科技成果評價會在河南交院工程技術集團有限公司召開。由中國工程院院士、浙江大學教授楊華勇任組長,長征十一號運載火箭總設計師、清華大學首席科學家、研究員彭昆雅,河南省交通運輸廳二級巡視員、教授級高級工程師李強為副組長的專家團隊,對河南交院工程技術集團有限公司立項建設的科技成果進行了評價。

該項目在四個方面取得了突破,一是研制了超大力值壓、拉、雙剪、單剪、轉動力矩、擬靜力、60MN及20MN單雙剪等多功能于一體的試驗裝備;二是揭示了主體結構變形規律,建立了多維柔性復變受力狀態下主機多向反力框架的剛度及模態分析模型;三是發明了超大力值、大位移精準加載控制技術,突破了單作動器超大力值、大位移加載技術瓶頸,克服了多作動器協同控制難題;四是發明了大型專用螺紋多立柱緊固鎖緊裝置,研發了基于超聲波的螺紋預應力檢測技術,實現了緊固鎖緊連接狀態監測。

專家團隊認定:該項目技術復雜、研制難度大、創新性強,整體達到國際先進水平,其中單作動器超大力值大位移精準加載控制技術達到國際領先水平。


09.該項目有哪些后續研發計劃?

項目組在已有成果基礎上再接再勵,力爭在以下幾個方面實現突破:

(1)對于動態壓剪試驗,受到電氣負荷的限制影響,動態試驗頻率有待提高,在后續條件許可的情況下,研發提高動態剪切試驗頻率,擴展試驗機的檢測范圍。

(2)繼續進行超大力值傳感器的研發工作,克服量值傳遞的關鍵技術難題,力爭研制出100MN以上標準器或測力傳感器。

(3)對設備結構進一步優化,采用自行研制的100MN以上傳感器,研發出更高可靠性、更高精度、更大力值、世界領先的100MN以上的試驗機,成為國之重器。

(4)繼續深化研究,加強推廣應用,加快項目成果轉化效率和規模;申報河南省科學技術進步一等獎或河南省技術發明一等獎。


10.如何推進項目轉化與推廣?

(1)將研究成果應用于新產品的制造,目前已開始研發力值在70MN以上的單作動器試驗機,并在為100MN試驗機單作動器進行技術儲備。

(2)通過該項目成果轉化,3年內將形成10000kN~100000kN減隔震裝置檢測設備產業化示范基地,實現產值3億元,利稅3000萬元,并為我國檢測行業提供30多套檢測設備,3年內新增檢測費1.5億元,滿足國內減隔震支座10%以上市場需求,為我國大型橋梁支座及減隔震技術發展提供強有力的支撐。

(3)通過河南交院工程技術集團有限公司對社會進行檢測服務,年產值1000萬元以上。

(4)利用河南交通職業技術學院及河南交院工程技術集團有限公司科研平臺多的優勢,利用該設備進行科研工作,同時為省內外高校、科研機構提供大力值檢測服務。

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