[发明专利]一种大型三维物理模型动力扰动试验系统及方法

权利要求书

1.一种大型三维物理模型动力扰动试验系统，其特征在于：包括底座、防变形预应力加载框架组件、载荷施加组件、模型试样制备与运送组件及液压加载系统组件；所述防变形预应力加载框架组件及模型试样制备与运送组件均设置在底座上，所述载荷施加组件设置在防变形预应力加载框架组件上，所述载荷施加组件与液压加载系统组件相连，通过载荷施加组件与液压加载系统组件配合，对模型试样进行多面多点协同控制下的动力扰动。

2.根据权利要求1所述的一种大型三维物理模型动力扰动试验系统，其特征在于：所述防变形预应力加载框架组件包括中间框架、前端框架及后端框架，所述中间框架位于前端框架与后端框架之间；

所述中间框架采用多榀式口字型结构，每一榀的中间框架均由顶横梁、左立柱、右立柱及底横梁组成，且任意相邻的两榀中间框架均采用可拆装结构相连；在所述底横梁下表面安装有中间框架滑块，在所述底座上表面安装有框架导轨，通过中间框架滑块使中间框架在框架导轨上具有直线移动自由度；所述中间框架的口字型内腔为模型试样加载腔；

所述前端框架包括左反力竖梁、右反力竖梁、反力横梁及反力横梁支座；所述左反力竖梁和右反力竖梁对称固装在反力横梁上，所述反力横梁支座固连在反力横梁下表面，在反力横梁支座下表面安装有前端框架滑块，通过前端框架滑块使前端框架在框架导轨上具有直线移动自由度；在所述反力横梁的中部梁体上开设有一个通孔，该通孔作为模型试样开凿孔，且模型试样开凿孔与模型试样加载腔正对；在所述左反力竖梁及右反力竖梁底端与底座之间均连接有前端框架驱动液压缸，且前端框架驱动液压缸与框架导轨相平行；

所述后端框架包括左支撑竖梁、右支撑竖梁、支撑横梁及支撑横梁支座；所述左支撑竖梁和右支撑竖梁对称固装在支撑横梁上，所述支撑横梁支座固连在支撑横梁下表面，在支撑横梁支座下表面安装有后端框架滑块，通过后端框架滑块使后端框架在框架导轨上具有直线移动自由度；在所述左支撑竖梁及右支撑竖梁底端与中间框架底横梁之间均连接有中后端框架驱动液压缸，且中后端框架驱动液压缸与框架导轨相平行；

在所述左反力竖梁与左支撑竖梁之间、在右反力竖梁与右支撑竖梁之间、反力横梁与支撑横梁之间均通过预应力拉杆相连，在所述顶横梁、左立柱、右立柱及底横梁上均开设有拉杆通过孔；通过对预应力拉杆施加预紧力，实现中间框架、前端框架及后端框架之间的预应力锁紧。

3.根据权利要求2所述的一种大型三维物理模型动力扰动试验系统，其特征在于：所述载荷施加组件包括第一水平作动器组、第二水平作动器组、第三水平作动器组及竖直作动器组；所述第一水平作动器组设置在中间框架的左立柱内侧面，所述第二水平作动器组设置在中间框架的右立柱内侧面，所述第三水平作动器组设置在后端框架的支撑横梁内侧面，所述竖直作动器组设置在中间框架的顶横梁下表面；所述第一水平作动器组、第二水平作动器组、第三水平作动器组及竖直作动器组内均包含有若干均布设置且结构相同的单体作动器；所述单体作动器包括反力液压缸、矩形加载板及磁致伸缩位移传感器；所述反力液压缸通过缸筒固连在框架上，所述矩形加载板垂直固装在反力液压缸的活塞杆顶端，在矩形加载板上开设有声发射探头布设孔；所述磁致伸缩位移传感器连接在反力液压缸缸筒与矩形加载板之间。