GDS三轴仪
根据力学试验原理,假定一土体保持平衡状态,则其中某一点必有三种作用于互相垂直面上的应力。如从上体中切出一小立方体,如图“主应力与主应力面”所示,图中平行于X、Y、Z三个方向的力,分别称为大主应力σ1、中主应力σ2、小主应力σ3。与三个主应力垂直的作用面分别称为大主应力面、中主应力面和小主应力面。三个主应力值的大小为σ1>σ2>σ3,且互相垂直,主应力面上只有法向应力,无剪应力。这种应力状态,可以在室内用一个立方体试样进行模拟。如图“刚性板结构的真三轴仪示意图”所示,利用六块可以互相移动的刚性板,分别施加σ1、σ2、σ3力于试样,使之达到破坏,并测定试样三个方向的变形和体积变化,这种试验称为真三轴试验。
中文名
GDS三轴仪
原理
力学试验原理
优点
应用范围较广
试验类型
应力路径试验
快速
导航
动三轴仪
什么是三轴试验
三轴试验原理
真三轴试验所施加的应力和所测得的强度参数以及变形参数能较真实地反映实际情况。然而这种试验的仪器构造复杂、操作麻烦。除了作研究用外,很少被岩土工程师用于实际的工程勘察设计。
许多土工问题如土坡、路堤、挡土墙、码头等均属于平面问题,在设计上作为平面应变状态处理,即只考虑σ1和σ3。在一些特殊情况下,如油罐基础,常按轴对称问题处理,即σ2=σ3。三轴试验就是使试样在轴对称的应力状态下进行试验。由于三轴试验比真三轴试验简单方便,因此得到了广泛应用。
主应力与主应力面
三轴试验类型
三轴试验的主要用途是测定土的强度和应力应变有关参数。也常用来测定土的静止侧压力系数Ko、消散系数Cv、渗透系统K等。三轴试验主要有以下几种类型:
1、强度试验
用三轴试验测定土的强度参数,有几种不同方法。根据试验过程中排水条件,通常可分为不固结不排水剪(UU)、固结不排水剪(CU)和固结排水剪(CD)。试验方法的选择,要根据设计要求、土的性质、施工速度、工程运用条件等而定。
2、应力路径试验
前述三种常规试验方法的UU试验、CU试验和CD试验是用同一种加荷方式,在不同排水条件下进行的。如用不同的加荷方式,在不同排水条件下进行试验,则称为应力路径试验。
应力路径是模拟土体在实际施工或运行过程中的应力变化,对试样进行加荷减荷的试验程序。这种应力状态变化是以岩石的加荷过程中土体内某平面上应力变化的轨迹来表明应力增长或减小的路径。不同的加荷方式有不同的应力路径。
3、三轴静止侧压力系数Ko试验
在天然土层或人工填土中的任何一点,水平有效应力σ,h一般不等于垂直有效应力σ,v。这两种应力之比称为侧压力系数或侧应力比,即:Ko=σ,h/σ,v。Ko的最小值相当于土体破坏时的应力比,以Kf表示。工程中,设计者所需要的是静止侧压力系数,即土体在垂直应力作用下,无侧向变形的静止侧压力系数,以Ko表示。
Ko试验是假定土体各向同性均匀一致,应力σ与应变ε呈线性关系,其比值σ/ε即为弹性模量E。
4、孔隙压力消散试验
孔隙压力消散试验是测定试样施加作用力后,试样中产生的孔隙压力在排水条件下随时间而消散的过程。根据这种试验可测得土的固结系数Cv(也称消散系数)和体积压缩系数mv。
5、三轴渗透试验
三轴渗透试验,利用三轴仪按常规不排水剪试验方法安装好试样,对试样施加有效围压σ3,使水在一定压力差作用下通过试样流出,保持稳定流量Q,测定土的渗透系数。对同一试样,可以施加不同围压σ3,使之达到固结排水稳定后,分别测定其渗透系数k。
三轴试验优缺点
三轴试验的优点是:应用范围较广,可用以测定土的强度参数、应力变形参数、土的消散系数、静止侧压力系数及渗透系数等。适用于各种土类,如原状土、重塑土的黏性土及砂砾等;在测定强度方面与直接剪切试验比较,其优点是试样的剪切面不是固定的,面是沿最弱的面产生剪切;对于有结构面的土,如裂缝土,它能较真实地反映土的应力应变特征;在试验方法方面,可以根据工程设计的施工和运用条件控制排水,测定孔隙压力,较可靠地测定试验过程中试样的体积变化(包括饱和式样和非饱和试样)。可以模拟工程现场的应力状态,施加主应力及加荷路径。在试样饱和方面,可以施加反压力或CO2气体,使试样达到完全饱和状态。此外,在孔隙压力消散试验、渗透试验方面,试样可以在近乎实际的应力状态(如各向均等应力、各向不等应力)条件下进行试验。许多实际工程的资料表明,用三轴试验所测定的强度参数c、Φ,静止侧压力系数Ko,孔隙压力消散系数Cv及渗透系数k比其他试验方法所测得的计算参数更为合理、可靠,能较真实地反映土的特质。
三轴试验的不足之处是:试验过程中施加的应力是轴对称的,即σ2=σ3;而大多数的实际工程则是近似平面问题,如土石坝、路堤、挡土墙、隧道、房屋基础等,因而与实际的应力状态有差别,其中主应力(σ2)不能变化,不能模拟平面应变条件,主应力方向不能逐渐改变。试样的末端如不采取减少摩擦的措施,则受到约束,从而影响应力、应变、体积变化及孔隙压力直剪的关系。
三轴试验的应用不足之处是试验操作复杂、费时,需要有试验技术熟练的人员操作。因而试验结果的质量与试验人员的技术水平有很大关系。仪器设备较直剪仪或固结仪复杂且费用较高,试验要求较多的试样。
对于许多实用目的而言,三轴试验的优点远大于其缺点。根据许多工程实例,一些重要的工程问题中,试验室试验结果和现场稳定性探测之间的关系都能很好的符合。
动三轴仪
什么是动三轴试验
土工建筑物及其地基,除了承受静荷载作用外,有时还会受到动荷载的作用,如地震引起的地震荷载,车辆及机器振动引起的振动荷载,爆炸引起的爆震荷载等,相对地说,静荷载及其在土体中引起的静应力的大小及作用方向是不随作用的时间而变化的,动荷载及其在土体中引起的动应力的大小及作用方向则是随着作用的时间而变化的。这种变化,有的属于随机波,如地震引起的地震应力;有的则类似于正弦波,如往复式机器引起的振动;有的则为瞬时作用的脉冲型震动。如煤震在土体中引起的应力。
人们在评估动荷载作用下土工建筑物及其地基的稳定性和变形时,需掌握和了解有关土料的动力工程性质,诸如土的动强度特性、液化特性和动应力应变特性等。为了尽可能正确地了解各种土料的这些性质,除了在现场进行某些原位测试外,还需在室内进行各种动力试验,如动三轴试验、动扭剪三轴试验、动单剪试验、振动台试验和共振柱三轴试验等。
动应力作用下土的力学性状与动剪应变幅γ的关系大致如下:
γ≤10-5为弹性阶段;γ=10-5-10-4为弹性向塑性的过渡阶段;γ=10-4-2х10-2为弹塑性阶段;γ>2х10-2为塑性变形阶段。
通常所说的小应变指γ≤10-5;中等应变为γ=10-5-10-3;大应变指γ=10-3-2х10-2;破坏应变指γ≥2х10-2。
当γ>10-3时,由于往返加荷,土的特性会发生较大的变化,饱和土的孔隙水压力会发生变化,干土或非饱和土则会发生体积变化。
共振柱试验适用于γ=10-5-10-3;动三轴、动单剪、动扭剪及振动台试验则适用于γ=10-4-10-1。
研究型动三轴仪
动三轴仪一般由三轴压力室、轴向及侧向加压系数、测量、记录和监视系统等主要部分组成。可按试样尺寸、激振方式及受力方式等分类如下:
(1)按照试样尺寸分类,可分为小型动三轴仪、中型动三轴仪及大型动三轴仪。
(2)按激振方式分类,分为惯性力式动三轴仪、电磁式动三轴仪、电液伺服式动三轴仪、电气式动三轴仪、摆式加荷动三轴仪。
(3)按接受力方式分类,可分为单向激振式动三轴、双向激振式动三轴、振动扭剪三轴仪、共振柱仪、平面应变动三轴仪。
英国GDS动三轴仪国内使用最多,南京工业大学、东南大学、中南大学及中科院成都山地灾害与环境研究所等30多家岩土科研单位在使用GDS动三轴。代表型号为:
电机控制的动三轴仪
电机控制的动三轴仪将三轴压力室和动力驱动器合为一体,从压力室底座施加轴向力和轴向变形。压力室由装有马达驱动的基座螺旋传动。当没有选择径向动力驱动器时,通过平衡锤消除动态试验对恒定围压的影响。系统由在MS Windows中运行的GDSLAB软件来控制。任一循环的数据都可以实时记录和显示出来。
动三轴仪有2Hz、5Hz及10Hz等版本,其中10Hz系统可实现双向振动三轴试验。 https://t.cn/RC4OzyP

第三代哈弗H6的机械素质更出色,智能配置实用性更强,给人感觉就像从小霸王升级到了任天堂……

中国汽车工业真正意义上起步于20世纪90年代,与西方一百余年的汽车工业史相比稍显稚嫩,因此很长时间以来一直扮演追赶者的角色,在三大件等传统机械层面存在不少短板。幸而,中国汽车从未放弃努力,一直寻求向上突破。

哈弗H6就扮演着这样角色。尤其是长城凝聚全部资源和力量打造的第三代哈弗H6,不仅补齐了中国汽车在机械素质方面的短板,同时创造了一个特殊的长板——智能化,令合资品牌难以望其项背。

动力系统挺直腰杆
第三代哈弗H6配备了蜂巢易创最新开发的1.5 GDIT EVO发动机,代号为4B15A,满足国六B排放标准,最大功率124kW(169马力),最大扭矩285Nm——可从1400转持续到3600转,比老款车型更宽,更持久。同时,新机型采用全新涡轮增压器,低速响应性提高了10%。

这使得第三代H6的动力响应更迅速,储备更充足。通常来说,1.5T的车型在中低速的加速能力不错,而到80km/h之上就会比较乏力。因此在试驾过程中,笔者多次测试它的中段再加速能力,以观其效——在100km/h时深踩油门第三代哈弗H6依然能提供不错的加速感,这对于一台排气量为1.5升的涡轮增压发动机来说难能可贵。

此外,长城方面称新机型应用了进气连续可变气门升程技术、350bar顶置直喷喷油系统、缸盖集成排气歧管技术、双可变气门正时技术、电控增压器技术、缸体缸盖分流冷却技术、可变排量机油泵等等,使得发动机热效率达到38%,燃油经济性提升了14.5%。不过由于此次试驾时间有限,笔者未能就油耗进行测试,日后有机会我们将进行全面体验,看油耗是否会有惊喜。

如果说发动机是动力系统的大脑,则变速器就可以说是左膀右臂。出色的动力需要卓越的变速箱来传递,如果变速箱不给力,任性的使用一票否决权,再给力的发动机都只能干瞪眼。

第三代哈弗H6搭载了蜂巢易创开发的第二代7DCT变速器,系统压力控制精度更高,换档响应时间小于150ms,综合传动效率达到95.6%,而且可承受的最大扭矩达到450Nm,远高于H6发动机的285Nm最大扭矩,有足够的安全冗余。

长城的DCT变速器装车已超百万台,故障率很低,这主要受益于长城的设计理念。第三代哈弗H6搭载的这台变速器也继承了长城DCT的稳健路线。

DCT之所以能在十几年时间内快速普及,很重要的原因就是其拥有出色的传动效率和极快的换挡速度。但是这两项同时做到极致并不容易,很多时候要牺牲稳定性和寿命。

稳定性差,这对于正在向上突破的长城来说是不可接受的。因此,长城并没有采取合资车型那种激进的策略,而是做了一些取舍。第三代H6变速器主要保留了DCT传动效率高的优势,而对于换档速度则并没有极力压榨,以此换取更平顺的体验和更长久的寿命。

通过试驾能感觉到,第三代哈弗H6的换档速度和爱信6AT相当,但是得益于离合器片的硬连接,在加速时动力衔接更快,因此其整体提速感受优于6AT所能提供的体验。

不仅在技术上追求突破,更在策略上不断优化,这就是长城的智慧,也是H6能畅销十年热度不减的重要原因吧。

柠檬亮剑,第三代H6底盘质变
第三代哈弗H6基于长城耗资百亿打造的柠檬平台设计研发。长城柠檬平台由全球8大研发中心协同开发,主要特性包括:模块化、智能化、轻量化,高能效、高品质,高安全——满足全球最严苛碰撞标准的安全验证,适配全球法规。

对于消费者来说,最大的意义在于,可以用A级车的价格获得媲美C级车的享受。柠檬平台是可扩展的模块化平台,可调整轴距和轮距,兼容生产A级至C级车。这意味着,在机械素质层面,第三代H6接近自家C级车的标准,这就是模块化平台的魅力。

为何长城肯把C级车的标准下放给A级车H6使用呢?长城是企业,并非慈善机构,它肯这样做,自有其道理。

长城开发柠檬平台很重要的一个原因就是,控制成本。对于车企而言,控制成本主要有两种方式,一种是在原料和工序上做文章,一种是利用范围经济和规模经济的原理,降低边际成本。显然,长城走的是第二条路。

对于长城而言,柠檬平台的开发费用是沉没成本,平台本身已经无法逆转成为现金,最合理的决策方式便是,充分的利用这一平台,衍生更多的车型,生产更多的数量,尽最大努力平摊开发费用,降低边际成本,以实现利润最大化。

这就是长城愿意用更高级的标准来生产A级车的原因。不仅自己可以降低成本,消费者也能得到更多实惠,这反过来会近一步促进规模效应发挥,成本近一步降低……长城这样的策略可以促成一个良性循环,这步棋很高。

从试驾体验来看,第三代哈弗H6的底盘整体性显著优于上一代车型,走坑洼路面和过减速带,底盘与车身步调一致、紧密跟随,这令人觉得到车辆更容易控制,更听话,不会像有些SUV给人开船的感觉。同时第三代哈弗H6的重心变低,底盘支撑性变强,急转弯变线更有信心。

不过,它毕竟是一辆SUV,因此转向系统依然保留着SUV的调校风格。官方称第三代哈弗H6的转向精度提升了11%,在实际驾驶中感受到,它的路感并不是十分清晰的调校路线,而是会把路面信息模糊处理。这会在一定程度上提升舒适性,但是对于第三代H6来说,动力和底盘运动风格更明显,因此笔者希望长城方面后期可以增加大尺寸运动轮毂供消费者选择,一来能让路感更运动,二来也让新车的视觉效果更棒。

智能化长板主动出击

如果说三大件让第三代H6补齐此前与合资车相比的短板,那么智能化就是其绝对的长处了,合资品牌无出其右者。

前面我们提到,柠檬平台的特性之一便是智能化,它在底层设计上就充分考虑了数字智能扩展性,兼容千兆以太网+5G,令整车可以实现更多可能。

这种平台级别的智能化设计令第三代H6成为全球首款支持整车FOTA升级的燃油SUV,能够实现智能系统、动力、智能驾驶等所有程序共计40余模块、上千项功能的智能升级。

毫无疑问,长城工程师一定会根据大数据反馈,不断升级优化软件控制策略,无论是发动机还是变速器,效率和匹配程度都会随着时间的流逝而不断进化。整车FOTA功能可以令已售车辆自动进化,充分享受长城工程师的最新努力成果。

这是合资品牌做不到的,因为线下升级成本巨大,除非有缺陷需要召回或统一修复,否则他们是不会实施大规模升级的。

另外,在辅助驾驶方面,第三代哈弗H6也走在了时代前列。其搭载了最新的 Mobile eye Q4自动驾驶芯片,同时还具备14雷达+6摄像头,从而确保智能驾驶技术精确性及实用性显著提升。

举例说,现在市售不少“L2”的燃油车型可以实现ACC功能,但是车道保持功能是不提供的。这是因为,ACC可以通过低成本的声波雷达来实现,而车道保持则必须通过视觉计算来实现,而这对芯片的计算能力提出了非常高的要求,会大幅增加成本。

第三代H6的Mobile eye Q4可以提供每秒超过万亿次TOPS浮点运算能力,令更高级的功能辅助驾驶功能得以顺利实现。同时,因为视觉传感器利用环境反射光来采集信息,几乎等同于实时传输数据,而超声波雷达、毫米波雷达等采集信息依靠声波返回的信息进行数据处理,而声波在空气中的传输速度仅为340m/s,与光速传播相去甚远,这也使得第三代哈弗H6的辅助驾驶响应更迅速,实用性更强,给人感觉就像从小霸王升级到了任天堂……

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