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    Colonne résonnante

Colonne résonnante

  • Polyvalent
  • Compact et facile à installer
  • Haute résolution et précision

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 C'est un système polyvalent qui combine la colonne résonante et les tests de cisaillement en torsion en un seul appareil pratique pour évaluer le module de cisaillement et le rapport d'amortissement. 


Il comprend :

  • le moteur entraîné par le courant qui applique une charge de torsion à l'échantillon
  • une série de transducteurs avec conditionnement du signal
  • cellule et système de contrôle électro-pneumatique de la contre-pression
  • enregistreur de données

Comment cela fonctionne-t-il ?

  • Un spécimen de sol cylindrique est retenu à la base et excité dynamiquement au sommet au moyen d'un moteur électrique générant des forces de torsion par l'intermédiaire de huit bobines d'entraînement encerclant quatre aimants fixés à une plaque d'entraînement à des fréquences pouvant atteindre 300 Hz
  • Le mode fondamental de vibration est déterminé à partir de l'amplitude maximale du mouvement. Selon la norme d'essai ASTM D4015, la fréquence de résonance, la vitesse de l'onde de cisaillement et le module de l'onde de cisaillement sont calculés en utilisant la théorie de l'élasticité.
  • La contrainte de cisaillement correspondante est évaluée à partir de l'amplitude du mouvement. L'amortissement du matériau peut être déterminé à partir de la largeur de bande à mi-puissance ou à partir d'une courbe de décroissance à vibration libre, qui est générée en coupant l'alimentation électrique.
  • Dans l'essai de cisaillement en torsion, l'échantillon de sol est déformé de manière cyclique à basse fréquence (10 Hz maximum),tout en surveillant en permanence le couple et la déformation.
  • À partir des courbes couple-déformation, on obtient une relation entre la contrainte de cisaillement moyenne et la déformation de cisaillement moyenne, qui fournit à son tour le module de cisaillement et le rapport d'amortissement.

Le système se compose des éléments suivants :

CELLULE TRIAXIALE
Cellule en acier inoxydable avec un cylindre transparent en acrylique de 170 mm de diamètre intérieur x 200 mm de diamètre extérieur, comprenant des canaux pour les drainages inférieur et supérieur ; cadre flottant interne pour le montage du moteur électrique qui applique la charge de torsion. Accessoires d'essai pour les éprouvettes de 50 mm (ou 38 mm sur demande) de diamètre. N°2 kit de barres d'étalonnage + n°1 poids d'étalonnage.

BOÎTE DE COMMANDE PRINCIPALE, PC LAPTOP ET LOGICIELS
L'unité compacte connectée au PC portable contient tous les dispositifs de commande, d'alimentation électrique ainsi que les dispositifs électriques et pneumatiques. Ce système contient également des actionneurs pneumatiques (convertisseurs I/P) et des équipements d'amplification. Écran tactile couleur haute résolution de 7" pour la surveillance de la cellule et de la pression interstitielle.

SENSORS
Le kit de capteurs contient un transducteur LVDT axial, un appareil de changement de volume, trois transducteurs de pression, deux capteurs de déplacement à courants de Foucault avec positionnement motorisé de haute précision des capteurs de proximité, un accéléromètre MEMS à faible bruit.

Le système complet comprend un PC de haute qualité fourni avec un logiciel Windows intuitif préinstallé qui vous permet d'effectuer à la fois des tests de colonne résonante et de cisaillement en torsion. 
Les étapes du test sont les suivantes :

SATURATION
Une augmentation progressive de la pression cellulaire et de la contre-pression est appliquée pour provoquer la dissolution de l'air et la saturation complète de l'échantillon. Toutes les lectures de pression sont affichées en temps réel sur un écran couleur haute résolution intuitif.

CONSOLIDATION ISOTROPIQUE
La pression de confinement est appliquée par le biais de la pression cellulaire jusqu'à ce que le sol soit consolidé, c'est-à-dire lorsque la pression des pores est dissipée et que la variation de volume est négligeable. Le spécimen de sol est retenu dans la partie inférieure et excité dynamiquement dans la partie supérieure.

FRÉQUENCE DE RÉSONANCE
Les fréquences jusqu'à 300 Hz sont augmentées automatiquement en mode "steady-state" par étapes (RC discrete) ou en continu (RC chirp),ou en mode "free-decay" par une fréquence initiale seulement. Comme la fréquence du signal d'entrée varie, la réponse dynamique de l'échantillon entraîne une variation de l'amplitude du mouvement. Le module de cisaillement sécant G est déterminé par la fréquence de résonance.
Le rapport d'amortissement D peut être évalué par deux méthodes :
Dans le domaine fréquentiel, à partir de la réponse fréquentielle complète de l'échantillon de sol (largeur de bande à demi-puissance)
Dans le domaine temporel, à partir de la courbe de décroissance en vibration libre qui est générée par l'arrêt de la puissance motrice (méthode de décrément logarithmique).

CISAILLEMENT EN TORSION
La technique utilisée est la rotation torsionnelle d'entrée par un courant sinusoïdal appliqué aux bobines.
Application d'un couple cyclique en cisaillement de torsion.


Caractéristiques principales

  • Versatile: La colonne résonante et les dispositifs de cisaillement en torsion cyclique sont combinés en un seul dispositif vous permettant de déterminer les éléments suivants:
  • RC : rapport d'amortissement à partir d'une bande passante de demi-puissance, de données de vibration libre et de bruit blanc
  • TSS : rapport d'amortissement à partir de boucles d'hystérésis
  • Compact et facile à installer : la cellule est composée d'une cellule externe et d'une cellule interne, toutes deux supportant simultanément l'entraînement magnétique. En connectant l'ordinateur portable fourni à l'unité compacte, l'utilisateur peut accéder à toutes les commandes, à l'alimentation ainsi qu'aux dispositifs électriques et pneumatiques.
  • Conception robuste et durable : la construction robuste minimise les pertes et permet d'obtenir une réponse en fréquence constante. La cellule de base en acier inoxydable avec cylindre transparent en acrylique ne rouille pas et ne se corrode pas, ce qui prolonge la vie de votre équipement.
  • Interface utilisateur graphique (GUI) conviviale: Le PC portable de haute qualité fourni avec un logiciel intuitif préinstallé sous Windows vous permet d'effectuer différentes étapes : saturation, consolidation isotrope, fréquence de résonance et cisaillement en torsion. L'écran tactile couleur de 7 pouces avec affichage haute résolution permet de contrôler facilement la pression cellulaire, dorsale et interstitielle.
  • Efficacité et gain de temps: Le logiciel utilise la "méthode Chirp" pour modifier en permanence la fréquence appliquée à l'échantillon. Cette méthode ne présente aucun saut lors du passage d'une fréquence à l'autre, ce qui améliore la résolution de la mesure de contrainte et raccourcit la durée des tests.
  • Saturation facile: un drainage supérieur supplémentaire est inclus pour garantir une saturation correcte de l'échantillon.
  • Haute résolution et précision: Les capteurs de proximité sont montés sur le système de positionnement automatisé qui les place automatiquement dans la meilleure position de mesure après saturation et consolidation, éliminant le besoin de tout ajustement manuel pendant le test.

Normes

  • ASTM D4015

Spécifications techniques

  • Couple maximal: 1,5 Nm
  • Déformation angulaire maximale : 10°
  • Capsule et contre-pression maximales : 1 MPa.
  • 10 canaux unité de conditionnement du signal
  • Commission d'acquisition de données et de génération de signaux de l'USB
  • Deux convertisseurs électro-pneumatiques pour la cellule et la contre-pression
  • Fréquence d'excitation : Dynamique (RC) 1-300 Hz ; cyclique (TS) de 0 à 50 Hz maximum
  • Dimension : Boîte de contrôle 51x45 x 35 cm (h x l x p) ; cellule 55 cm x 27 cm (h x diam.)
  • Poids : environ 50 kg