浙江师范大学实验室建设与设备管理处

PAGEPAGE15大型仪器设备购置论证报告仪器设备名称疲劳试验机项目名称张嘉振博士科研启动经费项目负责人张嘉振填表日期2021年10月25日实验室建设与设备管理处制填表说明1．单价10万元及以上仪器设备的申购均需填写此表，并与申购计划一起上报有关部门。4．专家论证同意，经学院（部门）、项目经费管理部门签字并盖章后，报实验室建设与设备管理处网上公示一周无异议后实施。5．此表一式1份（如设备为进口设备，请提交2份）。设备名称中文疲劳试验机英文FatigueMachine规格型号MTSLandmark370.25申购数量1套现行单价人民币150万美元购置经费来源张嘉振博士科研启动经费运行经费来源张嘉振博士科研启动经费主要技术指标与功能高低温疲劳测试系统主要技术指标：二立柱高刚度载荷框架，载荷能力+/-250kN，采用一体化作动器技术，以保证精确的对中度和高刚度；载荷框架具有足够的试验空间，从载荷传感器下沿至作动缸活塞杆上沿(不包括对中环)之间，最大垂直工作空间不小于1620mm，最小垂直工作空间不大于240mm。载荷框架立柱间距不小于630mm。作动器载荷能力：+/-250kN，动态行程150mm。中央同轴安装LVDT式位移传感器，要求位移精度在量程范围2%～100%之间达到示值的±0.5%。载荷框架安装具有动态载荷能力为250kN的载荷传感器。静态载荷精度：在1%～100%量程范围内示值的±0.5%；动态载荷在1%～100%量程范围内精度达到示值的±2.0%。载荷传感器能够抵抗150%过载。控制器为VME架构全数字式控制器，内置专业的材料试验软件，具有不低于6K的闭环速率，以满足实时计算的要求。提供从低频0.01HZ~高频100Hz交变激励载荷；具有先进的自适应控制技术，配置动静踏步补偿，峰谷值补偿，峰值相位补偿等基本补偿软件。配置多功能应用软件，能够创建任意测试序列，包括任何命令生成与数据采集序列,并且所有的流程均可采用鼠标拖、拉式设置，试验流程可具有逻辑分支结构，图形化创建If-Else逻辑判断或者While循环等；配置有多种试验模板，可进行各种符合ASTM、ISO等测试标准的试验。所有提供的试验模板满足当前流程的材料试验标准，试验模板可以根据用户需要，通过图形化界面(无需编程)进行二次修改以满足定制化需要，所有变量、计算、试验流程和逻辑判断等均可以根据用户要求进行修改。配置超静音液压动力源，该液压动力源为全新理念的最新一代液压动力单元，采用专利特殊设计，是世界上最安静的节能型的油源，满负荷工作时一米噪音值仅为60分贝，比普通液压动力源低25分贝。如此低的噪音，一方面避免了对试验操作人员的健康损害，另一方面因其可以直接放在实验室内，减少了专用隔音油泵房的投资。采用液压助力夹具，夹持力可调，具有夹持压力显示功能，工作温度：-40℃～177℃,适用于平板或者圆柱形试验件，保证用于1mm～17mm厚度板形试样的夹持和直径φ7mm～φ19mm的圆形试样的夹持。高低温环境箱：温度范围：-40℃～200℃。用房情况地点面积辅助设施配备是否需改建落实情况31幢-1层20m2无否已落实管理和使用技术人员配备姓名职称专管或兼管是否使用过熟练程度是否需培训宫宁宁高级实验师专管是一般是赵元讲师兼管是熟练是李梦佳讲师兼管是熟练是姚友强讲师兼管是熟练是主要用途和适用学科范围主要针对金属、非金属、复合材料，包括金属基、陶瓷基等材料在常温、高温环境下的静态试验、疲劳试验的位移场/应变场等力学性能表征场数据研究的测量需求。疲劳测试系统能实现材料、结构在周期载荷作用下的变形和时效过程中的全场位移/应变等表征场数据自动监控与测量功能，以研究可靠性和失效机理。购置必要性先进性：高低温疲劳测试系统在试验测试精度、载荷框架及刚度、测试频率，试验数据准确性以及系统稳定性等参数方面在中国境内产品无法满足很多实验要求，需要采购具备此类功能的进口设备（如美国MTS系统公司的型号为Landmark370.25的高低温疲劳测试系统）。该类高低温疲劳测试系统在科学研究和教学方面有很突出的优势，设备精度高，长久使用稳定性好，比如美国MTS公司的疲劳试验机被广泛认同的全球第一品牌，其力学测试系统性能代表全球最高水平，其动态疲劳试验机具有高性能的、代表动态疲劳测试技术的最高科技水平，很多上世纪80年代进入中国的MTS力学试验机，仍使用至今，其产品在全球力学界处于接近垄断的地位。用户遍及如美国国家航空研究院，劳斯莱斯航空发动机研发中心力学测试中心，GE公司，波音公司等多家权威机构，每个实验室都拥有MTS数十台甚至上百台疲劳试验系统；在国内比如中航工业北京材料研究所，北京钢铁研究总院，上海交通大学力学中心以及上海交通大学空天学院，西安交通大学，中南大学力学测试中心，中国商飞集团技术研究院等多家单位均拥有MTS多台疲劳试验机。进口疲劳试验机如MTS公司的仪器在性能与高精度的测量是非常的符合学校教学和科研的需求。适用领域：Landmark370.25高低温疲劳测试系统，是一款综合的力学测试平台，通过搭配各种夹具和环境模拟设备，可以完成各种材料和结构件的静力和动态疲劳试验。可配备100kN规格的高性能作动缸，集成了最新全球最顶尖的电液伺服创新技术成果、以及全球最先进的FlexTest控制器和成熟可靠的MTS应用软件以及全套附件，可为材料及结构测试场合提供高精度、良好重复性的动静态测试。设备优越的性能、可靠的数据可极大程度加速产品的开发周期，为产品的成功应用提供有力的数据支持，能充分满足您目前和未来的所有静态和动态材料测试需要。Landmark370.25高低温疲劳测试系统功能描述： 静态力学试验（拉伸、压缩、及拉压试验等） 疲劳试验（低周疲劳试验，高周疲劳试验） 环境温度下的静力及疲劳试验（温度范围由夹具可承受温度范围和环境箱温度共同决定）用途：高低温疲劳测试系统适用于金属材料、混凝土材料、复合材料的各类静、动态力学性能试验，试验类型包括：拉伸、压缩、蠕变、松弛、弯曲等静态力学试验；低周疲劳、高周疲劳、模拟加载等动态疲劳试验；各类温度环境下的力学加载试验。设备内置多功能应用软件，能够创建任意测试序列，包括任何命令生成与数据采集序列；并配有多种试验模板，可进行各种符合ASTM、ISO等测试标准的试验。试验过程中，可在6KHZ闭环控制速率下以负荷、应变、位移三种闭环控制模式（不同控制模式间可进行平滑切换）对测试对象进行轴向加载（加载方式包括：正弦、方波、三角、斜波、保持、推进及数字谱形回放），同时以120KHz的频率对各载荷、位移等信号进行采集（数采方式包括：定时采集、峰/谷值采集、水平交叉采集、最大/最小值采集、循环/对数采集等），并根据试验数据生成专业的试验报告，以供进一步分析研究被测对象的静、动态特性。本校是否有同类设备、数量及不能共享的理由本校尚无同类设备安装场地满足条件（水、电、气等是否齐全）、安全保护措施落实情况、是否涉及放射源物品和剧毒品等危险性材料电源：380V，3相，36kW；220V,单相，5kW；使用无特别防护要求；不涉及放射源物品和剧毒品等危险性材料；国内外同类设备、品牌、规格、性能、技术指标、特色、附件、价格、售后服务、应用支持等的比较目前全球生产高性能动态疲劳测试系统的厂家主要有：MTS系统公司，Zwick公司和岛津公司，以及国产的时代公司等，MTS系统公司的疲劳测试系统被广泛认同的全球第一品牌，其动态疲劳测试系统具有行业最高性能，代表动态疲劳测试技术的最高科技水平。序号名称选型1选型2选型31制造商名称美国MTS系统公司德国Zwick济南时代试金公司2型号Landmark370.25HA-250PWSE2503原产地美国德国中国4公司介绍及品牌影响力MTS公司成立于1966年，在美国上市公司，其总部位于美国明尼苏达州，是全球最大最领先的高性能和高精度力学性能测试、模拟系统和传感器的制造商，是此领域的全球技术先驱，其力学测试系统性能代表全球最高水平。MTS公司拥有全球最先进的电液伺服以及传感器技术，目前拥有数百项专利技术，结合MTS多年的设计经验和加工工艺，按照全球最严格的标准进行研发制造及生产，保证了MTS每台产品的高品质和高可靠性，数据的高重复性与收敛性，在全球获得高度认可，为客户提供最权威的数据。德国Zwick公司是知名试验机制造商，提供业内最丰富的产品线，从螺杆驱动的电子万能测试系统，到电液伺服疲劳测试系统，冲击测试系统，流变测试系统，生物组织工程检测，再到结构试验和碰撞模拟系统等。济南时代试金试验机有限公司下辖检测仪器、焊接设备、试验机、仪器设备、调味品等五大产业的高科技企业。主导产品为电子万能试验机、液压万能试验机、大型专用试验机、动态试验系统、摩擦磨损试验机、液压压力试验机。5控制系统电液伺服核心控制器，采用第四代全数字化、模块化设计的控制器（为美国海军研发），控制器采用广泛应用于军事工业的VEM总线技术，MTS采用VME总线技术，具有优越的抗冲击、噪声低、带宽高等特点，所有控制通道（负荷、位移、应变）均具有32位全数字化波形发生器。全数字控制器具备122KHZ数据采集频率。控制器采用GBIP总线技术，闭环控制数据速率低，适用于一般的静力试验或低频疲劳试验，对于参数突变的动态高频疲劳试验不适用。控制器数采频率10KHZ。采用普通工业PCI控制模式，闭环控制速率为5KHZ，其原理为通过对被控过程进行在线辨识，利用过程参数估计值和事先规定的性能指标进行比较，在线综合调节器的控制参数，并实施控制器作用，以使性能指标趋于最优。但此技术不适用于高反映状态的动态疲劳试验。6液压动力源液压动力系统，MTS采用静音液压油源，系统噪音低，比传统HPU的噪音低达30dB(A)，可达60分贝，稳定性极好。可直接安装在实验室中，保护了试验者的身体健康，同时帮助用户省去了建设和管理独立泵房的成本，同时避免了了试验者被烫伤的风险。MTS通过具体的以下措施来实现静音：A将马达浸在油槽中并用特殊液体冷却B用吸音材料包裹整个集成系统并作吸音处理。液压动力源噪音高，长期使用有漏油现象，无特别的静音处理方案，需要单独建液压泵房，发热量高，噪音达70分贝，需要建立独立的油源泵房。无核心的液压源技术，采用组装生产模式，噪音高，兼容性差，稳定性不好，无安全及环保认证，噪音达73分贝，需要建立独立的油源房。7试验频率及伺服阀试验频率0-100HZ试验频率主要取决于电液伺服系统的整体搭配，如高刚度的载荷框架（MTS采用一体化作动梁技术，保证系统的高刚度），稳定度的液压动力源（具有自主专利技术，据了解二十多年前的MTS液压动力源目前在国内高校实验室还有运用），高频响的伺服阀以及高性能的蓄能器组。MTS采用独有的专利技术的252系列大流量高频响伺服阀，此款伺服阀是MTS专门为动态疲劳试验设计，在线性度、可重复性、延滞具有极好表现。试验频率0-80HZ采用美国MOOG普通工业761伺服阀，不适用于动态疲劳测试场合，固有频率低。试验频率0-75HZ采用MOOG公司761或者国内厂商生产的电液伺服阀，低频响，不能达到高频响的动态疲劳试验要求。8控制系统数据采集能力采集频率可达122KHZ采集频率10KHZ采集频率10KHZ9框架缸筒同心式一体化作动器梁，采用MTS专利技术的制造工艺，框架具备高度对中性和轴向、侧向刚度及卓越可靠性。液压锁紧和液压升降。结构采用无缝隙重型框架结构设计，焊接件结构，对中性能差。且不具备液压锁紧和液压升降，通过立柱升降，操作很不方便。试验机主机：两根立柱、底座、横梁构成封闭式框架结构。10传感器精度载荷：示值的±0.5%位移：±0.5%变形：示值的±0.5%载荷：示值的±0.5%位移：±1.0%变形：示值的±1.0%载荷：示值的±1.0%位移：±1.0%变形：示值的±1.0%11仪器稳定性设备易维护，据国内用户反映，保养费用极低，设备稳定性极好。MTS许多上世纪70年代末和八九十年代的试验机都使用至今，保持出色的高精度高稳定性状态。设备稳定性一般，精度低，有部分用户反映系统有漏油现象，维护较为复杂，维护周期长，维护成本高。国内动态疲劳试验机运用不多，长久使用稳定很差，据国内用户反映，其设备用上两年左右稳定性就极具降低。12补偿功能通过各种补偿功能，可优化控制，命令可以得到实时调整，使得得到的响应与目标信号匹配，专门用于动态疲劳测试。无此功能无此功能13自适应控制技术采用实时自适应控制系统，实时调节，直接改变控制器参数，使得系统输出与模型输出一致，保证闭环加载控制精度，适用于高精度的动态疲劳试验。静态自适应功能，无法满足动态疲劳测试高频响状态，不适用于动态疲劳实验。无此功能。14软件操作MTS软件为图形化界面，可采用图形化拖放操作创建试验流程。即只需鼠标拖放相应的指令图标即可创建试验流程。是非常智能化的模式，便于用户掌握，同时能大大减少试验流程创建的时间。用户希望用国标或自定义的试验方法来进行试验，这时MTS试验模板的优势就体现出来了：因为MTS开放了试验模板参数设置及试验流程，允许用户根据试验件的特性做相应参数的修正，或根据自定义的试验流程编辑试验模板，并可将此编辑另存为独立的试验模板。这样大大提高了试验的灵活性，使用户可以利用试验模版创建不同的试验标准甚至自己的试验标准。试验模板是固化的，用户即使只是做一个微小的修改，也必须有足够高的编程能力和足够多的精力来完全新建一个试验流程，软件操作复杂。软件功能相对落后，不能满足全面的材料测试标准。15认证美国国家联合实验室颁发的计量证书TUV,ETL等全面的液压稳定性和安全认证无无16国内用户数量数千家全球知名实验室均有MTS疲劳系统，在高性能动态疲劳测试领域。，MTS试验系统占据90%以上的市场份额。数百家上百家17售后服务在北京、上海、长春、西安、长春、济南、芜湖、成都等地设有售后服点，同时在上海总部设有常用备件仓库。多达30人的售后服务团队，所有MTS售后服务人员经过总部的专家的培训，并具有丰富的现场经验，为设备正常行运提供可靠的保证。售后服务热线便在第一时间获得的专业售后服务人员支持。由代理商运作，总部在上海，售后响应速度较慢，售后服务体系不完善。总公司在济南，在上海北京有办事处，在济南设有售后服务中心。18总结说明MTS是全球最大，技术最领先的力学性能测试与模拟系统供应商，公认的全球力学测试第一品牌。中国力学协会下设有MTS材料试验专业协作委员会，定期举行各种材料力学研讨交流会，是唯一在中国力学协会下设有分会的国外试验系统制造商。全球几乎所有重点研究实验室都应用了MTS高性能材料测试解决系统，系统稳定性极好，精度极高，可通过MTS试验系统获取全球可信度最高的试验数据。在全球有超过3500名员工，全球售后服务体系，在中国有专门的售后服务中心和技术支持中心，在广州设立专门的售后服务网点，售后服务及时。总部位于德国，在国内由上海的代理商运作，知名材料试验机生产厂家。设备用途广泛，但设备总体精度，稳定性一般，故障率较高，维护成本高。总部位于山东济南，中国知名的材料试验设备的公司。系统的设备各项精度指标，使用可靠性仍达不到与国外试验机指标。使用效益预测及风险分析Landmark370.25高低温疲劳测试系统，是一款综合的力学测试平台，通过搭配各种夹具和环境模拟设备，可以完成各种材料和结构件的静力和动态疲劳试验。可配备100kN规格的高性能作动缸，集成了最新全球最顶尖的电液伺服创新技术成果、以及全球最先进的FlexTest控制器和成熟可靠的MTS应用软件以及全套附件，可为材料及结构测试场合提供高精度、良好重复性的动静态测试。设备优越的性能、可靠的数据可极大程度加速产品的开发周期，为产品的成功应用提供有力的数据支持，能充分满足目前和未来的所有静态和动态材料测试需要。该系统适用于金属材料、混凝土材料、复合材料的各类静、动态力学性能试验，试验类型包括：拉伸、压缩、蠕变、松弛、弯曲等静态力学试验；低周疲劳、高周疲劳、模拟加载等动态疲劳试验；各类温度环境下的力学加载试验。设备内置多功能应用软件，并根据试验数据生成专业的试验报告，以供进一步分析研究被测对象的静、动态特性。进口疲劳试验机如MTS公司的仪器在性能与高精度的测量是非常的符合学校教学和科研的需求。开放共享实施方案和是否同意纳入学校共享平台根据教学与科学研究需要，本项目组申请购置Landmark370.25高低温疲劳测试系统，为充分发挥投资效益，本项目组特作以下郑重承诺：1、本台设备为本项目组开展科学研究和人才培养所必需。2、本项目组负责安排专职技术人员管理，并负责该设备的日常保养、维护工作，出现故障及时报修，确保软件正常运行