试验环境

试验环境（共11篇）

试验环境 篇1

由于政治、经济等因素,在国防工业领域中,发展虚拟试验的理论与技术变得越来越重要。虚拟试验是在计算机仿真环境下进行的,将武器装备数字化、模型化后,在数字化产品上所开展的试验工作[1]。它为武器装备的性能测试、试验、战术指标考核、综合性能评估和开发提供了一种新的途径,是国防科技工业领域中的一项关键技术及军工产品的一项重要试验手段。

1 研究背景

基于虚拟试验样机的试验验证技术在军事上的应用研究起于1983年美国陆军与美国国防部高级项目研究计划局(DARPA)共同制定的一项合作计划,即SIMNET研究计划[2]。该系统的目标是开发一个供军事训练用的、低成本的分布式虚拟试验验证环境,它的发展为虚拟试验验证技术的发展奠定了基础[3,4]。

经过数十年的发展,国外在虚拟试验验证支撑平台、验证模型体系、导弹总体性能验证方法等方面,取得了一系列的理论和实践成果,并形成了若干典型的应用系统。例如:

(1)美国国防部正在通过基础计划2010工程开放的“试验与训练使能体系结构”TENA(Test&Training Enabling Architecture)。

(2)美国陆军开发的虚拟试验场VPG[5,6](Virtual Proving Ground)。

国内在虚拟试验领域的研究起步较晚,目前该领域主要的研究方向集中在虚拟试验体系框架和平台研究、分布式仿真系统研究,虚拟现实技术研究、实时仿真技术研究和半实物仿真技术研究等方面。例如虚拟试验领域中的实时仿真技术研究。

2 大规模虚拟试验局域网技术

大规模虚拟试验中往往采用多种网络和操作系统,在这样的环境中需要考虑各网络之间数据传输延迟的不同。本文主要研究虚拟试验支撑平台的基础网络设施部分。从而搭建了分层虚拟试验环境。

虚拟试验系统中网络传输的应用数据一般大致可以分为状态信息和控制信息两大类[7]。状态信息主要用于更新各试验对象的状态(如位置),控制信息主要用于控制试验系统行为(如启动、停止等)。状态信息传输一般非常频繁,并且可能是同时向多个节点传输,同时为了使对象状态切换的平滑,也需要较好的实时性。但如果其中不包含影响分布式试验性能的关键信息,如果丢失的数据包中的状态信息可由下一个到达的数据包更新,则可以允许个别丢包的情况发生,即传输的可靠性要求不是十分苛刻。相对于状态信息,控制信息传输一般频率较低,数据量也不大,但其传输的可靠性要求极高,不允许数据包的丢失,否则有可能导致试验系统的行为控制出现错误,严重影响试验的精度。同时,其实时性要求较状态信息低,只要不出现明显的延迟即可,而且其一般都是点对点的传输。

3 基于虚拟共享内存机制的分层试验环境

将各种实时网络技术引入大规模虚拟试验系统后,需要屏蔽网络的差异,为试验提供统一的支撑环境。这就需要基于统一的中间件接口方式和实现机制,并针对不同网络的特点予以实现;针对不同网络互连,需要在中间件层提供网关支持。

3.1 虚拟试验支撑中间件思想

通过试验系统软件基础平台在数据通信和任务调度方面的要求以及现有的中间件技术,我们设计和实现了一个试验支撑中间件。通过支撑中间件为整个试验系统提供了一个可靠通用的实时数据传输平台。

在虚拟试验系统中,试验支撑环境担负网络数据实时传输和对通信任务的调度管理。主要提供以下两种服务:

(1)为系统提供一个透明统一的实时数据传输服务。

(2)为系统提供时间驱动和事件驱动相结合的分布通信任务调度机制。

3.2 分层实验环境与非分层环境的比较

在传通的虚拟试验中主要采用基于以太网的单一的运行支撑环境(RTI)。对于纯虚拟模型试验,这种方式能够较好的实施。但对于有实物模型或半实物模型参与的仿真系统,由于实物模型对系统的实时性要求较高。另外,有一些计算模型对系统的实时性要求也比较高,还有一些模型之间交互比较频繁,传输的数据量较大,传通虚拟试验已经不能满足上述情况的实时性要求。于是,可以将这些实时性要求较高的模型放入实时网络中(例如中讨论的VMIC网络),而将那些对实时性要求较低的模型放入非实时网络中,即采用分层实验环境。

3.3 基于虚拟共享内存的分层中间件设计

3.3.1 虚拟共享内存模式

虚拟试验系统不得不在多个处理节点之间共享数据。对共享数据的访问可能持续很长时间,数据量也非常大。这种情况下,采用消息发送的方法显然不是信息共享的有效方法。多个计算机可能需要更新这些“全局”数据,这种设计方法需要共享内存的支持,不管这个共享内存是虚拟的还是物理的:反射内存和广播内存实时网技术在本质上就是通过硬件完成的实时共享内存技术,而且这种硬件实现的共享内存,不仅可以为软件设计省略共享内存的访问同步控制,而且还提供很多支持实时共享内存模式结构的服务,如中断功能。同时基于这些特点在构造仿真系统中可以采用一种基于黑板式的软件结构。因此框架的体系结构采用基于共享内存的实时系统设计模式。

3.3.2 分层虚拟共享内存中间件设计

构建通用的虚拟试验通信平台需要屏蔽不同网络协议差异,并对用户提供统一接口。这里采用的核心技术为虚拟共享内存(Virtual Shared Memory缩写:VSM)机制。VSM建立在实时网络基础上的,没有物理上的共享内存存在,对于每个节点,都在应用层开辟出一块大小相同的内存,将其锁定使其页面常驻内存,作为虚拟共享内存中间件的物理载体[8]。网络上每个节点内存为“虚拟共享内存”,它含有网络中所有用户可共享的数据和信息,也就是说网络上每个节点可以使用一个全局内存,这个内存的内容为网络上所有相关节点内容拷贝的组合,并且内存中的内容可由当前节点计算值不断地刷新,或者由网络中其它节点不断地刷新。所有的虚拟共享内存的数据的相对地址对网络中所有节点是相同的,每个共享内存的尺寸是由各客户节点机向服务器注册时,由服务器动态分配的。

这样,在虚拟试验系统中,试验任务的实时数据透明交互就可以由虚拟共享内存中间件来实现。当然,不同的通信层次虽然对外提供的接口类似,但是内部的实现机制是不同的。拟共享内存中间件分为两大模块,基于实时以太网的虚拟共享内存模块(Real-time Ethernet Virtual Shared Memory),简称REVSM,基于反射内存网的虚拟共享内存模块,简称VMICVSM。

REVSM和VMICVSM总体分为五大部分:服务器端模块、客户端模块、系统监控模块、数据显示模块和数据存储模块,这五部分软件的关系如图1所示。

各部分功能如下:

服务端模块:在系统中,服务器担负系统的调度管理工作,同时负责维护VSM的刷新、同步等。

客户端模块:客户机完成对测试数据的生产或消费的工作。

系统监控模块:监听方只从VSM中取数据消费,并不向VSM提供数据,监听方用于可视化的节点。

数据显示模块:提供网络数据实时曲线显示功能。

数据存储模块:提供网络数据聚合和实时存储功能。

3.4 REVSM模块的设计与实现

在系统中,服务器注册之后,客户机注册(包括注册数据,包括数据名,数据类型,空间大小,注册节点,包括节点名称,节点ID,节点步长,节点的工作方式,服务器ID),服务器根据这些信息在服务器上创建VSM表,表中包括三类信息,系统信息、节点信息和数据信息(对于每个节点,数据区的大小和地址是固定的,数据区的大小为每个节点2 000字节,节点下的数据是根据注册的先后来区分先后的,可以理解按照节点来读取和写入数据)。服务器用广播的方式把VSM表发送到各个注册节点(以后的数据的更新,VSM表只发送数据区中的内容),试验开始以后各节点把上传的数据写入本机的VSM表中,客户端上传更新数据给服务器,服务器根据系统内最小的步长来定时把更新的数据区内的数据广播给各个注册节点,以保持各个节点共享内存的一致。

(1)服务器端虚拟共享内存类主要完成服务器端的VSM操作和管理工作。工作实现流程如图2所示。

首先对本节点进行初始化,在REVSM中注册自己的节点,为本节点分配共享内存区域;启动客户节点注册程序,客户节点在注册过程中报告节点名、申请的状态和参数列表等参数;待所有客户节点注册完毕后,服务器建立整个共享内存VSM信息表,并分配内存给VSM;进行整个系统的资源配置,将配置信息和VSM表广播给系统内的客户端节点;按系统最小步长定时向客户端节点广播数据,刷新VSM表,维持各节点的VSM内容一致。

(2)客户机虚拟共享内存类,负责客户机的虚拟共享内存管理和实时通信以及任务调度。客户端的实现流程如图3所示。

客户端的工作机制如下:

(1)在服务器启动注册服务后,客户节点进行注册,报告客户名、申请状态和参数列表等信息;

(2)接收服务器的试验定义数据,并根据试验信息建立对其他节点参数的调用过程,分配内存给VSM;

(3)进入等待服务器指令循环过程,工作过程实际上是查询消息指令;

(4)当接收到服务器新的任务消息时,完成该任务;

(5)对于有数据产生的客户端,将本节点的刷新参数上传服务器;

(6)接收服务器端的广播刷新本机VSM。

3.5 VMICVSM模块的设计与实现

反射内存网是由分别插在每个节点上的VMIC接口板和连接接口板的光纤组成的,在每块板卡上都有一块专门的存储器作为自己独立的局部内存,并且它们通过局部内存映射将网卡上的局部内存映射到主机内存,用户读写网卡上的数据就如同读写主机内存上的数据一样快速、方便。另外,每块VMIC反射内存卡又通过网络内存映射,将分布在节点卡上的局部内存,映射到一个虚拟的全局内存,即每个节点在写入本地节点卡的数据时,接口板将修改的数据通过光纤自动实时的写到其它节点的对应存储器中,这样,用户对本地节点内存的读写相当于对全局内存进行读写,而这个全局内存是所有分布节点都可共享的,从而实现了分布节点间的实时数据通信。通过这种方式,所有的节点能透明地并确定地传送中断、消息或者数据块到其它的节点。反射内存网络中一个反射内存更新数据,发送中断给下一个板卡,其本地内存将在400 ns之内被更新[9]。

3.5.1 服务器功能设计

服务器在系统中实现系统的调度管理工作,VMICVSM的划分、同步等。

在系统中,服务器担负系统的调度管理工作,同时负责维护VSM的刷新、同步等。服务器端的实现流程如图4所示。

3.5.2 客户端功能设计

客户端实现主要负责客户机的虚拟共享内存管理和实时通信。

客户机的工作机制为:在服务器启动登录服务后,客户机进行登录,向服务器端报告客户名、申请的状态和参数列表等参数;接收服务器的试验定义数据,并根据试验信息建立对其它节点参数的调用过程,包括对VSM的指针引用;进入等待服务器指令循环过程,工作过程实际上是查询VSM中的时戳和消息;当接收到服务器新的消息或时钟,完成一步试验计算;对数据产生方的客户,将本节点的数据写入VMICVSM;对数据消费方的客户,只需完成本节点工作,无需上传参数。客户机完成对测试数据的生产或消费的工作。实现流程如图5所示。

4 总结

本文引入中间件作为基于网络基础设施搭建大规模虚拟试验支撑环境的思路,首先研究了中间件技术的概念;研究了基于虚拟共享内存机制的中间件,提出了应用VSM作为主要机制的分层试验环境搭建;设计和实现了大规模虚拟试验中组成网络的通信中间件及其两大组成模块:REVSM模块和VMICVSM模块。并讨论了这两大模块的功能及其通信机制。

参考文献

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试验环境 篇2

用实测冲击环境数据确定冲击试验条件

冲击响应谱作为试验规范已被用于冲击环境试验.制订一个能真实模拟实际冲击环境的冲击响应谱是冲击环境试验的`前提,文中对冲击实测时域数据的预处理,冲击持续时间的确定,冲击响应谱的计算,冲击响应谱的归纳方法进行了研究,并用实测的冲击数据,归纳出某型号冲击试验的冲击响应谱.

作 者：金有刚 袁宏杰 JIN You-gang YUAN Hong-jie 作者单位：北京航空航天大学,工程系统工程系环境教研室,北京,100083刊 名：装备环境工程 ISTIC英文刊名：EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING年，卷(期)：4(1)分类号：V433关键词：冲击试验 冲击响应谱 环境条件

试验环境 篇3

【关键词】沙塘鳢；麦穗鱼；青虾；蚯蚓

沙塘鳢，俗称土布鱼、虎头鲨、虎头呆子，在我国南北均有分布，尤以长江中下游及其附属水域中常见。沙塘鳢个体较小，含肉率高，刺少，无肌间刺，肉质细嫩，肉味鲜食，肌肉中氨基酸总量占80%，是不可多得的滋补鱼类。近年来，沙塘鳢的知名度越来越高，价格持续上涨，野生苗种已难以满足养殖户的需求，且随着沙塘鳢外界生存环境的不断恶化、人工定置网、地笼捕捞等，其野生资源急剧衰退。蟹池、虾池套养沙塘鳢模式在里下河地区已经得到推广，效益较好。本文就沙塘鳢亲本培育环境和饵料选择进行试验，以期为后续繁殖做准备。

1 材料与方法

1.1 材料

沙塘鳢，于2013年3月22日采自盐城市盐都区水产养殖场；麦穗鱼、青虾、水草、瓦片均采自盐城市盐都区水产养殖场；蚯蚓采自扬州大学农牧场。水泥池规格为4.0m×0.75m×0.6m。

1.2 饵料参数

以游标卡尺（精确度0.01）测定麦穗鱼、青虾体长；以分析天平（精确度0.01）测定麦穗鱼、青虾和蚯蚓体重。饵料参数详见表1。

表1 饵料参数

注：数值表达含义为均值±标准差。

1.3 试验设计

试验于2013年3月22日18：00～3月26日18：00进行；每池投放沙塘鳢10尾，4♀6♂，总重量在410g左右；池中水草覆盖率约30%，每池均布置4块瓦片；麦穗鱼组和青虾组一次放足，蚯蚓组则实时投喂；水温控制20℃±1℃，每天检查并记录死亡情况，实验结束后进行捕捞、计数、称重。

表2 试验设计

注：S+W=水草+瓦片，W=瓦片。

试验以沙塘鳢雌性增重、雄性增重、总增重、平均日增重及雌性性腺饱满度（腹部紧实度，肉眼观察）为指标来评价环境条件和饵料种类的适口性。

2 结果

2.1 沙塘鳢培育增重

由表3可见，沙塘鳢雌性增重-9.11g～11.29g，雄性增重-20.56g～11.08g，总增重-29.67g～22.37g；增重最小值和最大值均对应在A4池和A5池。

表3 沙塘鳢培育增重

注：----表示极差，--表示较差，-表示差，++表示一般，+++表示较好，++++表示良好。

2.2 饵料死亡量

每天检查并记录饵料死亡量，麦穗鱼死亡上浮、青虾沉在底部、蚯蚓无活动能力视为死亡。

表4 饵料死亡量（单位：尾/只）

2.3 饵料摄食量与饵料系数

麦穗鱼组和青虾组一次放足，中间不再投饵；由于蚯蚓的特殊性，采取实时投喂方式。由表5可见，组内差别明显（青虾組除外），组间饵料摄食量差别亦明显；饵料系数组内差别明显，组间差别亦明显。

表5 饵料摄食量

注：饵料死亡质量由数量转化而来；饵料系数=饵料摄食量/沙塘鳢总增重。

3 讨论

3.1 环境条件对沙塘鳢亲本培育的影响

本试验就沙塘鳢亲本培育设置两种环境条件——“水草+瓦片”和瓦片，其中，水草覆盖率为30%，瓦片为拱形脊瓦。表3和表5显示，同饵料组中“水草+瓦片”环境沙塘鳢增重较只有瓦片环境增重明显，且沙塘鳢的饵料摄食量高；在只有瓦片的环境条件下，麦穗鱼组和蚯蚓组中雌性和雄性沙塘鳢均出现了负增长，且雄性较雌性突出；只有瓦片环境的青虾组，雌、雄性沙塘鳢是增重的，但也同其他瓦片环境一样，雌性增重较雄性明显。

在自然环境下，沙塘鳢多分布于静水湖泊、江河港湾的静水区，喜栖息于近岸多水草、瓦砾、石隙等处，以虾、小鱼为主要食物。总的来说，沙塘鳢喜暗，而在只有瓦片遮挡的环境，沙塘鳢易受惊动，甚至会撞击池壁，活动耗能大，因而体重出现负增长。鱼类活动耗能多依赖于蛋白质供能，虽然沙塘鳢体重出现了负增长，但卵巢轮廓在试验前后差异不明显。

3.2 沙塘鳢对3种饵料的选择性

表3和表5显示，沙塘鳢对青虾的摄食量最大，麦穗鱼次之，蚯蚓最少，且饵料系数差别很大；沙塘鳢的雌性和雄性增重最大值均在青虾组，麦穗鱼组和蚯蚓组均出现负增长，但麦穗鱼组较蚯蚓组好；在同为“水草+瓦片”环境中，青虾组和蚯蚓组沙塘鳢雌性增重较雄性好，但麦穗鱼组中雄性增重较雌性好。

低压复合环境试验舱群研制 篇4

低压舱是开展航空航天医学、高原医学、高山医学研究、航空航天装备试验鉴定和专项体能训练的专用设备, 普遍应用于航空航天、高原高山医学领域, 其基本原理是利用真空泵将舱室内的气体抽出, 模拟出高空低压缺氧环境, 有些低压舱还同时具备低温、过载、特殊气体等功能, 以更加真实地模拟高空低压缺氧和低温环境[1]。

本次建设的低压舱群主要用于航空装备的试验鉴定、航空医学研究与专项体能训练, 因此功能指标的设计要满足上述试验、研究的需求, 通过综合分析、系统论证, 我们提出设计高度40 000 m、温度范围-56~70℃、迅速减压时间0.01 s的设计指标, 解决了航空装备试验鉴定高度、减压速度及温度等模拟条件不足的问题。所提出的模拟高度、迅速减压时间等指标达到世界先进水平。

2 低压复合环境试验舱群设计

2.1 主要功能

根据装备试验及航空医学研究需要, 实现0~40 000 m气压高度的自动化升降控制, 0.5~0.01 s迅速减压时间, -56~70℃温度变化指标, 同时配套自动控制系统、生理参数检测系统、物理参数检测系统、内外通讯系统、供氧系统等, 满足试验和科研要求。

2.2 总体结构设计

在认真分析国内外航空医学试验、科研用低压舱性能指标的基础上[1], 提出40 000 m高度、0.01 s迅速减压时间、-56~60℃温度可调, 并配套先进的生理、物理、通讯、供氧系统指标, 指标先进性力求达到国内领先、国际一流[2]。

设计过程中由于迅速减压时间及温度指标跨度大且需无极可调, 从结构设计和功能角度难以在同一舱室内同时实现, 因此总体设计采用4舱1储备罐的形式, 将迅速减压功能分为2个舱室分级实现, 低温和高温指标分2个舱室分段实现, 配备1个大型的迅速减压储备罐。总体结构布局如图1所示。

1.迅速减压储备罐;2.低压训练舱及低压低温减压舱 (1、2号舱) ;3.装备迅速减压舱 (4号舱) ;4.大功率真空泵 (4组) ;5.低压高温舱 (3号舱) ;6.抽真空管路;7.电磁调节阀门

2.3 主要战术技术指标

模拟上升高度40 000 m, 初试者人数最大18人, 模拟上升速度:地面~5 000 m范围为 (1~200) × (1±1%) m/s;5 000~15 000 m范围为 (1~120) × (1±2%) m/s;15 000~40 000 m范围为 (1~30) × (1±5%) m/s。模拟下降速度: (1~200) × (1±5%) m/s。人均新风量30 m3/人;温度-56~70℃;迅速减压时间0.16~0.01 s可调;舱体分为低压训练舱、低压低温迅速减压舱、低压高温舱、装备迅速减压舱等4个舱室和1个负压储备罐, 舱室采用12 mm厚度的16Mn DR (锰钢) 框架加强结构, 每个舱室设置不少于1个观察窗和送物筒[3]。各舱室配备生理参数[4]、物理参数、环境参数检测系统, 浓度压力可变的供氧系统[5], 舱内外通讯监控系统等设备。所有功能实现自动化程序控制。

2.4 主要部分结构设计

2.4.1 舱体设计

舱体分为低压训练舱 (1号舱) 、低压低温减压舱 (2号舱) 、低压高温舱 (3号舱) 和装备迅速减压舱 (4号舱) 以及负压储备罐。

其中1号舱和2号舱为连体设计 (如图2所示) , 2号舱同时兼有1号舱的过渡舱功能。1号舱及2号舱采用3门2室4窗结构, 在不影响结构强度的基础上尽可能加大观察窗数量及尺寸, 2号舱后壁设有迅速减压机构, 根据实际工况及结构设计要求, 该迅速减压装置采用高压空气弹放式结构, 迅速减压时间设定为0.16~0.5 s可调。舱体旁均设有舱旁指挥台, 显示舱内物理环境参数、被试人员生理参数、舱内图像等数据, 并设有紧急中止按钮, 以便于试验主持人员及时中止试验。所有数据线、参数线路及气路、液路等管线利用贯舱件实现无缝出舱。

低压高温舱采用2门2室2窗结构, 包括1个过渡舱和1个低压高温舱。由于低温指标 (-56℃) 和高温指标 (70℃) 跨度过大, 低温冷凝水与高温高湿的矛盾难以解决, 因此将高温功能单独在3号舱实现, 如图3所示。

装备迅速减压舱 (4号舱) 仅用于装备试验时的高速迅速减压, 根据实际工况要求, 将0.01 s迅速减压功能单独设计在4号舱上实现, 其迅速减压机构采用爆破玻璃式, 舱室后壁为一整块钢化玻璃, 通过撞击针使钢化玻璃瞬间爆破, 达到负压储备罐与舱室内气压高度的迅速平衡, 实现0.01 s迅速减压功能, 如图4所示。

负压储备罐 (如图5所示) 是实现迅速减压功能的必要装备, 在迅速减压试验中, 负压储备罐模拟外界高空气压环境, 舱室内模拟飞机驾驶舱或乘员舱气压环境, 启动迅速减压机构后两侧气压在极短时间内达到平衡, 以模拟飞行中出现的座舱破裂情况。一般情况下负压储备罐的体积与舱室体积应保持不小于50∶1, 比例过小则减压平衡时间加快但减压后平衡高度无法达到要求, 比例过大成本增高、减压平衡时间加长且气压平衡波动曲线过大, 无法达到设计指标要求。

2.4.2 迅速减压机构

由于战术技术指标中迅速减压指标由0.5~0.01 s指标跨度过大, 同时在2号舱中的高压空气弹放式迅速减压机构极限速度达不到0.01 s指标要求, 因此使用两种迅速减压机构试验设计要求。

高压空气弹放式机构 (如图6所示) 原理是在进行爆破前, 先将储气罐充满1.5~2 MPa的空气, 当按下爆破按钮后, 储气罐后的电磁阀立即动作, 高压气体从高压软管进入气缸, 气缸随即高速运动, 气缸前端推板推动锁机, 从而推动爆破机构舱门的迅速开启, 实现舱门两侧气压高度的迅速平衡。采用这种机构的优点是可靠性好、可重复性高, 免维护。缺点是迅速减压时间最快仅能达到0.16 s。

玻璃爆破式减压机构 (如图7所示) 利用钢化玻璃将负压储备舱与试验舱隔离开, 当按下爆破按钮后, 撞击针伸出击碎钢化玻璃, 根据钢化玻璃的特性其任何一点破碎将引起玻璃整体迅速破碎, 从而实现玻璃两侧气压高度的迅速平衡。采用这种机构的优点是可靠性好, 迅速减压时间快, 可达到0.01 s指标要求。缺点是钢化玻璃为一次性消耗品, 成本高, 需定期维护清理破碎的玻璃。

2.4.3自动控制系统

自动控制系统可在无操作人员直接参与下使试验过程按预设程序进行。自动控制系统是一个以西门子SIMATIC S7-400 PLC为核心的集散控制系统 (DCS) 。自动控制系统对舱群的工作运行状态实施自动检测与控制, 使低压舱按照预先设定要求, 完成升降压速度、维持高度、湿度、温度等指标的监测与控制, 从而达到试验目的[6,7]。自动控制系统的逻辑原理如图8所示, 其操作界面如图9所示。

上位机用于管理和监控, 包括操作人员的操作、参数设定和数据显示等;各舱的传感器和阀门等通过远程I/O模块连接。上位机、PLC通过工业以太网总线连接。模拟量输入模块采集各传感器信号上传至PLC, PLC的控制信号可传至各站点从而控制电动机和阀门[8]。

3 结果

低压复合环境试验舱群在确定总体技术指标后, 按照主要指标要求首先进行了初步设计方案设计, 确定了4舱1罐的整体结构及各舱室尺寸功能设计, 开展了迅速减压机构验证研究。在详细设计方案中完成了各舱 (罐) 体结构受力有限元计算分析、迅速减压时间及平衡气流的流体力学计算分析, 制造并验证了迅速减压机构形式, 修改完善了控制系统逻辑关系, 直到达到设计指标要求[9]。

按照研制任务书要求, 对低压复合环境试验舱群进行了验收试验, 包括舱群外观、尺寸、工作高度、工作温度、迅速减压、自动控制系统、生理参数、物理参数、供氧系统、通讯系统等指标, 各项指标均达到了设计要求[10]。

4 结论

低压舱是进行航空医学、高原高山医学研究的必要设备, 自19世纪后期世界第一台低压舱出现以来, 随着航空事业的发展, 它已逐渐成为各个国家研究与探索高空飞行及太空飞行的基本设备。目前世界各航空大国都建有功能相当完善的低压舱, 对高空各种环境因素的模拟更加逼真、多因素化和综合化。除了模拟低气压条件外, 有些还可同时模拟迅速减压、高G载荷 (离心机吊篮低压舱) 、高低温、振动、噪声、特殊气体环境等。

低压舱建设应在充分论证使用需求的基础上提出设计指标要求并保留适当的指标余度。目前国内现有低压舱大部分用于高原或高山医学研究领域, 其特点主要是模拟高度一般不超过15 000 m, 试验舱内体积较大以便于开展较长时间的适应性试验或训练。没有迅速减压功能和可变浓度、压力的供氧系统, 温度指标一般以低温为主[1,4]。早期低压舱以手动操作方式为主, 近几年建设的低压舱逐渐以自动控制方式为主。

本设备在设计指标上根据将要承担的试验、科研任务需求, 经过充分论证提出模拟高度、减压速度、温度等主要设计指标, 本设备具有以下特点: (1) 设计模拟高度达40 000 m, 在航空医学、高原高山医学试验研究领域内处于领先水平; (2) 迅速减压时间最快达0.01 s, 在国内现有低压舱设备中处于领先水平; (3) 自动控制程度高, 同时保留手动控制系统以确保试验安全; (4) 供氧、通讯、生理、物理参数指标系统配套完善, 性能先进; (5) 迅速减压、高低温功能分舱实现, 避免了高低温设备同舱工作可靠性差的问题, 解决了迅速减压指标跨度大、无法通过单一结构全部实现的矛盾; (6) 高压空气弹放式迅速减压机构为国内首创, 具有可靠性高、免维护等特点。

该设备适用于航空航天医学科研、装备试验等领域, 能够模拟高空低气压、缺氧、低温和迅速减压等多种环境因素, 满足设计指标要求。

参考文献

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[9]韩学平, 殷东辰, 王海波, 等.一种新型机场专用救护设备的研制[J].医疗卫生装备, 2008, 29 (12) :11-13.

试验环境 篇5

基于振动传递特性的振动环境试验响应预测

介绍振动传递特性的概念,通过低量级随机激励下的振动环境试验,建立复杂结构的随机激励和随机响应试验结果的快速运行模型,利用该模型可以快速地计算结构在高量级随机激励下的响应以达到预测结构响应的目的.通过一个实际模型的.随机振动环境试验实例和分析,证明了该方法的可行性和有效性.

作 者：朱长春 王懋礼 曾启铭  作者单位：中国工程物理研究院结构力学研究所,四川,绵阳,621900 刊 名：西南交通大学学报  ISTIC EI PKU英文刊名：JOURNAL OF SOUTHWEST JIAOTONG UNIVERSITY 年，卷(期)： 37(z1) 分类号：O32 关键词：随机振动   振动环境试验   响应预测   建模  

试验环境 篇6

摘 要：对黄河三角洲地区底管微孔增氧机在刺参养殖池塘中的应用进行了试验，对底管微孔增氧技术对参池环境和刺参生长的影响进行了研究。结果表明，在参池中合理使用底管微孔增氧机可显著增加参池溶氧，并显著提高刺参重量，是一种值得推广的新型增氧技术。

关键词：黄河三角洲；刺参；底管增氧；环境

微孔增氧技术是近几年发展起来的一种池塘增氧新技术，具有以下优点：第一，有效快速增加水体溶氧，改善池塘底部的氧化还原状态，有助于消减池塘养殖水体的有机负荷，明显改善水体生态环境[1]；第二，显著提高养殖经济效益[1]；第三，与传统的叶轮式增氧机相比，还具有节能的优点[2]。

目前，底管微孔增氧技术在河蟹[1]、克氏原螯虾[3]、草鱼[4]等的养殖方面有较多研究。刺参池塘微孔增氧技术虽然也有报道[5]，但是研究较少，且缺少试验数据的支撑。本文主要研究底管微孔增氧技术对参池环境及刺参生长的影响，为开发和利用底管微孔增氧技术提供基础的参考依据。

1 材料及方法

1.1 参池选取

增氧试验池2个，安装底管微孔充氧设备；对照池2个，不安装增氧设备。池塘位于东营市垦利县红光渔港南5 km处，面积相似，均约1.33×104 m2（20亩），池形为长方形，东西走向，泥沙底质，水深最深可达2.5 m。池塘的两端各设置一个进排水闸门，水泥板护坡。参礁为瓦片造礁，摆放成条堆状，礁堆间距约3 m。

1.2 底管微孔增氧设备的安装

增氧试验池配备PVC管底层增氧机。增氧机鼓风机功率为2.2 kW，增氧机输出口连接PVC主输气管道，参池底部安装高分子微孔曝氧管，间距为4～12 m，用坠子固定。曝氧管和主输气管道由塑料网管连接。如图1所示。

图1 底管微孔增氧设备示意图

1.3 刺参的放养

2011年4月5日，抽出池塘内的积水，对池底进行翻耕并曝晒一周。4月12日用漂白粉兑水化浆进行全池泼洒进行杀菌。4月19日参池进水，进水时安装80目的进水网，避免敌害生物及卵进入参池；进水的同时开启排水闸门，将尾水冲出换成新水[6-7]。4月20日将仿刺参苗种均匀投放入池中，仿刺参稚参规格为200头/kg，放苗量约10万头（密度为75 000头/km2）。

1.4 水质管理

在刺参苗放养初期保持较低水位，约为80～100 cm，使日光可直接射入池底。进入6月后，随着气温的升高，逐渐加深水位，水温达到28 ℃时加至2 m左右。每天换水30～40 cm。换水时先将养殖池内的水排出30～40 cm，然后将水深加至2 m左右。

1.5 指标监测

1.5.1 水质指标监测 自4月20日刺参进池开始进行各水质指标的监测，除溶氧外，还有温度、盐度、pH、非离子氨，每天监测一次，至10月底结束。底层微孔增氧机开机时间为晴天中午开，日出前夕勤开；阴雨天夜晚长开。为全面反映参池的水质指标，我们在两个参池不同方位设定6个点，分别测定各指标后取平均值。

1.5.2 刺参生长状况监测 对1号池和2号池刺参长度和重量变化进行了测定。于4月、6月、9月和11月分别对两个池的刺参进行了抽样。每次捕捞约100头刺参，量取长度，称取总重，算出均重。对两池的刺参生长情况进行比较。

2 结果

2.1 溶氧的月份变化

如表1所示，养殖期间每个月试验池的平均溶氧均比对照池高，其中6月、7月和8月增氧量明显高于其他几个月，6月增加值最高，为0.83 mg/L。

表1 溶氧的月份变化

月份 试验池/mg•L-1 对照池/mg•L-1 增氧量/mg•L-1

4月 6.17 6.07 0.10

5月 6.55 6.38 0.17

6月 7.13 6.30 0.83

7月 7.15 6.60 0.55

8月 6.50 5.77 0.73

9月 6.70 6.53 0.17

10月 6.73 6.48 0.25

2.2 除溶氧外的其他水质指标变化情况（表2和表3）

2.2.1 水温 监测期间水温变化范围为10.9～31.1 ℃，最高温度出现在8月初，最低温度出现在3月初，平均为20.1 ℃。

2.2.2 盐度 试验池盐度变化范围为26.8‰～34.1‰，平均盐度为29.4‰。最高盐度出现在4月初，最低盐度出现在8月初。对照池盐度变化范围27.2‰～34.2‰，平均值为30.1‰。其中，最高盐度出现在4月初，最低盐度出现在7月底。

2.2.3 pH值 监测期间pH值稳定，1号池和2号池的变化范围均为8.1～8.4，平均为8.2。

2.2.4 氨氮 两个池的氨氮在监测期间均很低，1号池平均氨氮含量为0.01 mg/L，2号池平均氨氮含量为0.02 mg/L。

表2 水质指标的月份变化

水温/℃ 非离子氨/mg•L-1 盐度/‰ pH

试验池 对照池 试验池 对照池 试验池 对照池 试验池 对照池

4月 13.7 13.70.01 0.01 32.632.98.28.1

5月 19.819.80.01 0.02 28.730.18.28.2

6月 23.223.20.01 0.02 28.228.88.28.2

续表2

水温/℃ 非离子氨/mg•L-1 盐度/‰ pH

试验池 对照池 试验池 对照池 试验池 对照池 试验池 对照池

7月 25.825.80.01 0.02 27.729.78.38.2

8月 29.829.80.01 0.02 28.530.48.38.4

9月 23.223.20.01 0.02 29.429.18.38.3

10月 14.814.80.01 0.02 29.629.08.28.2

表3 水质指标的统计学参数

最小值 最大值 范围 平均值

试验池 对照池 试验池 对照池 试验池 对照池 试验池 对照池

水温/ ℃ 10.9 10.9 31.1 31.1 21.2 21.2 20.1 20.1

非离子氨/mg•L-1 0.01 0.01 0.03 0.05 0.02 0.04 0.02 0.03

盐度/‰ 26.8 27.2 34.1 34.2 7.3 7 29.4 30.1

pH 8.1 8.1 8.4 8.4 0.3 0.3 8.2 8.2

2.3 刺参的生长状况

2.3.1 体长 两池的刺参在投放入池时平均体长均为3.6 cm。在监测期间各池刺参生长都正常，未出现病害。11月监测结束时，试验池仿刺参平均体长为7.0 cm，体长增加了94.4%；对照池刺参平均体长为6.8 cm，体长增加了88.9%。两池的刺参均有较大的体长增长，但试验池增速更快，实验结束时平均体长比对照池高2.9%(见图2)。

nlc202309040358

图2 试验组和对照组的体长对比

2.3.2 体重 刺参入池时平均体重均为5.0 g。11月监测结束时，试验池刺参平均体长为27.3 g，体重增加了4.46倍；对照池刺参平均体长为25.2 g，体重增加了4.04倍。试验池和对照池刺参都有较大的体重增长，但是试验池增速更快，试验结束时比2号池均重高8.3%(见图3)。

图3 试验组和对照组的体重对比3 讨论

3.1 使用底管微孔增氧机的优点

第一，使水体中溶氧显著升高，夏季使用效果更加明显[8-9]。我们的试验结果表明，在刺参养殖期间安装底管微孔增氧装置的池塘与对照池相比溶氧每个月都有增长，其中6月、7月和8月增加最明显，分别增加了0.83 mg/L、0.55 mg/L和0.73 mg/L。出现这种情况的原因可能是夏季为生物生长和代谢最旺盛的季节，参池中刺参生长和微生物代谢耗氧量更多，池塘更容易出现溶氧过低的情况；夏季由于温度较高，氧气的溶解度也高，在这种情况下使用底管微孔增氧装置，可使增氧效果比其他时间都要好。

第二，可显著提高刺参产量。本试验中两池的刺参均生长正常，但是安装底管微孔增氧装置的池塘刺参生长速度明显高于对照池，刺参均长高出2.9%，均重高出8.3%。水体中溶氧的明显上升促进刺参的代谢，使刺参增长和增重效果更加明显，提高了养殖效益。底管微孔增氧技术在其他水生动物的养殖方面也取得过很好的效果[10-11]。

第三，我们在实践中发现，底管微孔增氧装置与传统的增氧装置相比噪音较小。传统的叶轮式增氧机开启时，其叶轮搅水会产生较大的噪音，有可能影响生物的正常生长和代谢。而底层微孔增氧装置在水体中几乎不产生噪音，避免了噪音过大对刺参生长的影响[12]。

3.2 底管微孔增氧开机规律

经过试验和实践，并结合相关文献[2,12]，我们对刺参池塘底管增氧机开机时间和规律的建议有以下几点。

第一，清晨3:00-6:00开增氧机，连绵阴雨天增加开机时间，刺参生长和夏眠季节坚持每天开机。

第二，晴朗天气下12:00-15:00开机约2 h，可利用表层水中过饱和的溶解氧补充下层水体中溶解氧。

开机时间可采取半夜开机时间长，白天开机时间较短的原则。可进行溶氧检测，适时开机，保证水体溶氧在6～8 mg/L为佳。

参考文献：

[1] 林海,周刚,周军，等.池塘养殖增氧方式效果比较[J].水产养殖,2010,31(5): 42-44

[2] 戴恒鑫,李应森,马旭洲，等.河蟹生态养殖池塘PVC管底层微孔增氧机的使用效果[J].广东农业科学, 2012(13): 166-169

[3] 韩飞,杨金林,严维辉，等.克氏原螯虾池塘微孔增氧高效养殖试验总结[J].水产养殖,2010,(10): 43-44

[4] 刘德建,杨凤香,郑伟力，等.微孔增氧技术应用于抗病草鱼鱼种培育试验[J].科学养鱼,2012(6): 83-84

[5] 侯仕营,单晓鸾,王鹏飞.海参池塘微孔增氧技术[J].齐鲁渔业,2012, 29(3): 29-30

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[7] 杨秀兰,王法琴,张汉珍，等.黄河三角洲沿海池塘养殖刺参的关键技术及其措施[J].齐鲁渔业,2006,23(12): 15-18

[8] 刘勃.不同增氧方式对中华绒螯蟹养殖池塘水质的影响[J].渔业现代化,2009(4): 23-26

[9] 刘勃.河蟹池塘养殖底层微孔曝气增氧技术的研究和应用[J].水产养殖，2009(4): 9-14

[10] 韩永良.管道充气增氧技术混养虾蟹获高产高效[J].科学养鱼,2008(5): 46-47

[11] 肖远金.底充式增氧技术在池塘养殖中的应用[J].齐鲁渔业,2007,24(9): 18

[12] 张必香.河蟹微孔增氧养殖技术[J]．国水产, 2008(8): 35-37

Experiment on the effect of bottom micropore aerator on the environment

of culture ponds and the growth of Apostichopus japonicus

ZUO Ming, ZHANG Shi

--------------------------------------------------------------------------------

hua, LIU Zhi

--------------------------------------------------------------------------------

guo, SUI Kai

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gang, DONG Jie

（Oceanic Economic Development Institute of Dongying City, Shandong Province,257091）

Abstract：The application of bottom micropore aerators on the culture of Apostichopus japonicus in the area of Yellow River Delta was carried out, and the effects of the aerator on the environment of culture ponds and the growth of Apostichopus japonicus were studied. The results showed that using bottom micropore aerators properly on the sea cucumber ponds can increase the dissolved oxygen and the weight of Apostichopus japonicus significantly. This new technology was worth popularizing widely.

Key words：Yellow River Delta; Apostichopus japonicus; bottom micropore aerator; environment

（收稿日期：2013-12-06）

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试验环境 篇7

一、试验

1. 试验方案设计

模拟山东东营地区盐碱土壤的化学成分，配置硫酸盐和镁盐混合溶液，掺加量为10%Na2SO4, 5%MgCI2(质量比)。为研究不同强度混凝土受侵蚀过程以及抗侵蚀能力，设计C30、C40、C50、C60四种混凝土试块，混凝土配合比设计见表1。

2. 试验材料与仪器设备

(1)试验材料

水泥：山东水泥厂普通硅酸盐水泥42.5号;砂：中砂，细度模数2.7，堆积密度1501Kg/m3;碎石：最大粒径10mm，堆积密度1480 Kg/m3，试验前淘洗干净;水：本地自来水。

(2)试验设备

无锡爱立康仪器设备公司产AEC-201水泥强度试验机、电子天平、北京智博联科技公司产ZBL-U520非金属无损检测仪。

(3)试验过程

按照方案分别制作40mm×40mm×160mm的混凝土试件，在相对湿度95%的环境中放24小时，拆模后放入养护室中养护14天，而后置于溶液中浸泡8小时，再取出放入60℃的烘箱内烘12小时为一个循环，如此反复进行，分别测试10、20、30……60次的抗折强度、抗压强度、重量损失和超声波检测[2]。试验过程中每10次循环更换溶液一次。

二、试验结果与分析

1. 试验结果

试验的结果见图1至图4.

2. 结果分析

由图1、2可见，四种强度混凝土在经过60次浸烘循环试验后抗折、抗压强度都出现明显下降趋势。C30、C40混凝土在循环的初期抗折强度与抗压强度都有所增加，随后随着侵蚀过程的进行，抗折强度、抗压强度逐渐下降。两种强度的混凝土在初期抗折强度、抗压强度增加的幅度是不同的，并且强度增加阶段的结束时间也不同。C40增加幅度最大;C50、C60混凝土强度基本没有明显的增加，随循环次数增加降低;C40混凝土在第20个循环左右以后，强度已经开始下降;而C60混凝土到第30个循环，强度才有所下降。

出现这种情况是因为在试验开始的几个循环里，腐蚀介质中的盐离子进入混凝土试件的内部，主要有SO42-和Mg2-。一方面，SO42-进入混凝土内部，与水泥石的某些矿物成分发生化学反应而生成一些难溶的盐类矿物，这些难溶的盐类矿物吸收了大量的水分子而体积膨胀，此时还有任其自由膨胀的孔隙空间，膨胀物淤塞了水泥石的毛细孔，使混凝土更加密实。另一方面，Mg2-与孔隙液中的OH-反应生成的Mg (OH) 2同样淤塞了水泥石的毛细管，也使混凝土更加密实[3]。这时混凝土表现出的就是抗折强度、抗压强度都有所提高，强度越小的混凝土试件，水灰比越大，混凝土内部的孔隙越多，强度提高的幅度也就越大，甚至在某一时期超过强度大的混凝土试件。一旦混凝土内部的孔隙被难溶的盐类矿物充满后，进一步生成的盐类矿物的吸水膨胀就会在水泥石内部引起很大的内应力;同时由于Mg (OH) 2的生成消耗了孔隙液中的OH-，使孔隙液的PH值降低。为保持平衡，水化硅酸钙、水化铝酸钙分解产生Ca (OH) 2，从而导致固相部分分解，水泥石结构变得疏松，在这两种侵蚀作用下，混凝土试件开始发生破坏，表现为强度降低[4]。

图3为不同强度的混凝土试件重量增加率随时间的变化规律。混凝土试件在试验过程中重量的变化是两种作用的结果：一方面，盐离子进入混凝土内部，生成了盐类化合物，使得重量增加;另一方面，混凝土试件的表面水泥砂浆剥落，重量减少。第一种作用在前几个循环中占绝对优势地位，在图3中表现为四种强度的混凝土试件，重量的增加率一直呈上升趋势，且幅度较大。增加到一定值后，逐渐下降，是因为第二种作用开始发生，混凝土试件的表面水泥砂浆开始剥落，已经增加的重量开始减少，但与初始试件相比，重量还是增加的，越到最后，混凝土试件剥蚀得越厉害，重量减少的趋势越明显。强度低、水灰比大的试件重量增加率已到了0以下，说明此时与原始重量比，重量减少了。强度越小，重量增加率变为负值的时间越早，破坏得越严重[5]。

图4为试验过程中混凝土的超声波检测值随循环次数的变化。超声波可以用来监测试件的内部损伤。在混凝土受盐害侵蚀的过程中，既有外部的剥蚀，也有内部的裂纹变化引起的损伤。超声波检测值越小，说明内部越密实，检测值越大，说明内部越疏松，破坏的越严重。

图4表明超声波检测值的变化是先降低后逐渐增加的，强度越小，这种变化趋势越明显，强度大的混凝土试件(如C60、C50)由于本身就较为密实，盐类生成物对试件的密实作用不明显，因此超声波检测值在刚开始并未表现明显下降的趋势，而是一直缓慢上升。说明高强混凝土试件在试验过程中一直逐渐的发生破坏，而不象强度小的试件在刚开始试验时强度有一定的升高。

三、结论

1.经过多次浸烘循环试验后，四种强度混凝土性能均出现不同程度降低。高强度的混凝土抗盐碱侵蚀的能力优于低强度的混凝土。

2.不同强度混凝土在抗盐碱侵蚀能力上存在差别。低强度、高水灰比的混凝土在初期抗盐碱侵蚀能力有一定提高，但随着时间延续，耐久性降低;强度愈小降低愈大。

3.盐碱地区普通混凝土受侵蚀破坏耐久性降低严重，不掺加外加剂的高强度混凝土对盐碱侵蚀无抵抗能力。因而在盐碱地区应研制有效抗侵蚀的混凝土和外加剂，以保证地下混凝土结构的可靠性。

参考文献

[1]冯乃谦, 邢锋.混凝土与混凝土结构耐久性[M].北京:机械工业出版社, 2008.

[2]高礼雄, 姚燕, 王玲等.水泥混凝土抗硫酸盐侵蚀试验方法的探讨[J].混凝土, 2004, (10) :12-17.

[3]梁汝恒.普通混凝土抗硫酸盐侵蚀性能研究[J].广东建材, 2008 (8) :51-53.

[4]于培科.盐碱地区混凝土耐久性的技术研究与应用[D].西安, 长安大学, 2006.

试验环境 篇8

海云创新试验环境为面向感知中国的新一代信息技术体系和先导技术研究提供试验平台和演进环境, 为三元融合业务和应用模式创新研究提供资源池、开发环境和示范环境。海云创新试验环境测量系统为海云试验环境中需要部署大规模、高性能、容纳各种异构资源、各种互不兼容的创新体系结构的网络试验提供一个强有力的测量和验证手段, 为试验设施管理人员及试验用户提供试验设施运行及用户试验的实时状态和测量数据, 实现多维多粒度、全程全息测量, 提供测量数据的统一存储、调度、展示等。

作为海云创新试验环境必要的验证手段, 测量系统研究试验环境测量框架、接口及规范; 研究多模网络流量模拟发生技术; 研究并发、大规模试验验证机制; 研发测量系统原型: 研制接入资源的测量模块, 实现标准化的测量数据收集, 研制支持主被动测量的分布式测量节点; 实现试验过程的测量控制与测量服务自动化提供, 实现试验环境测量信息的收集、存储与发布, 开展数据挖掘、关联分析与可视化服务。

测量系统结合分布式主动和被动测量, 通过试验环境内多种类、多层次的测试测量仪器设备, 感知与测量数据包、元件、链路、设备等各元素信息, 综合学科基础知识和数据集, 自底向上构建实验数据测量结果集, 为科研实验提供全程全息的测量和验证服务, 保证实验真实、准确、有效、可复现。支持软件定义的测量, 虚拟化测量, 实现测量与分片的融合, 自动产生分片测量数据, 实现用户可编程测量; 支持试验过程测量, 对试验进行过程中的流量数据、性能数据提供测量手段和数据支持, 实现试验过程的多维多粒度、全程全息测量; 支持大规模真实用户测量, 为不同业务需求, 部署自动、无扰、多模、可配置的测量和验证场景; 提供测量数据源, 基于网络行为感知与测量系统获得的流量数据和性能数据, 为网络创新研究提供大规模测量数据服务。

2 相关研究工作

试验环境作为支撑未来信息技术变革的基础性创新平台, 近年来受到国内外研究团体的广泛关注和大力推进。实验验证是信息技术研究和创新的基本方法。测量与试验密不可分, 任何一种新信息体系、新协议、新方法在部署到真实网络之前, 都必须经过严格的测量和验证。有效的测量和验证是了解和认识信息技术的基本手段, 通过观测、记录和分析试验过程中的行为, 将不可预见的试验结果数据化, 获取试验设施上网络与信息业务运行状态, 客观评价和验证试验结果, 指导完善新信息技术和改进新方法。

目前, 国际上面向信息通信技术研究的主要创新试验环境有美国全球网络创新环境GENI ( Global Envi- ronment for Network Innovations) [1]和欧洲未来互联网研究和试验FIRE ( Future Internet Research and Experi- mentation) [2], 及NOVI ( Networking innovations Over Virtualized Infrastructures) [3], 这些创新试验环境都具备虚拟化、可编程、多试验并行、真实流量测试等特点, 在构建试验环境基础设施同时, 也启动了相应的试验环境测量与监控项目, 主要包括GENI的GMOC[4]、GEMINI[5]、GIMI[6], 欧洲的ETOMIC[7]、ToMaTo[8]等。

GMOC ( GENI Meta - Operations Center) 设在美国印第安纳大学, 为GENI提供24x7x365无休测量报告服务。目前主要针对GENI的Openflow主干网络进行测量, 支持故障定位、报警报告以及紧急制动, 提供测量API给资源提供者, 协助配置启动新加入的GENI软、硬件资源, 同时, 也致力于研发试验过程LLR[9]工作流查询和反馈及新的测量工具, 用来保证整个GENI试验环境的健康运行。

GEMINI ( A GENI Measurement and Instrumentation Infrastructure) 是GENI的网络测量架构之一, 隶属于InstaGENI[10]项目, 它基于GENI的INSTOOLS[11]和LAMP[12]两个项目实现, 其中LAMP是基于perfSO- NAR[13]做了修改, 使其适用于GENI试验环境。目前主要是通过Desktop[14]为用户交互界面来进行试验环境的相关测量, 它于2012年推出, 目前GENI也已经将Desktop作为其门户的主体, 在最近一次GEC会议上, Desktop项目负责人Jim Griffioen指出下一步将会重点研究试验生命周期框架来支持和整合不同测量工具来支持整个GENI试验环境的运行与推广。

GIMI ( Large - scale GENI Instrumentation and Measurement Infrastructure) 是GENI另一个主要测量框架, 隶属于ExoGENI[15]项目, 主要由University of Massachusett进行开发和维护, 它基于OML[16] ( ORBIT Measure- ment Library) 和iRODS[17] ( integrated Rule Oriented Data System) 实现, 目前主要研发了Labwiki[18], Labwiki用户界面设计新颖, 是通过Plan、Prepare、Execute三个面板来展现, 目前也在关注试验生命周期管理的问题, GIMI项目组主要是通过OEDL[19]语言来描述试验控制过程, 用Ruby语言实现, 为GENI试验用户提供试验设备、链路的测量。

ETOMIC ( European Traffic Observatory Measurement Infrastructure ) 是欧盟FIRE项目的一 部分, 由Onelab[20]主导研发, 分布于欧洲, 提供高精度的主动测量服务; ETOMIC允许用户分析网络拓扑和特点, 如延迟和可用带宽等。

ToMaTo ( Topology Management Tool) 是德国国家网络试验设施的一个测量项目, 是一个虚拟网络试验的资源拓扑管控框架, 目前主要完成虚拟资源拓扑环境生成, 主要管控KVM和OpenVZ两种虚拟资源, 通过ToMaTo可以设置链路延迟、丢包等参数, 完成网络仿真试验, 支持链路抓包分析、终端CPU利用率等参数测量, 它还提供了一个基于地理坐标的可视化网络流量地图。

总之, 目前这些国际主要试验环境都已展开试验环境和试验过程的测量系统研发, 用来增强试验环境的可用性、可控性及安全性。在海云创新试验环境中, 我们根据试验用户的需求, 也已经开展了测量系统的设计与实现工作。

3 测量系统架构

海云创新试验环境测量系统与资源管控系统、试验服务系统共同支持海云试验环境的运行, 测量系统与资源管控系统相同, 采用控制中心和站点的两级架构组成, 控制中心部署测量控制模块, 资源站点通过站点管理器实现对站点内部的测量资源进行统一管理, 如图1所示。

测量系统主要由试验服务中心、管控中心、站点管理器、试验资源组成: 试验服务中心为一个Web应用, 提供用户进行试验资源申请和试验过程测量的试验门户; 管控中心中由测量控制模块、数据处理模块、数据存储引擎以及消息队列引擎四个模块组成, 主要完成测量过程控制、信息收集、

存储和调度。实现与各个站点管理器相关测量适配器进行交互, 向上实现试验、测量任务状态以及测量数据的上报, 向下实现各个测量控制命令的下发; 站点管理器是一个分布式部署软件系统, 站点管理器主要包括管控模块和测量模块。其中, 站点管理器测量模块由一个适配器管理模块和各个测量适配器组成, 主要通过和管控中心的测量系统交互, 对站点内部资源进行调度, 实现用户自定义测量场景调度。试验资源是指测量系统中被测资源, 包含虚拟机、流量发生器、第三方测量设备等, 其通过站点管理器与管控中心交互, 并向上提供所需测量数据, 如图2所示。

4 功能模块设计与实现

4. 1 试验服务中心

试验服务中心为一个Web应用, 提供用户进行试验资源申请和试验过程测量的试验门户。包含测量工作流流定义、试验工作流定义、试验软件分发、试验资源测量、元数据管理功能及工作流引擎。测量工作流提供一个测量工作流定义引擎, 实现对测量的规划、执行、以及结果分析的统一处理, 通过测量软件下发、测量资源调度以及测量数据分析, 给用户提供一套完善的测量系统; 试验工作流提供试验工作流的定义, 试验用户根据自己的试验和测量需求, 制定试验工作流; 试验软件分发是将用户开发或需要的试验和测量软件分发到各个试验资源上, 试验资源包括站点管理服务器 ( 各种适配器) 以及试验虚拟机; 试验资源测量实现对试验中资源的状态进行监控及试验各种测量进程的协调; 元数据管理实现对测量数据传输格式和保存格式以及数据含义的定义。上述功能模块通过工作流引擎分发测量任务, 如图3所示为测量系统工作流过程。

4. 2 管控中心

管控中心中定义了主要的工作模块, 主要由四个功能模块组成: 测量控制模块, 数据处理模块、数据存储引擎以及消息队列引擎。

4. 2. 1 测量控制模块

测量控制模块实现对测量的控制, 在实现形态上表现为一个进程。主要完成两个功能:

( 1) 将试验用户通过试验服务中心申请的各种测量任务组合成为统一测量请求数据格式, 生成测量控制命令, 下发给站点管理器层各个测量适配器。

( 2) 将测量适配器上传的试验资源性能参数进行汇总、分析和处理, 统计各个测量任务的运行状态, 确保测量任务正常运行。

4. 2. 2 数据处理模块

数据处理模块将各个测量任务产生的测量数据进行收集、处理, 统一存储到测量数据库中, 同时把测量数据提供给试验服务中心, 实现试验测量数据的统一展示。

4. 2. 3 存储引擎

存储引擎基于第三方数据库, 实现测量任务以及测量数据的持久化。包括配置库和测量数据库。

( 1) 配置库保存了各个测量任务的基本配置, 包括测量任务类型、测量内容、测量元数据、工作流定义等配置信息。

( 2) 存储数据库采用NoSql数据存储引擎, 保存各个试验、测量任务的数据。

4. 2. 4 消息队列引擎

消息队列引擎采用开源消息队列管理软件RabbitMQ实现, 负责同各个站点管理器中相关测量适配器进行通讯, 向上实现试验、测量任务状态的汇报以及测量数据的上报, 向下实现各个测量控制命令的分发。

4. 2. 5 管控接口与数据结构

管控中心与站点管理器之间的管控接口和数据结构是系统实现的重要部分, 本节定义了管控中心和站点管理器之间主要的传输数据结构和接口。包括控制指令、状态信息和测量数据几个部分:

( 1) 控制指令: 控制指令为管控中心下发的各种控制指令, 采用异步传输的模式, 实验服务中心通过超时机制包装异步模式为同步模式, 控制指令在下发后需要接收方给出相应反馈信息。

( 2) 状态信息: 由各种适配器以及适配器控制模块向管控中心测量模块汇报进程的运行状况, 作为管控中心测量模块评估主要进程运行状态的依据。

( 3) 测量数据: 测量数据为各种适配器向控制中心数据模块上传的各种测量数据。

每个数据包括Topic和Message两个部分。Topic为冒号加点分字符串, Message为Json的数据格式。

( 1) Topic中包括命令部分和寻址部分, 由冒号 ( : ) 分割。其中命令部分为一个不变的字符串, 寻址部分由底层到上层指定了消息的路由过程。在经过某个处理模块时, 下达模块去掉最后路由ID信息。上传模块添加自己的ID信息, 供上层处理。

( 2) Message部分包含了具体消息内容, 如果需要数据汇总, 则需要数据汇总模块理解Message的消息内容, 如果没有汇总功能, 则不需要关注Message的细节。

4. 3 站点管理器

站点管理器是一个分布式部署软件系统, 站点管理器主要包括管控模块和测量模块, 管控模块主要在试验管控系统中使用, 本文主要描述测量模块的设计和实现。站点管理器测量模块由一个适配器管理模块和各个测量适配器组成。

4. 3. 1 适配器管理模块

适配器管理模块实现站点管理器内部的各个适配器的管理, 同时对适配器运行的状态进行监控, 实现适配器的动态加载、重启等相关操作。适配器管理模块根据消息选择相应的测量适配器, 在spring的xml中完成测量任务定义。由消息汇聚器完成对多种测量适配器得到数据的汇聚, 支持消息队列和接口调用两种方式得到的数据。

适配器接口定义实验资源需要采集的数据, 通过两种方式实现, 一种是通过消息队列的订阅和发布, A- gent直接将数据传送到消息汇聚器。在第三方设备权限受限的情况下, 则采用在接口调用方式, 即在站点管理器端实现适配器接口, 将采集到的数据传送到消息汇聚器端。其中Agent是部署在试验资源端, 完成适配器接口定义数据的提供; 通用适配器和自定义适配器部署在站点管理器端, 完成适配器接口定义数据的提供。如下图4所示是消息体系结构, 消息在管控中心、适配器、Agent之间传递, 包括控制指令、状态信息和测量数据几个部分:

IMessage: 作为消息基类, location代表消息传递的目的地, 如资源ID、适配器ID ( resourceId. adapterId) ; key代表消息类型, 如进程开始或结束 ( process. start/process. stop) .

ICmdMessge: 代表命令消息, request为请求参数, re- sponse为返回参数。命令消息基本分为四部分: 执行ssh命令, 下发脚本并执行, 也可以进一步在ICmdMessage的基础上细化。

IStatusMessage: 代表状态消息, status为返回状态。IProfileMessage: 代表测量消息, measureData为测量结果。

4. 3. 2 测量适配器

测量适配器包含多个面向不同测量元件的多种适配器。向上通过和管控中心消息队列交互实现命令的执行和数据的上传, 向下实现各种测量任务的下发和测量状态搜集。

虚拟机资源是目前试验环境中最广泛且基础的及资源, 以其为例, 虚拟机测量适配器向上接收管控中心下发的指令, 同时向下层资源层联系其所管辖的所有虚拟机, 负责下发命令以及回收命令。在虚拟机测量适配器模块仍采用消息队列的方式实现适配器与虚拟机之间的通讯。结构如图5所示。

虚拟机适配器通过消息队列与上下层进行通讯, 一个虚拟机适配器为一个进程。内部通过转发管理实现对各种虚拟机数据的汇总并上报给管控中心。

4. 4 试验资源

试验资源是指测量系统中被测资源, 包含虚拟机、流量发生器、第三方测量设备等。每个资源内部通过通过Agent以及各种测量进程完成测量任务的管理。以虚拟机资源为例, 其内部主要结构如图6所示。

虚拟机通过Agent实现对内部进程的管理, Agent维护与各个测量模块的通讯机制。Agent向上采用消息队列的方式实现与虚拟机适配器的通讯。

在虚拟机内部我们采用命名管道的方式实现Agent与测量任务之间的交互, 每个测量任务包含两个命名管道, 控制管道和数据管道。Agent在启动进程的时候传给各个测量进程相关参数, 分别表示控制管道的位置、数据管道的位置、上报状态时间间隔等参数。进程获取参数后, 从控制管道读取控制指令, 从数据管道定时上传状态数据和测量数据。

Agent的主要功能包含: ①启动进程, 启动相关测量进程。主要参数为控制管道的位置、数据管道的位置、上报状态时间间隔。此项操作通过agent调用shell完成。②停止进程: 停止测量进程。此项任务通过控制管道下发。③修改进程参数: 对进程运行的相关参数进行修改。④数据汇总上报: 对各个测量进程采集到的数据进行汇总和上报。

5 结束语

海云创新试验环境为面向感知中国的新一代信息技术体系和先导技术研究提供试验平台和演进环境, 为三元融合业务和应用模式创新研究提供资源池、开发环境和示范环境。而测量系统是海云创新试验环 境必不可少的测量与验证手段, 图7是海云创新试验环境测量系统界面, 并在2013年10月召开的GENI大会上完成演示, 展示了试验用户通过海云创新环境申请虚拟资源、搭建试验环境、开展网络性能测量的过程, 受到国内外同行一致肯定, 促进了未来合作发展:

试验环境 篇9

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

育秧所采用的水稻品种为金早47;育秧试验的温室为V64型玻璃温室, 数量为2个, 温室结构参数为:温室肩高3 m, 顶高4 m, 单跨宽6 m, 长15 m。温湿度采用设施农业远程控制系统测控, 温度测控15℃～50℃, 湿度测控0%～100%。育秧过程中采用的灌溉方式为喷滴灌。

1.2 试验方法

1.2.1 试验因素和水平的选择

影响育秧秧苗质量的因素有很多, 但考虑影响因素的可控性, 本试验选择温室室内温度 (A) 、湿度 (B) 、土壤水分 (C) 作为影响温室育秧秧苗质量的3个因素, 温室育秧环境参数的正交试验因素与水平设计见表1。同时考虑秧苗育秧过程中, 不同阶段对环境参数的需求有较大的不同。为此, 下面选择育秧秧苗从进入温室的芽谷到二叶一芯生长期的环境参数进行2个阶段的试验。另外, 把秧苗素质作为温室育秧的评价试验指标, 寻求温室育秧秧苗生长的适宜育秧环境参数组合。

1.2.2 温室育秧秧苗质量的评价

育秧环境和环境参数的不同, 都会使秧苗的质量存在较大的差异。因而, 秧苗质量的好坏是评价不同育秧环境, 以及各种环境参数匹配合适与否的一个综合性指标。鉴于此, 本文以扎根扶苗快, 现青并整齐, 以及茎基粗扁、叶挺色绿、根多色白、植株矮壮为秧苗素质好坏的定性评价标准, 同时结合实践经验, 采用百分制来定量评价温室育秧的秧苗质量。

2 试验结果及分析

2.1 试验结果

根据之前温室育秧的经验以及单因素试验, 选取试验温度为20℃～38℃, 试验湿度为60%～100%, 试验土壤水分为50%～70%。由于3因素3水平进行全试验比较复杂, 故本文采用L9 (34) 正交试验表, 并且有1个空列, 用来估算试验的误差, 以衡量试验的可靠性。试验主要考虑不同环境参数的组合条件对秧苗质量的影响。温室育秧环境参数正交试验结果见表2。

2.2 试验因素对秧苗质量影响的分析

2.2.1 播种至现青阶段的结果及分析

根据表2试验结果, 利用SPSS统计分析软件中的单因变量多因素方差分析功能对结果进行分析, 播种至现青阶段各环境参数对秧苗质量的统计分析结果见表3。

由表3可知, 温度的Sig.值为0.002, 小于0.05;湿度的Sig.值为0.046, 小于0.05;而水分的Sig.值为0.500, 大于0.05。说明温度和湿度对试验结果有显著影响, 而水分对试验结果影响的差异不显著。

为进一步分析在播种至现青阶段3个环境因素对秧苗质量的影响, 利用SPSS统计分析软件中的Duncan多重比较分析功能, 分析各因素对秧苗质量的影响程度。结果表明, 温度因素中的水平3对秧苗质量的影响最大, 湿度因素中的水平3对秧苗质量的影响最大, 水分因素中的3个水平之间差异不显著, 考虑育秧过程操作方便, 经济实惠等因素, 水分因素应选取水平1。综上分析, 在播种至现青阶段应选择A3B3C1为适宜的环境参数组合, 即温度为35℃, 湿度为97%, 土壤水分为50%。

2.2.2 现青至二叶一芯阶段的结果及分析

根据表2试验结果, 利用SPSS统计分析软件中的单因素变量的多因素方差分析功能进行分析, 现青至二叶一心阶段各环境参数对秧苗质量的分析结果见表4。

由表4可知, 温度的Sig.值为0.003, 小于0.05;湿度的Sig.值为0.043, 小于0.05;而水分的Sig.值为0.446, 大于0.05。说明温度和湿度对试验结果有显著影响, 而水分对试验结果影响差异不显著。

同理, 为进一步分析在现青至二叶一芯阶段3个环境因素对秧苗质量的影响, 利用SPSS统计分析软件中的Duncan多重比较分析功能, 分析各因素对秧苗质量的影响程度。结果表明, 温度因素中的水平2对秧苗质量的影响最大, 湿度因素中的水平2对秧苗素质的影响最大, 水分因素中的3个水平之间的差异不显著, 但考虑操作方便, 经济实惠等因素, 水分因素应选取水平3。综上分析, 在现青至二叶一芯阶段应选择A2B2C3为适宜的环境参数组合, 即温度为30℃, 湿度为90%, 土壤水分为70%。

3 结论

试验环境 篇10

1 试验材料与试件制备

1.1 试验材料

试验采用的玄武岩纤维是国产玄武岩纤维, 玄武岩纤维布的基本力学性能指标见表1 所示。

1.2 试验环境

冻融循环试验参照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》[3] (GBT50082-2009) 中抗冻性能试验的快冻法进行, 每次循环时间是3h, 控制中心温度分别在:-17±2℃和8±2℃。

1.3 试样设计与制作

本次试验的试件共分为三组, 每组5 个试件, 具体分组见表2 所示。玄武岩片材拉伸试件的设计制作按照《结构加固修复用碳纤维片材》 (JG/T16-2004) , 该试验方法中试件的形状和尺寸如下图1 所示。

说明:B表示玄武岩纤维片材 (BFRP) ;D表示冻融, 后面数字表示冻融循环次数。

2 试验方法与测试内容

2.1 试验方法

试验是在力学试验室WDW-100 型微机控制电子万能试验机上进行的。试验采用连续加载, 加载方式如图2所示。按照《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》 (CECS146:2003) [4] 的方法, 在电子万能试验机上进行拉伸试验, 加载速率为1 ~ 6mm/min。

2.2 测试内容

本文测定玄武岩纤维的抗拉强度、弹性模量、伸长率、最大破坏荷载, 记录破坏形式。

3 试验结果分析

试验的主要结果有BFRP抗拉强度、延伸率、弹性模量。通过试验观察片材的断裂处所在的位置, 决定该组数据是否有效。若断裂面处于工作段内, 则数据有效;若断裂面处于工作段外, 则数据无效。试验得到的抗拉强度、弹性模量以及最大延伸率见表3。

说明:表中括号数值表示五个数据中最大值或最小值与平均值的差值。

在试验的过程中, 经过冻融循环的试件与对比试件相比, 受拉时并没有表现脆性增强的迹象, 这说明冻融循环对BFRP片材的破坏形态没有明显影响。由表3 可知冻融循环对BFRP弹性模量基本无影响。

由玄武岩纤维布的相对抗拉强度随冻融循环次数变化的曲线图3 可以看到, 冻融50 次后玄武岩纤维的极限抗拉强度有所下降, 冻融100 次后, 玄武岩纤维的极限抗拉强度进一步降低, 降低幅度为9.5%。

从相对延伸率随冻融循环次数的变化曲线 (图4) 可以得出, 相对延伸率曲线的变化趋势与玄武岩纤维抗拉强度随冻融循环次数曲线的变化趋势相同, 随冻融循环次数的增加, 延伸率降低, 冻融100 次后, 玄武岩纤维布相对延伸率下降幅度17.2%。

4 结语

BFRP经过冻融循环, 其极限抗拉强度和延伸率都有一定程度的下降, 弹性模量基本上没有影响。

本文研究了冻融环境这一单一条件对玄武岩纤维力学性能影响。BFRP实际使用是在复杂多变的具有多种因素共同作用的自然环境中工作的。同时, 通过快速试验研究的结果能否代替BFRP在真实自然环境作用下的耐久性还有待进一步研究。

摘要：加固材料的耐久性对于加固混凝土结构的长期效果至关重要。本文采用玄武岩纤维布和环氧树脂做成的BFRB条状试样, 采用快速试验的方法, 研究冻融环境下, 玄武岩纤维片材抗拉强度、弹性模量、伸长率等主要的力学性能指标随冻融循环次数的变化, 为BFRP材料在工程中应用提供数据支持。

关键词：玄武岩纤维,抗拉强度,弹性模量

参考文献

[1]石钱华.国外连续玄武岩纤维的发展及其应用[J].玻璃纤维, 2004 (4) :27-31

[2]杨勇新, 杨盟, 赵颜, 廉杰.玄武岩纤维布的耐久性试验研究[J].工业建筑, 2007, 37 (6) :11-13

[3]《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》 (GBT50082-2009) [S].北京:中国建筑工业出版社, 2009.

试验环境 篇11

钢筋混凝土构件中钢筋的锈蚀对于混凝土结构耐久性和可靠性具有严重威胁, 据不完全统计, 全世界每年因为钢筋锈蚀而产生的维护和加固费用就高达1000亿美元。随着钢筋锈蚀的不断发展, 混凝土结构的使用性能和安全性能均不断下降。

尤其是, 钢筋锈蚀后, 由于铁锈的存在, 钢筋的体积会出现膨胀现象, 从而在混凝土结构内部产生内压力, 如果由于这个压力所产生的拉应力超过混凝土的抗拉强度, 混凝土保护层就会出现开裂问题, 对于混凝土结构的使用性能威胁极大。

随着钢筋锈蚀的不断发展, 裂缝问题会越来越严重, 钢筋与混凝土之间的粘结性能和结构刚度会不断退化, 混凝土构件的承载力会不断被削弱, 对于建筑物的使用寿命构成严重威胁。

1 钢筋锈蚀机理

在混凝土孔隙中普遍存在氢氧化钙饱和溶液, p H值很高, 碱度高, 再加上混凝土中氧化钠、氧化钾的存在, 实际的p H值还会有所增加。在这样的高碱性环境下, 钢筋表面会发生氧化反应, 形成一层水化氧化膜, 并附着在钢筋表面, 也称为“钝化膜”, 即使是在有水分和氧气的环境中, 钢筋也不会被锈蚀。但是, 钢筋之所以还能够发生锈蚀, 主要是由两个因素导致的, 分别是混凝土中性化使钢筋位置的p H值降低和游离氯离子的浓度增加并扩散到钢筋表面, 使钝化膜失效。

在钝化膜失效以后, 混凝土中钢筋的锈蚀是一个典型的电化学过程:阳极发生氧化反应:Fe-2e←→Fe2+;阴极发生还原反应:O2+2H20+4e←→4OH-。阴极和阳极所生成的物质发生反应, 生成Fe (OH) 2, 如果氧气充分, Fe (OH) 2会进一步被氧化, 生成Fe (OH) 3, 即4Fe (OH) 2+O2+2H2O→4Fe (OH) 3, 脱水后形成红锈 (Fe2O3) , 如果氧气不充分, 则会生成黑锈 (Fe3O4) , 即6Fe (OH) 2+O2→2Fe3O4+6H2O[1]。在大气环境下, 钢筋锈蚀的机理还可以用下图1来形象表示。

2 大气环境下锈蚀钢筋力学性能试验方法

2.1 试验取样

本次试验所选用的是某地一服役20年的休息长廊处的钢筋混凝土构件, 通过构件原位替换、现场取样的方法, 从中取出存在不同锈蚀程度的钢筋作为试件。首先用弱酸对试件进行清洗, 后用清水对其进行清洗, 并用石灰水来进行中和, 之后还要用清水进行洗涤, 待清洗完毕后将试件做烘干处理, 之后用天平进行质量测定, 并测定钢筋的长度, 方可放入干燥器中备用。

2.2 钢筋锈蚀率的确定

关于钢筋锈蚀率的测定, 如果钢筋锈蚀均匀, 可以采用界面损失率和质量损失率来进行锈蚀程度的判断;如果钢筋锈蚀不均匀, 尤其是在大气环境条件下, 钢筋的锈蚀往往不是均匀呈现的, 而是多表现为坑蚀, 锈蚀的不均匀性和离散性随着锈蚀量的增加而增加, 质量损失率和截面损失率的差异也会增加。对于本次试验, 对于钢筋锈蚀率的确定, 以质量损失率为准。钢筋质量损失率ρ的计算公式为ρ=[ (Mo-Mr) /Mo]*100%,

其中, Mo表示钢筋初始质量, Mr表示锈蚀后质量。

2.3 试验方法

在试验过程中, 充分借助万能试验机的优势, 对钢筋的主要力学性能进行测定, 包括钢筋的屈服强度、抗拉强度、伸长率等[2]。在试验过程中, 必须保证所有钢筋试件的拉伸试验所使用的加载速率相同, 钢筋的锈蚀率通过对比分析计算的方式获得。

3 试验结果分析

3.1 钢筋极限伸长率与锈蚀率的关系

通过试验, 不难看出, 在钢筋发生锈蚀后, 伸长率明显下降, 如下图2所示。在试验过程中, 伸长率均为钢筋的极限伸长率, 钢筋发生锈蚀后, 钢筋的伸长率呈现快速下降趋势, 当锈蚀率低于4%~6%时, 伸长率基本上已经超过规范最小允许值。当锈蚀率超过8%~10%时, 伸长率也会低于规范最小允许值。对于I级钢筋和和II级钢筋, 其锈蚀率分别取下限值和上限值。当锈蚀率超过5%时, 具有局部坑蚀的钢筋, 其伸长率和锈蚀率之间的关系可以表示为δ1=aρ+δIu

其中, a表示锈蚀相关系数, I级钢筋取-0.5, II级钢筋取-0.59, ρ表示钢筋质量损失率, δIu为正常钢筋的极限伸长率。

3.2 屈服强度与锈蚀率的关系

通过试验得知, 随着锈蚀率的增加, 钢筋的屈服强度不断下降, 详见图3, 锈蚀后钢筋屈服强度与锈蚀率之间的关系用公式表示为σys=cρ+310,

其中, σys为钢筋屈服强度, 单位为MPa, ρ表示钢筋的质量损失率, 用%表示, c为影响系数, I级钢筋取-3.1, II级钢筋取-7.5。

3.3 钢筋抗拉强度与锈蚀率的关系

详见图3, 钢筋锈蚀率增加, 抗拉强度越来越低, 但是又呈现出波动趋势。之所以出现这样的现象, 主要还是跟钢筋锈蚀的不均匀性有关系, 由于存在坑蚀现象, 应力集中, 所以钢筋的抗拉强度在波动中随着锈蚀程度的加深而下降。根据试验结果, 抗拉强度与锈蚀率的关系可以用公式表示为σts=k1x+k2

其中, σts为钢筋锈蚀后的抗拉强度, x为钢筋质量损失率, k1和k2为锈蚀影响系数, 关于k1, I级钢筋取-4.0, II级钢筋取-5.6;关于k2, I级钢筋取315, II级钢筋取445。

3.4 锈蚀钢筋力学性能试验的结论综述

在大气环境条件下, 钢筋混凝土结构中的钢筋锈蚀主要以坑蚀为主, 锈蚀产物也呈现出明显的赤褐色, 疏松多孔陪你过, 体积膨胀率大[3]。在本次试验过程中所用试件已出现严重锈蚀现象, 对于混凝土间的可靠性和粘结度极为不利, 严重影响着混凝土结构的安全度和可靠性。与此同时, 由于钢筋的不均匀锈蚀和局部坑蚀, 钢筋受力性能也受到严重损害, 不利于建筑物的可持续发展。

其次, 随着钢筋锈蚀程度不断加深, 锈蚀率不断增加, 钢筋的延性会不断下降, 脆性会不断增加。

第三, 随着钢筋锈蚀程度的不断加深, 钢筋的力学性能呈现出不断下降的趋势, 在这一方面, II级钢筋的下降趋势明显高于I级钢筋。

4 结语

综上, 在大气环境下, 钢筋混凝土结构内部钢筋的锈蚀受到多种因素的干扰, 不能以一个力学性能试验来解释所有问题, 其中, 锈蚀后钢筋粘结性能下降、钢筋锈蚀物膨胀率的测定等问题仍然需要进一步研究。但是, 随着现阶段科学技术的进步, 建筑工程施工工艺的完善, 钢筋锈蚀问题应该全面重视起来, 不断提高钢筋的抗锈蚀能力, 提高钢筋混凝土的稳定性, 促进建筑工程实现可持续发展。

摘要：随着现代建筑工程技术的发展, 钢筋混凝土构件成为了建筑工程中广泛使用的结构, 对于建筑工程的耐久性和使用寿命提高做出了重要贡献。但是随着钢筋混凝土构件服役时间的增加, 钢筋出现锈蚀的现象也十分普遍。本文立足于钢筋混凝土结构的锈蚀现场, 对不同锈蚀程度的钢筋进行除锈处理和力学性能试验, 根据试验结果, 得出钢筋锈蚀的力学性能会随着锈蚀率的增加而下降, 从而为找到合理方法防控钢筋混凝土的锈蚀, 提高钢筋混凝土结构的耐久性和可靠性奠定了坚实的基础。

关键词：大气环境,锈蚀钢筋,钢筋混凝土,力学性能试验

参考文献

[1]沈德建, 吴胜兴.大气环境下严重锈蚀钢筋混凝土梁力学性能试验研究[J].桥梁建设, 2007, (1) :28-31.