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        多功能構(gòu)造物理模擬裝置的設(shè)計及應(yīng)用

        2010-01-04 00:54:04任旭虎綦耀光劉新福
        關(guān)鍵詞:試驗裝置動力變形

        楊 磊,任旭虎,綦耀光,劉新福

        (1.中國石油大學機電工程學院,山東東營 257061;2.中國石油大學信息與控制工程學院,山東東營 257061)

        多功能構(gòu)造物理模擬裝置的設(shè)計及應(yīng)用

        楊 磊1,任旭虎2,綦耀光1,劉新福1

        (1.中國石油大學機電工程學院,山東東營 257061;2.中國石油大學信息與控制工程學院,山東東營 257061)

        多功能構(gòu)造物理模擬試驗裝置是一套機電一體化試驗系統(tǒng),通過對比分析國內(nèi)外同類設(shè)備的優(yōu)缺點,對構(gòu)造物理模擬裝置的關(guān)鍵技術(shù)進行研究。在分析地質(zhì)構(gòu)造形成過程和演化機制的基礎(chǔ)上,從動力學和運動學的角度,抽象出地質(zhì)體形成的受力與變形規(guī)律,按照相似性理論構(gòu)建了試驗裝置的相似模型,形成試驗裝置的整體架構(gòu)和各功能單元的設(shè)計思想,運用模塊化設(shè)計方法,完成系統(tǒng)的概念設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計。針對試驗裝置所實現(xiàn)的功能和運動控制要求,開發(fā)了基于可編程序控制器技術(shù)的“分布式三層解決方案”結(jié)構(gòu)的運動控制系統(tǒng)。應(yīng)用結(jié)果表明:研制的試驗裝置能完成不同構(gòu)造樣式的物理模擬標準試驗,為構(gòu)造物理模擬試驗和定量化分析研究提供了新的技術(shù)手段;新的模塊化設(shè)計思想和構(gòu)造物理模擬相似理論數(shù)學模型為該類試驗裝置的研制奠定了理論基礎(chǔ)。

        地質(zhì)構(gòu)造;物理模擬;模擬試驗裝置;設(shè)計;可編程控制器

        隨著國內(nèi)外構(gòu)造理論的發(fā)展,對地質(zhì)體變形機制和演化過程的研究不斷深入,由定性認識到半定量、定量分析研究,在對構(gòu)造變形體的成因機制和演化過程的研究分析中,常出現(xiàn)令地質(zhì)學家們困惑的問題,這些問題的解決往往要借助于構(gòu)造物理模擬試驗[1-5]。在構(gòu)造物理模擬試驗中,試驗裝置起到了關(guān)鍵性的作用。筆者依托中石化重大實驗室建設(shè)項目,在充分了解地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育機制基礎(chǔ)上對試驗裝置的總體功能、動力加載系統(tǒng)、試驗控制系統(tǒng)等進行設(shè)計研究,研制能適應(yīng)現(xiàn)代盆地構(gòu)造演化進展,再現(xiàn)拉張、擠壓、剪切、拱升、掀斜及復合構(gòu)造等不同地質(zhì)構(gòu)造演化條件下的自動化程度較高、綜合性強的構(gòu)造物理模擬試驗裝置系統(tǒng)。

        1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

        1.1 擬實現(xiàn)的主要地質(zhì)構(gòu)造樣式

        根據(jù)地質(zhì)成因及典型構(gòu)造樣式,所研制的構(gòu)造物理模擬試驗系統(tǒng)要實現(xiàn)的地質(zhì)構(gòu)造可劃分為如下6種典型的構(gòu)造樣式:①伸展構(gòu)造,如正斷層、裂谷、地塹-地壘、盆嶺構(gòu)造;②擠壓構(gòu)造,如逆斷層、褶皺系和逆沖推覆構(gòu)造;③升降構(gòu)造;④走滑構(gòu)造;⑤滑動構(gòu)造;⑥反轉(zhuǎn)構(gòu)造[9-10]。

        試驗裝置的設(shè)計必須滿足地質(zhì)構(gòu)造變形的應(yīng)力環(huán)境要求,這就要求在設(shè)計前深入研究和分析構(gòu)造變形的應(yīng)力機制和常見的地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象,以此作為試驗裝置的設(shè)計依據(jù)[11]。地質(zhì)構(gòu)造運動過程中影響構(gòu)造變形的因素有很多,而構(gòu)造應(yīng)力對構(gòu)造變形起著關(guān)鍵性作用,對于構(gòu)造物理模擬試驗裝置來說最為關(guān)心的是其中的應(yīng)力和應(yīng)變速率對構(gòu)造變形的影響,構(gòu)造變形的應(yīng)力方式有張應(yīng)力、壓應(yīng)力、剪切應(yīng)力及其過渡和轉(zhuǎn)換型式。

        1.2 國內(nèi)外構(gòu)造物理模擬裝置

        構(gòu)造物理模擬試驗最早源于1812年Sir James Hall對褶皺的模擬[3],目前,一些國際著名大學的構(gòu)造模擬試驗研究得到了石油公司的資助,取得了較好的成果,如英國倫敦大學McClay[3-4]教授研制的砂箱裝置,德國GFZ大學A.Plesch博士研制的模擬裝置,德國SKX大學也建有砂箱試驗裝置,美國麻省理工學院、加拿大皇后大學、澳大利亞國立大學及瑞典Uppsala大學也建有相應(yīng)的模擬裝置。近年來,我國在構(gòu)造物理模擬領(lǐng)域也有顯著的進展,中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所、中國地質(zhì)大學和中國石油大學等單位先后建立了構(gòu)造物理模擬實驗室,進行了一系列應(yīng)用研究。

        縱觀國內(nèi)外的構(gòu)造物理模擬試驗系統(tǒng),主要存在以下不足:

        (1)試驗裝置功能單一,只能實現(xiàn)單向或雙向加力,位移和速度控制精度低,試驗重復性得不到保障。

        (2)試驗臺缺乏多方向、高精度自動加力裝置,不能滿足地質(zhì)構(gòu)造物理模擬對三維空間應(yīng)力加載的要求。

        (3)模擬同沉積、剝蝕等地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育時,試驗材料加載自動化程度和精度不高,加砂量和平整度的精度得不到保障,使試驗結(jié)果和試驗可重復性變差。

        2 多功能構(gòu)造物理模擬裝置設(shè)計

        2.1 總體布局規(guī)劃設(shè)計

        在分析主要地質(zhì)構(gòu)造樣式及研究國內(nèi)外現(xiàn)有構(gòu)造物理模擬試驗裝置優(yōu)缺點基礎(chǔ)上,運用模塊化的設(shè)計思想,對試驗裝置進行了總體規(guī)劃設(shè)計(圖1):重點設(shè)計的試驗?zāi)P偷撞糠侄闻c隆起加載模塊可實現(xiàn)非均質(zhì)和分段變形地質(zhì)體的構(gòu)造變形模擬,該模塊的深度方向動力加載功能實現(xiàn)了刺穿、窟窿等構(gòu)造現(xiàn)象的模擬;基底走滑運動加載模塊可完成大洋板塊俯沖構(gòu)造和無限長運動的走滑物理模擬;可調(diào)向、變位置式加載小車模塊可實現(xiàn)對試驗?zāi)P偷亩帱c多方向加載,與底部加載單元聯(lián)合使用,可模擬地質(zhì)體三維受力狀態(tài);伺服驅(qū)動的運動、應(yīng)力加載單元可實現(xiàn)位移、速度的精確控制,使試驗由定性向半定量、定量化發(fā)展。

        圖1 試驗裝置總體布局Fig.1 Sketch map of general structure of experiment apparatus

        2.2 關(guān)鍵模塊設(shè)計

        根據(jù)機械系統(tǒng)總體設(shè)計[11-12]要求以及設(shè)計參數(shù)和需要完成的功能,構(gòu)造物理模擬試驗裝置主要由可調(diào)向應(yīng)力加載小車、垂直分段與隆起加載模塊、基底走滑運動加載模塊、巖漿侵入模塊和加砂輔助裝置等系統(tǒng)組成。

        2.2.1 應(yīng)力加載小車

        從地質(zhì)體變形成因角度分析,其在邊界上所受的力在空間上呈現(xiàn)為任意三維方向,考慮到三維動力加載在機械系統(tǒng)實現(xiàn)上的復雜性,將其分開來考慮,即只考慮地質(zhì)體邊界在水平面內(nèi)的受力方向為任意方向。在實際的模擬過程當中,可將垂直分段與隆起加載模塊與其聯(lián)合使用,則可以實現(xiàn)空間中三維受力的相對真實狀態(tài),從而將二維模擬變?yōu)槿S模擬。水平應(yīng)力加載小車的結(jié)構(gòu)如圖2所示。水平應(yīng)力加載小車的動力頭相對臺體可以擺動,同時可實現(xiàn)多組應(yīng)力加載小車的組合使用。

        2.2.2 垂直分段與隆起加載模塊

        垂直分段與隆起加載模塊的動力頭既能實現(xiàn)水平運動又能完成垂向運動,從而滿足拉伸、壓縮試驗和拱升組合試驗要求。底部加載單元總計有9個動力頭完成垂直運動,每3個動力頭一組,完成相同運動規(guī)則的水平運動,其結(jié)構(gòu)示意圖見圖3。底座采用鑄鐵底座,材料選為QT200,其上設(shè)計有平面導軌和V型導軌,對九個底部動力頭左右移動起導向作用,V型導軌和平面導軌上安裝有滑臺?;_上設(shè)計有導向孔和安裝電動缸的結(jié)構(gòu),即電動缸安裝在滑臺上,滑臺在底座導軌上移動,從而帶動電動缸一起左右移動,電動缸的絲杠伸出或收回,從而帶動移動板上下移動。

        圖2 應(yīng)力加載小車結(jié)構(gòu)Fig.2 Structure of stress loaded car

        圖3 底部加載單元裝配圖Fig.3 Assembly drawing of bottom driving system

        2.2.3 基底走滑運動加載模塊

        在地質(zhì)體構(gòu)造成因理論中,有一種剪切變形方式,即在大尺度下,相鄰區(qū)域之間產(chǎn)生相對的錯切運動變化,變化發(fā)生后,隨歷史沉積年代的延續(xù)而不斷變化,這種變形可稱之為無限長運動的走滑方式[10]。考慮到模型變形條件與地質(zhì)歷史時期相似,筆者將基底區(qū)域劃分為兩個大的運動變形區(qū)域,

        具體概念設(shè)計方案如圖4所示。為保證實現(xiàn)地質(zhì)體俯沖變形,模擬地質(zhì)中的“俯沖”現(xiàn)象,將基底走滑模塊分為兩段,兩段之間在空間呈現(xiàn)一定的角度,采用雙臺驅(qū)動單邊升降的結(jié)構(gòu)(圖5)。其中兩臺分別通過蝸輪蝸桿減速器,帶動基底走滑運動加載模塊左、右單元同步齒形帶的轉(zhuǎn)動,完成同向或反向運動;另外一臺帶動基底走滑運動加載模塊右驅(qū)動單元升降機構(gòu),完成垂向運動,與基底走滑運動加載模塊左右雙臺驅(qū)動單元配合,實現(xiàn)俯沖構(gòu)造現(xiàn)象的模擬。

        圖4 基底走滑運動加載模塊示意圖Fig.4 Schematic diagram of bottom sliding load module

        圖5 底部的俯沖與相對運動概念設(shè)計方案Fig.5 Concept design program of bottom underthrusting and relative motion

        2.2.4 巖漿侵入模塊

        試驗裝置中設(shè)計了巖漿侵入模塊以模擬地質(zhì)巖漿噴射,如圖6所示。

        巖漿侵入模塊又稱為底辟系統(tǒng),由底板、供液組件(液壓泵、流量計、壓力表、管路等)及集成機動部件等組成。

        圖6 巖漿侵入模塊概念設(shè)計方案Fig.6 Concept design program of magma intrusion module

        2.2.5 材料添加、壓實輔助模塊

        材料添加、壓實輔助模塊實現(xiàn)試驗材料添加、壓實功能,由三維導軌系統(tǒng)、加砂、鏟砂、夯實和畫線系統(tǒng)組成,其原理如圖7所示。加砂系統(tǒng)由螺桿泵、伺服電機、盛砂容器、加砂管道等組成,通過控制伺服電機的轉(zhuǎn)速來控制加沙的厚度;壓實系統(tǒng)對砂箱試驗介質(zhì)進行壓實,整個系統(tǒng)安裝在三維導軌系統(tǒng)上的垂直直線移動導軌上,通過該垂直移動直線導軌的上下移動來壓實試驗介質(zhì),通過左右和前后導軌的移動實現(xiàn)介質(zhì)整個表面的均勻壓實;鏟砂系統(tǒng)也被安裝在三維系統(tǒng)的垂直移動導軌上,對砂箱試驗介質(zhì)表面進行平整處理,通過調(diào)整垂直導軌的上下位置保證介質(zhì)上平面平整,鏟出的多余介質(zhì)通過管道吸出;表面刻線標志生成裝置依托三維導軌系統(tǒng),采用在砂層表面添加有色物質(zhì)或以硬筆尖在表面產(chǎn)生細小劃痕方式,實現(xiàn)在試驗體表面形成標志刻線,以便更直觀地觀察構(gòu)造物理模擬試驗體的變形情況。

        圖7 加砂、畫線、鏟砂系統(tǒng)示意圖Fig.7 Schematic diagram of sand adding,line plotting and sand shoveling system

        2.3 試驗參數(shù)計算

        2.3.1 相似性分析

        物理模擬的關(guān)鍵是模型與原形之間的相似性問題,試驗?zāi)P驮诙啻蟪潭壬吓c原形具有可比性是模擬試驗成敗的重要判據(jù)。為了使構(gòu)造物理模擬試驗?zāi)軌蛘鎸嵲佻F(xiàn)構(gòu)造變形過程,提高構(gòu)造物理模擬試驗的真實可靠性,筆者把相似理論應(yīng)用到構(gòu)造物理模擬試驗中來,使模擬結(jié)果和自然界中真實的構(gòu)造變形之間能夠互為相似。對于構(gòu)造物理模擬試驗裝置的參數(shù)設(shè)計,可抽象為動力相似問題進行討論,采用量綱分析方法討論動力相似問題,描述動力相似現(xiàn)象的物理量函數(shù)為[14]

        式中,σ為應(yīng)力,MPa;δ為撓度;P為集中力,N;t為時間,s;Z為摩擦系數(shù);ρ為密度,kg/m3;L為任一線性長度m;E為彈性模量,GPa。

        列出量綱矩陣,寫出指數(shù)的聯(lián)立方程組求解,可得動力相似問題的相似準則,即:

        2.3.2 砂箱尺寸

        設(shè)計的砂箱尺寸不僅要在相似性方面滿足實際研究地質(zhì)區(qū)域的幾何形態(tài),同時還要便于儀器的加工裝配和試驗操作。試驗?zāi)P偷谋壤哌x取CL=10-4~10-6,參考該試驗裝置主要研究區(qū)域(勝利油田濟陽坳陷)的幾何形態(tài)和最大范圍(約350 km×240 km[13]),根據(jù)相似性準則,試驗砂箱的最小尺寸應(yīng)大于350 mm×200 mm,同時該試驗裝置砂箱最大設(shè)計參數(shù)為1600 mm×400 mm,因此設(shè)計了箱體的5種動力推板:50 mm×400 mm(寬×高,下同)、100 mm×400 mm,200 mm ×400 mm,300 mm ×400 mm,400 mm×400 mm,其中400 mm×400 mm推板為可實現(xiàn)角度15°~30°可調(diào)的側(cè)板,可滿足濟陽坳陷區(qū)域構(gòu)造物理模擬試驗研究,同時設(shè)計的砂箱在寬度尺寸上連續(xù)可調(diào)適應(yīng)了具體構(gòu)造小區(qū)域的物理模擬。

        2.3.3 動力加載速度和時間相似性計算

        地殼中各種地質(zhì)體的構(gòu)造變形速度具有很大的差異性,變形量也有較大差別,在實驗室里模擬時間也具有很大的差異性。通常地質(zhì)體構(gòu)造變形在實驗室模擬一般要求在幾分鐘內(nèi)或幾個小時內(nèi)完成,也有少數(shù)的試驗要求在幾小時或幾十個小時內(nèi)完成[2],一般采用時間相似系數(shù)為Ct=10-11~10-13。根據(jù)Cv=CL/Ct,可導出動力加載速度為 v試驗=Cvv地質(zhì)體,速度相似性也直接決定了時間相似性,速度和時間相似性計算應(yīng)以實際地質(zhì)構(gòu)造變形特征為依據(jù)??紤]試驗裝置主要研究區(qū)域(勝利油田濟陽坳陷)的發(fā)育時代大約為100 Ma,根據(jù)時間相似性準則,構(gòu)造模擬試驗的時間約為0.1~8 h,時間相似比還可以提高,但對試驗裝置動力驅(qū)動的極低速性能要求也相應(yīng)會提高。根據(jù)動力加載速度為v試驗=Cvv地質(zhì)體,假設(shè)最長試驗時間為10 h,得到動力加載的最大速度為0.1 mm/s,即動力加載速度大于0.1 mm/s可滿足試驗條件。在地質(zhì)構(gòu)造物理模擬試驗中,如果不考慮時間的因素,從形變狀態(tài)來決定它的快慢,對同一性質(zhì)的材料,由于試驗時間的不同,可得到完全不同的結(jié)果,對于大多數(shù)材料,在緩慢的作用力下可產(chǎn)生塑性形變,而快速擠壓下則可發(fā)生脆性形變。

        2.4 自動控制系統(tǒng)設(shè)計

        構(gòu)造物理模擬試驗裝置自動控制系統(tǒng)控制的主要對象是各加載單元的伺服電機,控制的主要內(nèi)容是電機的運動速度、距離及安全保護,根據(jù)試驗裝置機械加載單元實現(xiàn)的功能和運動控制的要求,從全局的角度,以整個系統(tǒng)為對象,優(yōu)化組合,開發(fā)了基于可編程序控制器(PLC)的分布式運動控制系統(tǒng),完成了電氣控制硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試。

        根據(jù)試驗裝置機械系統(tǒng)設(shè)計方案,可知試驗裝置各單元系統(tǒng)功能相對獨立,如水平加載單元、底部加載單元分別完成臺體周圍水平面、試驗砂箱底部動力加載功能,同時大多構(gòu)造物理模擬試驗可能只用其中的某個加載單元,只有在完成疊合性、復雜的構(gòu)造變形體試驗時才可能組合其中的有關(guān)加載單元,因此結(jié)合裝置組成特點,控制系統(tǒng)采用“分布式三層解決方案”結(jié)構(gòu)(圖8),該設(shè)計既體現(xiàn)了模塊化、總線化、網(wǎng)絡(luò)化的思想,又借鑒了現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的架構(gòu),系統(tǒng)各層之間的信息交換均為數(shù)字量,系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性高,底層各PLC單元的功能相對獨立,主要完成對應(yīng)驅(qū)動單元的運動控制、保護、通訊、實時狀態(tài)采集等功能,主控PLC作為信息交換的中樞,不僅完成上位工控機和底層單元PLC之間的信息交換,同時負責底層各單元PLC之間的信息交互以及底層單元之間的協(xié)調(diào)控制工作,上位工控機主要完成實現(xiàn)試驗信息的設(shè)置、記錄、下傳、顯示等功能,該解決方案總體架構(gòu)結(jié)構(gòu)明晰,各單元功能相對獨立,可靠性高、抗干擾性能好、便于維護,同時某一單元發(fā)生故障,不影響其他單元正常使用,既與試驗裝置模塊化的體系相適應(yīng),又保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性,實現(xiàn)了易操作、便維護、易擴展、便升級的目的。

        圖8 分布式三層解決方案Fig.8 Distributed three-tier solution program

        3 試驗應(yīng)用

        構(gòu)造物理模擬試驗裝置已在勝利油田地質(zhì)科學研究院安裝、調(diào)試,對動力部分的速度、平穩(wěn)性、控制的可靠性和一致性等進行了測試,并設(shè)計和完成了不同構(gòu)造樣式的物理模擬標準試驗。

        3.1 標定試驗

        通過空載測試和實載試驗,可以得出試驗臺總體功能、基本試驗區(qū)底部驅(qū)動9個動力頭、驅(qū)動小車12個動力頭、基底走滑運動加載模塊的運動速度和位移精度達到設(shè)計要求。裝置已通過勝利石油管理局的驗收,驗收專家評價結(jié)果為:構(gòu)造物理模擬試驗室建設(shè)項目技術(shù)資料齊全,原理方法正確,裝置及有關(guān)設(shè)備性能穩(wěn)定可靠、控制精度、自動化程度高,裝置在多方向高精度加力單元、基底走滑運動加載模塊、底部驅(qū)動單元、三角區(qū)伺服隨動密封等設(shè)計中有多項創(chuàng)新。

        3.2 不同構(gòu)造樣式的構(gòu)造物理模擬標準試驗

        在實載標定試驗的基礎(chǔ)上,分別利用不同的加載單元完成了構(gòu)造物理模擬系列標準試驗,水平加載單元結(jié)合彈性體完成了如圖9所示的拉伸、擠壓標準試驗。底辟系統(tǒng)完成了如圖10所示的侵入構(gòu)造模擬試驗,實現(xiàn)了地質(zhì)體內(nèi)動力與外動力同時作用的構(gòu)造現(xiàn)象模擬,為模擬不同地質(zhì)區(qū)域的巖漿侵入構(gòu)造發(fā)育提供了有益的探索?;驹囼瀰^(qū)與基底走滑運動模塊結(jié)合完成了如圖11所示的剪切試驗,模擬了受邊界影響較小的走滑構(gòu)造現(xiàn)象。試驗結(jié)果表明各加載單元達到了構(gòu)造物理模擬應(yīng)力加載的要求。

        圖9 雙向拉伸斷層標準試驗和板式自由邊界雙向擠壓試驗Fig.9 Two-way stretching test of fault and two-way extrusion test at free plate-type borderline

        圖10 火山噴發(fā)模擬試驗Fig.10 Simulation experiment of volcanic eruption

        圖11 右旋剪切試驗Fig.11 Right-hand turning shear test

        4 結(jié)束語

        運用相似性理論,結(jié)合地質(zhì)學、機械設(shè)計、電氣控制成果研制的多功能構(gòu)造物理模擬試驗裝置可滿足現(xiàn)代盆地構(gòu)造演化研究的需要,滿足拉張、擠壓、剪切、拱升及組合應(yīng)力機制下的構(gòu)造物理模擬試驗要求,為復雜受力條件下的構(gòu)造物理模擬試驗提供了技術(shù)手段,對提升中石化勘探水平有重要意義,同時也填補了國內(nèi)現(xiàn)代構(gòu)造物理模擬試驗裝置研制的空白。

        此外,裝置雖然提供了相對完善的加載功能,但不同加載單元的組合使用,仍存在一定困難,地質(zhì)學家如何充分利用該構(gòu)造物理模擬裝置,結(jié)合實際地質(zhì)條件真實地再現(xiàn)地質(zhì)構(gòu)造過程,還需要在以后的實踐中不斷地探索和研究。

        [1] 鐘嘉猷.試驗構(gòu)造地質(zhì)學及其應(yīng)用[M].北京:科學出版社,1998:1-10.

        [2] 單家增.構(gòu)造模擬試驗在石油地質(zhì)學中的應(yīng)用[M].北京:石油工業(yè)出版社,1996:1-22.

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        Design and application of multifunction tectophysics simulating apparatus

        YANG Lei1,REN Xu-hu2,QI Yao-guang1,LIU Xin-fu1

        (1.College of Electromechanical Engineering in China University of Petroleum,Dongying257061,China;2.College of Information and Control Engineering in China University of Petroleum,Dongying257061,China)

        The multifunction tectophysics simulating experiment apparatus is an integrated electromechanical system used for geologic modeling experiment.By comparing the advantages and disadvantages of the vicarious apparatus in home and abroad,the key technologies of tectophysics simulation experiment apparatus were studied.On the basis of analyzing geological formation and evolution mechanism,the stressing and distorting rules of geologic body from the aspect of dynamics and kinesiology were summarized,and the similar model as well as the overall formation structure of the equipment and design of the functional unit of every subsystem were accomplished according to the similarity principles.In addition,the conceptual design and structural design were completed using modular design method.Achieved for the test equipment function and motion control requirements,the distributed three-tier solution structure of the motion control system was developed based on programmable logic controller.The results show that the experiment apparatus can complete serials standard tectophysics simulating experiments and the method provides a new technical means for the tectophysics simulation experiment.At the same time,the proposed modular design method and mathematical model of similarity for the tectophysics has laid the theoretical foundation for the development of such experimental devices.

        tectonic structure;physical analogue;simulating test device;design;programmable logic controller(PLC)

        TB 472;TB 476

        A

        10.3969/j.issn.1673-5005.2010.05.028

        1673-5005(2010)05-0152-07

        2010-02-22

        中石化重大實驗室建設(shè)項目(2008ZX05006)

        楊磊(1982-),男(漢族),山東濰坊人,博士研究生,主要研究方向:構(gòu)造物理模擬、石油機械和機械設(shè)計。

        (編輯 沈玉英)

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