海底环境模拟三轴加压系统的设计与分析.pdf

２０２４年７月Ｊｕｌ２０２４

第５２卷第１３期Ｖｏｌ５２Ｎｏ１３

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ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊｉｓｓｎ１００１３８８１２０２４１３０１８

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文献引用：聂忠，邹大鹏，黄俊鹏，等．海底环境模拟三轴加压系统的设计与分析［Ｊ］．机床与液压，２０２４，５２（１３）：１１６１２１．

Ｃｉｔｅａｓ：ＮＩＥＺｈｏｎｇ，ＺＯＵＤａｐｅｎｇ，ＨＵＡＮＧＪｕｎｐｅｎｇ，ｅｔａｌ．Ｄｅｓｉｇｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｒｉａｘｉａｌｐｒｅｓｓｕｒｉｚａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｆｏｒｓｅａｂｅｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ

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ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌ＆Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ，２０２４，５２（１３）：１１６１２１．

海底环境模拟三轴加压系统的设计与分析

１１，２１３１，２１，３１

聂忠，邹大鹏，黄俊鹏，阚光明，吴磊，张佳南，龙建军

（１广东工业大学机电工程学院，广东广州５１０００６；２广东工业大学，广东省计算机集成制造重点实验室，

广东广州５１０００６；３自然资源部第一海洋研究所，海洋地质与成矿作用重点实验室，山东青岛２６６０６１）

摘要：为实现海底沉积物在原位环境的模拟测量，设计海底环境模拟三轴加压系统。通过围压、反压、轴压３个加压

单元，组合实现模拟海底沉积物所受的水深压力和埋深压力。建立液压加压单元的数学模型，通过水介质的割线体积弹性

模量方程得出不同条件下水的体积弹性模量，研究不同温度、压力和海水盐度对加压系统加压性能的影响。经过分析与测

试得出：每１℃温度变化、每１ＭＰａ压力变化、每１‰盐度变化对加压系统加压效果的影响分别为０３６％、０１４％、

０２１％；通过模拟环境波动引发水的体积弹性模量变化，导致测试仓产生０６ＭＰａ压力扰动变化，系统自动恢复稳定状态

的调节时间不超过５ｓ。实验表明系统的超调量小于００５ＭＰａ，１～１０ＭＰａ的保压１０ｍｉｎ内测试压力波动不超过±０００５

ＭＰａ。系统的压力控制特性和抗干扰性好，满足测量要求。

关键词：三轴加压系统；海底沉积物；深海环境；体积弹性模量；超调量

中图分类号：ＴＨ１３７９；Ｐ７１５；Ｐ７３６２１

ＤｅｓｉｇｎａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＴｒｉａｘｉａｌＰｒｅｓｓｕｒｉｚａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｆｏｒＳｅａｂｅｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ

１１，２１３１，２１，３１

ＮＩＥＺｈｏｎｇ，ＺＯＵＤａｐｅｎｇ，ＨＵＡＮＧＪｕｎｐｅｎｇ，ＫＡＮＧｕａｎｇｍｉｎｇ，ＷＵＬｅｉ，ＺＨＡＮＧＪｉａｎａｎ，ＬＯＮＧＪｉａｎｊｕｎ

（１ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＧｕａｎｇｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＧｕａｎｇｚｈｏｕＧｕａｎｇｄｏｎｇ５１０００６，

Ｃｈｉｎａ；２ＧｕａｎｇｄｏｎｇＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙ