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概述
       道路工程研究領域中的 Universal Testing Machine（UTM）是指在通用材料的疲勞試驗機上發展起來的專用試驗設備，通常包括：動力系統，雙柱式反力架，伺服動態作動器（氣缸，油缸或電缸），環境箱，控制與數據采集系統，傳感器（溫度，力和位移等），試件固定裝置，試驗輔助工具，軟件，計算機及線纜等組成的試驗系統。UTM系統可以將成型的道路材料試件放在環境箱中，模擬材料的服役氣候條件，通過加載桿對試件施加拉，壓，彎，剪等各種形式的動態或靜態作用，在此過程中，通過力和位移傳感器測量材料的應力、應變響應，從而計算一系列的力學性能指標，進而用于瀝青路面結構組合設計，瀝青混合料配合比設計，預測材料的高低溫性能，抗疲勞性能等路用性能。

試驗功能
模量試驗
單軸壓縮動態模量，滿足標準：AASHTO T342，JTG E20-2011 T0738
壓縮動態模量，滿足標準：AASHTO T378/TP132（小試件）AMPT方法（單軸法和圍壓法）
單軸抗壓回彈模量，滿足標準：JTG E20 T0713
單軸拉伸動態模量，滿足標準：EN 12697-26方法D，JTG 3441 T0863（無機結合料穩定材料）
單軸拉壓動態模量，滿足標準：EN 12697-26方法E
間接拉伸回彈模量，滿足標準：EN 12697-26方法C/方法F，ASTM D4123/D7369，AASHTO TP31/TP131
兩點彎拉動態模量，滿足標準：EN 12697-26方法A（法國標準）
四點彎拉動態模量，滿足標準：EN 12697-26方法B，JTG 3441 T0862（無機結合料穩定材料）
無結合料三軸回彈模量，滿足標準：JTG D50-2017附錄D，AASHTO T307，EN 13286-7

高溫抗車轍性能試驗

抗裂性能試驗（疲勞開裂和溫度開裂）

層間黏結強度

路面結構層級粘結強度試驗，滿足標準：EN 12697-48 拉拔法和剪切法，AASHTO T407

主要特點

• 專為道路材料試驗開發的硬件和軟件，具有以上所有試驗功能的試驗模板，可以直接調用開始試驗；
• 環境箱溫度范圍（UTM-30：-40℃到+80℃ | UTM-130：-50℃到+100℃）覆蓋主要自然氣候，適用于研究道路材料在極端惡劣氣候條件下的服役性能。
• 加載能力（±30kN），荷載頻率范圍（0.01~70Hz）和豐富的加載波形足夠模擬各種形式的交通荷載。
• 新一代的控制器和軟件支持用戶開展自定義的科研性試驗，不斷拓展系統的試驗功能。

型號選擇

       目前，EPC的UTM系統共有5個常規型號，分別為：UTM-16P（氣動型），UTM-30，UTM-130，UTM-130XL和UTM-250（從右至左）。其中，最受國內用戶青睞的是UTM-30和UTM-130，在國內分別有40臺左右的用戶。如果您的主要測試對象是瀝青混合料，那么UTM-30將是最合適的選擇；如果您還希望研究無機結合料穩定材料，或是添加了建筑垃圾的材料等，可以選擇UTM-130。中國也是世界上購買100kN以上量程UTM最多的國家。

圖1：UTM產品系列

      UTM-130XL是最早針對波蘭用戶需求開發的一款寬體結構的超大型設備，主要用于大尺寸復合結構梁型試件的疲勞試驗，也可以按照我國的鋼橋面技術規范開展五點彎曲疲勞試驗。下圖即為試件尺寸的對比，大型試件的尺寸可達：高160×寬200×長790mm；對比的小型試件為標準的四點小梁試件（50×63.5×380mm）。

圖2：四點彎曲疲勞試驗試件對比

      UTM-250是目前加載能力最大的UTM系統，用于特殊強度材料的研究。

      UTM-16P是以空氣作為動力的系統，最大荷載16KN，主要優勢是價格較低；但近年來，由于電動型設備的面世，我們更推薦用戶選擇AsphaltQube電動型設備。

試驗軟件

EPC 的動態試驗系統的UTS及UTS Neutron軟件具有既“簡單”又“復雜”的特點：

“簡單”是指軟件具有數十個標準試驗方法程序，以及標準試驗的自定義模式程序，對于那些按照國際標準試驗方法進行材料質量控制試驗的用戶來說，打開模板即可試驗，操作非常方便；

“復雜”是指軟件具有多種自定義的新方法開發模式，可以編寫簡單的應力/應變控制試驗，疲勞試驗，多步驟加載試驗；EPC的軟件開發工程師還可以根據用戶的特殊試驗需求來編寫試驗程序，共同開發新試驗方法。

因此，EPC的軟件能夠滿足不同工作性質的用戶需求。

圖3是常用的單軸壓縮動態模量的試驗結果示例，軟件能夠控制系統自動完成頻率掃描，計算每個頻率對應的動態模量，相位角等指標，并計算各種誤差指標，對試驗結果的質量進行控制。測試結果以表格的形式顯示，并繪制成曲線實時顯示；用戶還可以將測試結果到處為.csv格式的文件，使用Excel等第三方程序進行后處理；或是導出符合FHWA發布的FlexMAT程序要求格式的數據來繪制動態模量主曲線。

圖3：單軸壓縮動態模量試驗結果示例

IMACS2控制與數據采集系統

        如今，EPC的所有動態試驗系統均配備了IMACS2控制器。其中UTM系列為外置設計，AMPT和AsphaltQube系列為內置一體化設計。新一代的IMACS2控制器是EPC根據自身動態試驗系統的需求與新的UTS Neutron軟件共同開發的，具有如下的進步：

• 新設計使用了新的電子元器件，延長了控制器的使用壽命，零配件在市場上易于購買；
• 控制器與計算機軟件通訊使用千兆網線，大幅度提高實時數據傳輸速度；
• 控制器可以連接互聯網，由制造商進行遠程訪問，對系統進行診斷，升級控制器固件；
• 控制頻率由原來的5kHz提高到25kHz，采樣頻率由5kHz提高到200kHz，AD轉換分辨率提高到24位；
• 控制器在主板上預留了RS485/232，CAN總線，HDMI輸出，USB，編碼器，電磁閥，步進電機等接口，為后期的系統升級和硬件組網預留了可能性。
• 傳感器自動識別技術，當插入帶有智能芯片的傳感器后，系統可以自動識別標定文件并導入，避免人工加載發生錯誤的可能性。

圖4：IMACS2控制器