基于相似理论的大型构造物理模拟装置的设计与研究

任旭虎¹，杨磊²，綦耀光²，孙志信³，蔡丽娟¹

1. 中国石油大学(华东)信息与控制工程学院2. 中国石油大学(华东)机电工程学院3. 胜利油田地质研究院构造物理模拟实验室

摘 要：相似理论是构造物理模拟实验的理论依据,而大型构造物理模拟装置又是一套机电一体化实验系统,在对主要地质构造现象与成因分析的基础上,从动力学和运动学的角度,总结了地质体形成的受力与变形规律,提出了实验装置动力加载单元应该具有的基本功能,并按照相似性理论,运用模块化设计方法,完成了系统的总体方案和各功能模块的结构设计。重点分析和解决了非均质体和分段变形地质体受力机理模拟、地质体走滑受力机理及物理模拟和地质体多点多方向应力加载等问题。在实验装置功能分析的基础上,采用"分散控制、集中管理"的结构,以整个系统为对象优化组合,开发了基于可编程序控制器的分布式运动控制系统。最后,利用该实验装置完成了不同构造样式的构造物理模拟标准实验,运行实践表明,研制的设备运行良好,达到了设计要求,为构造物理模拟定量分析提供了新的技术手段和实验平台。

关键词：相似理论;构造物理;模块化设计;可编程控制器;