近半个世纪以来，地质测试专业人员一直将 MTS 作为高精度、高可靠性岩石测试的行业标准。
如今我们继续运用 40 多年的经验，设计和制造针对各类应用和预算的创新型电液伺服岩石力学试验机。

准确可靠的设计

经验证的电液伺服岩石力学试验机

MTS 815 型和 816 型岩石力学试验系统有信心提供地质材料专家们所需的全集成解决方案，其配置可在基本应用和高度复杂的应用中测试所有类型的岩石。

设计这些系统的目的在于测试从软砂岩到高强度脆性岩石的所有东西，将多功能伺服液压加载框架与j确的数字控件、柔性软件以及用于单轴和三轴测试的附件结合在一起。

希望这些完整的解决方案能够帮助您有效地管理和控制当前严格的地质材料评估所需的力、压力和温度。

MTS 815 型系统

MTS 815 型系统非常适合单轴和三轴岩石试验，对化石燃料勘探和生产、采矿和岩石力学研究至关重要。它具有高轴向力能力，额定压缩力高达 4600 千牛，额定张力高达 2300 千牛。

总的来说，其高刚性负载框架、固定十字头和单端执行器使该系统特别适合仔细控制后故障行为的研究。

MTS 816 型系统

MTS 816 型系统为涉及较小试样的岩石力学研究试验而设计。

可为单轴、三轴或直接剪切试验配置该系统，其紧凑的框架易于安装在实验室中。

816 型系统提供的力量能力比 815 型系统更低，但它能够提供一种更经济的方法，可以将岩石测试能力添加到您的实验室项目中。

灵活的模块化设计

MTS 815 型和 816 型测试系统包括许多功能，这些功能有助于测试专业人员使用单个系统进行更广泛的测试。隔板让您能够从一系列试样尺寸中进行选择。负载框架是为安装三轴单元而预先设计。根据您的需要，可在多种配置中的轻松安装其他配件。此外，MTS 还可以根据特定需求定制系统。

带 656 型三轴负载传感器的 MTS 815 型测试系统

带直剪仪的 MTS 816 型测试系统

MTS 可以帮助您在“井下”环境中常见的高温、高压条件下充分描述岩石试样的特性。

几十年的岩石测试专业知识

相较于其他制造商，MTS 在世界各地安装的高压伺服液压岩石测试系统更多。为了设计这些系统，我们与业界颇受尊敬的岩石力学研究人员和地质力学建模专家合作。我们还利用了从航空航天到生物力学等许多其他材料测试行业的工程和制造高质量测试解决方案中获得的广泛知识和实践经验。

伺服液压创新

伺服液压负载框架技术对于岩石力学测试至关重要。MTS 在几十年前就*采用了这项技术，并继续着伺服液压系统的创新。815 型和 816 型系统代表了我们集体知识和经验的，这就是为什么他们能够提供测试专业人员执行种类繁多且数量不断增加的的岩石力学测试所需的准确度和可靠性。

专门的服务和支持

为了确保您能够得到专家的帮助，MT S能够提供任何测试解决方案提供商中规模大、经验丰富的服务、支持和咨询人员。除了基本的服务和维护外，我们还提供专业人员的应用工程，这些专业人员能了解岩石测试的细微差别。我们的团队还提供完整的生命周期管理，以大限度地提高您的技术投资回报，并帮助您尽可能经济高效地满足新的测试需求。

世界工业设计

构成 815 型和 816 型系统核心的伺服液压负载框架是世界工业设计项目的成果。无论哪种系统适合您的需求，您都可以在强调j确性和操作简单性的严控环境中安全高效地执行岩石力学测试。

MTS 系统科技

提高精度、可靠性和可重复性的集成技术

MTS 岩石力学测试系统具备J确、可重复和耐用的性能。MTS 测试系统以其高正常运行时间和可靠的结果而*，我们在帮助客户应对许多市场严峻挑战过程中也对该测试系统进行设计、改进和微调。这种深度和广度的实践经验造就了一条全面的产品线，让岩石测试专业人员能够用单一可靠来源满足所有测试目标。

高刚度负载框架

815 型系统中，负载框架总成包括一个固定十字头，其安装在用螺栓固定在底板上的两个矩形柱上，形成了一个极其坚硬但独立的框架。集成在底板中的是单端、双作用执行器，行程为100 毫米（4 英寸），用于需要大位移的测试。框架总成包括两个反馈传感器——一个压差（?P）传感器和一个内部线性变量差分变压器（LVDT），LVDT 用于控制和测量执行器的位移。

抗冲击 LexanTM 门和滑动后面板可在不影响可视性的情况下保留碎屑。

816 型系统中，负载框架总成包括一个固定十字头，其安装在用螺栓固定在底板上的四根立柱上，形成一个刚性独立的框架，可以方便地插入和拔除各种尺寸的试样和夹具。该系统采用与 815 型系统相同的单端、双作用执行器。

测试区四面围有 Lexan 面板，框架本身置于一个硬质台面上，方便设置作业高度。

清洁静音的液压分配

SilentfloTM 液压动力单元（HPUS）能够在极低噪音的运行状态下，采用紧凑的体积提供z越的性能。它们很小，也很静音，可以安装在实验室任何地方。事实上，Silentflo HPUS 是声强为 30 dB（A），比常规 HPUS 更静音，所需的占地空间非常小。此外，815 型系统还带有远程安装液压服务阀组（HSMS），能够减轻对声学测量结果的干扰。

功能强大的软件

MTS 力学应用软件提供了一套完整的测试模板，能够进行 ASTM 和 ISRM 规定的标准测试序列和分析。这些模板能够指导您进行测试、数据采集和报告生成。利用该软件，您还可以方便地创建自己的自定义模板。基于 MTS 793 系列应用软件，MTS地质力学包使用高度灵活的拖放用户界面，能够简化建筑标准和非标准的测试过程。

运行时间速率控制，让您能够在测试期间增加或减少负载或应变速率，从而更严格地控制故障后测试，并提高生产量。

运行时间绘图显示了选定的反馈，从而连续监控测试进度。

数字控件

多功能 FlexTest® 数字控制器能够提供您所需要的灵活性，满足全谱测试需求，很快适应不断发展的标准。FlexTest 控制器具有可扩展性和易用性，可提供高速闭环控制、数据采集、功能生成和传感器调节功能，可跨多个站点进行可靠的单通道和多通道岩石力学测试。

单轴附件

单轴测试包可用于压缩、应变测量、周向应变测量、间接拉伸（巴西试验）、直接拉伸和断裂韧性。

这些测试包包括测试夹具和相关硬件，以及传感器和应用软件。

三轴附件

MTS 三轴岩石测试组件有助于实现现场条件的高保真模拟，如高围压、高温、高压孔隙流体和各种试样应力状态，包括延伸。

附件可用于支持三轴试验，包括压缩、蠕变、拉伸和变形应力路径。

岩石伸长计

MTS 伸长计型号 632.9X 系列专为测量高压和高温下的岩石应变而设计，为揭示地质材料的变形特性提供了Z越的精度、控制和耐久性。

直剪仪

扩展了带集成 MTS 直剪包的 816 型系统的能力，使圆柱形、棱柱形或不规则形状的完整岩石或节理岩石试样同时受到正常和剪切应力。

该测试包包括刚性、紧凑的负载反作用力框架、剪切执行器、为直接剪切优化的称重传感器和剪切箱。

延伸能力

MTS 815 型和 816 型岩石力学试验系统是为特殊的高要求应用而设计的。

它们具有多种型号和力度功能，能够在各种特定测试需求中提供高精度和可靠性。

815 型系统

» 吊耳

» 集成结构非常适合测试易碎材料

» 刚性的固定十字头

» 矩形柱

» 精度、十字头和执行器表面之间的平行度对准，确保正确加载。

» 前安全门，方便进入测试空间

» 附属装置标牌

» 疲劳额定、单端、双作用执行器，带有专门的密封和轴承设计，经久耐用，加上直接粘合聚合物轴承，能够减少摩擦并尽可能增加散热。

» 压差（?P）传感器提供力读数，但不影响负载框架的刚度，并且在 1000 千牛以上的负载下J确到校准范围的±1%以内。

» 校准至全尺寸执行器行程的内部 LVDT，以实现*定位控制

» 远程安装液压服务阀组，减轻对声学测量设备的干扰

» 单轴和三轴试验的大试验区

» 抗冲击 Lexan 面板

» 刚性底板

» 急停按钮

» 隔振垫

规格

815 型测试系统

负载框架型号

315.01

315.02

315.04

压缩率

千牛

1600

2700

4600

千磅

350

600

1000

张力级*

千牛

1050

1350

2300

千磅

240

300

500

执行器的位移

毫米

100

100

100

英寸

4

4

4

负载框架的弹簧率

牛/米

7.0 x 109

9.0 x 109

10.5 x 109

磅/英寸

4.0 x 107

5.0 x 107

6.0 x 107

预计重量

千克

2614

4218

7590

磅

5762

9300

16,700

地板加载体积（宽度 x 深度）

毫米

737 x 432

889 x 521

991 x 610

英寸

29 x 17

35 x 20.5

39 x 24

*尽管负载框架组件能够产生所示的张力，但实际张力限制取决于将夹紧装置连接到十字头和执行机构的连接硬件（例如，螺纹接头）。

规格

816 型测试系统

负载框架型号

316.01

316.02

316.04

压缩率

千牛

500

1045

2046

千磅

110

235

460

张力级*

千牛

291

667

1374

千磅

65

150

309

执行器的位移

毫米

100

100

100

英寸

4

4

4

负载框架的弹簧率

牛/米

1.1 x 109

2.6 x 109

3.0 x 109

磅/英寸

6.2 x 106

1.5 x 107

1.7 x 107

预计重量

千克

2380

3252

3822

磅

5250

7170

8426

地板加载体积（宽度 x 深度）

毫米

1168 x 813

1168 x 813

1295 x 1168

英寸

46 x 32

46 x 32

51 x 46

*尽管负载框架组件能够产生所示的张力，但实际张力限制取决于将夹紧装置连接到十字头和执行机构的连接硬件（例如，螺纹接头）。

816 型系统

» 十字头安装式执行器

» 紧密耦合的蓄能器

» 伺服阀

» 四柱固定十字头设计

» 单端、双作用式执行器

» 低剖面高刚度力传感器，j确到校准范围的±0.5%以内

» 压差传感器（316.04 负载框架上的标准），在 1000 千牛以上的负载下J确到校准范围的±1%以内

» 校准至全尺寸执行器行程的内部 LVDT，以实现*定位控制

» 所有侧面都配备 Lexan 面板，便于进入测试空间

» 急停按钮

» 刚性底板

» 刚性支撑台

» 隔振垫

多功能应用

单轴试验

单轴压缩和破坏后压缩

圆柱形岩石试样的压缩和变形试验需要压板夹具、用于低力试验的力传感器（低于 1000 千牛/200 千磅）或用于高力试验的压差传感器（大于 1000 千牛/200 千磅）、信号调节器和电缆、垫片以及轴向和周向应变测量工具包。

设计用于高压压缩的负载传动链时，应尽可能地保持刚性，以便在对易碎材料进行试验时，将框架和加载系统部件中存储的变形能量减至小。

这对于测试失效后的行为尤其重要，因为试验的完整性取决于防止失效试样失控。

测力传感器是疲劳额定的，用于j确测量施加的负载（±0.1%），具有一体式传感结构，通过热处理来提高重复性和线性度，并将滞后作用降至低。其多柱设计提高了灵敏度，同时保持了较高的轴向刚度、过载能力和长期稳定性。它能抵抗外来力和力矩，提高精度，并允许很高的侧向和倾覆力矩刚度。

传感器的特点在于大量的低应力端，以确保低滞后作用和小的端部附着效应。

测试/标准

»单轴抗压强度试验（ASTM D2938-86 和 ISRM 建议的岩石单轴抗压强度测定方法）

»单轴压缩中岩石材料的变形性（ASTM D3148-86 和 ISRM 建议的单轴压缩中岩石材料变形性测定方法）

»单轴压缩中圆柱形硬岩和软岩试样的蠕变（ASTM 4341-84 和 ASTM 4405-84）

间接张力（巴西试验）

间接张力测试配置使用间接张力夹具、带负载框架附件套件的测力传感器、信号调节器、从测力传感器到加载框的电缆以及六到八个垫片，具体取决于试样尺寸和负载框架模型。

间接张力夹具有一个重量轻但坚固的铝体（>RC 58），其硬化端盖磨平（接触线上小于 0.0005 毫米/毫米），从而将应力集中度降至低。

这些经特殊设计、具有特定尺寸的端盖拥有与试样接触区域匹配的圆弧半径，以进一步减少应力集中和轴外载荷。

此外，夹具的自对准设计不依赖于负载传动系的对准。相反，它确保在夹具的整个行程范围内正确对准，通过低摩擦轴承引导大直径镀铬柱。

可通过夹具顶部的球形固定垫圈避免力矩发生弯曲。

测力传感器与用于压缩试验的疲劳额定模型相同。

测试/标准

» ASTM 标准 D3967-86

» ISRM 建议的通过巴西试验确定间接拉伸强度的方法

直接张力

直接张力测试中使用直接张力夹具、力传感器和垫片。该夹具具有坚固的、正交安装的叶链和球形上下接头，以确保沿着试样中心轴的负载校准。

端盖上的 U 形夹销连接能够快速方便地更换试样，无需拆卸夹具。

端盖设计确保了环氧树脂在试样端部表面以及试样端部周围（当需要更大的粘合强度时）的均匀分布。

将端盖连接至试样时，应提供校准硬件，以确保端盖与端盖的校准。

提供四套试样端盖。测力传感器与用于压缩和间接拉伸试验的疲劳额定力传感器相同。

测试/标准

» ASTM D-2936-84

»ISRM 建议的岩石材料抗张强度测定方法

断裂韧性

断裂韧性试验有助于确定三点弯曲配置中 V 形缺口芯样的临界应力强度因子（KIc）。该配置使用了弯曲夹具、测力传感器、三到七个垫片（取决于试样尺寸、力传感器和负载架）、应变测量套件、夹持式应变计、将夹持式应变计安装到试样上的四个刀口套件、负载点位移测量平均输出的双 LVDT、LVDT 安装夹具和对准工具，四个信号调节器和电缆。

弯曲夹具有助于在试样上定位应变和位移传感器，以获得准确、可重复的结果。包括用于j确测量样品应变的应变测量套件。对准硬件有助于定位试样上的位移计和双 LVDT，并正确定位夹具上的试样。

疲劳额定力传感器与压缩、间接和直接拉伸试验中所用的传感器型号相同。

测试/标准

» 断裂韧性试验（ISRM 建议的测定 V 形弯曲试样、一级和二级上岩石断裂韧性的方法）

三轴试验

三轴压缩/三轴蠕变

三轴压缩/蠕变试验将上述单轴压缩附件与三轴单元组件结合起来，模拟现场应力、温度和孔隙流体压力，进而研究这些条件变化对试样的影响。

MTS 三轴单元总成的特点在于具有带有能够快速启闭的液压控制升降机和锁芯的疲劳额定单元。

底板上的螺栓法兰连接确保能够轻松牢固地关闭容器。轨道和车架总成与承载架集成，便于单元的安装和拆卸。

负载传动链自身的设计是为了适应延伸试验。

电气和流体贯穿件适用于高压和高温，试样端盖可用于高压压缩试验、拉伸试验、孔隙流体和渗透性试验。

测试/标准

» ASTM D2664-86（无空隙压力测量时不排水岩心样品的三轴抗压强度）

» ASTM D4406-84（环境或高温下三轴压缩的岩心试样蠕变试验）

» ISRM 建议的三轴压缩中测定岩石材料强度的方法

三轴变形应力路径

可以使用 MTS 岩石力学试验系统、三轴附件和挠曲试验数字控件绘制变形应力路径。

使用标准设备和直接传感器输入到挠曲测试控制器来执行静液压压缩和三轴压缩。

剩余的应力路径使用传感器输入，以及 FlexTest 控制器的计算输入特性。

流体静力学压缩路径可以直接测量体积模量。

如果测量了孔隙流体的体积和压力，以及孔隙坍塌时的静水击实点，就可以得到 Skempton 的系数 B 和 Biot 的系数 α。

三轴压缩路径从应力/应变曲线直接测量杨氏模量和泊松比，以及用于确定剪切破坏面和延性屈服面的数据。

单轴应变压缩路径涉及一个试验，该试验代表了当岩石埋在沉积盆地中时发生的变形，或在油气储备开采过程中作为流体提取的响应而变形时所发生的变形。该路径提供了代表生产期间储层岩石近似变形的数据，近似于沉积盆地中沉积物或岩石的变形，并提供了有关孔隙坍塌区域的数据。

恒 K 比压缩代表了产出储集岩后的变形路径。

它提供了有关孔隙塌陷区的数据，并能产生恒定的压差路径或恒定的平均压力路径。

恒差应力路径提供了数据，从而能将轴向应力σ1对材料特性的影响与流体静力学路径（等应力条件）中获得的类似数据进行比较。