科研職員在為發生裂痕的點位做標誌。本報記者 康 樸攝
振動臺上，液壓桿經由過程激烈晃悠模仿地動。（仰望圖）受訪者供圖
海內客戶在交付現場清楚中科視界的超高速攝像機應用方式。受訪企業供圖
結合科研團隊親密追蹤關心振動臺上平易近居模子的抗震機能。本報記者 康 樸攝
在河北省三河市燕郊經濟開闢區潮白年夜街1號，中國地動局工程力學研討所（以下簡稱“工力所”）科技園區，由智能建造、建筑構造和工程抗震專家構成的科研團隊正在嚴重地停止一場“損壞性”試驗。振動臺上，一座3D打印平易近居模子正派歷“存亡”考驗，來自浙江年夜學、年夜連理工年夜學和工力所的師生親密追蹤關心它的表示。
為啥要做這場試驗？試驗是若何停止的？衡宇模子表示若何？記者離開現場看望。
“測試目的就是把它震壞”
走進工力所科技園區，幾排顯露裂縫的放棄建筑物模子惹起記者留意。“這些都是我們震壞的。”工力所博士生趙及第說。
戴好平安帽，趙及第帶記者走進試驗場地。
這座3D打印混凝土平易近居模子，是浙江年夜學建筑工程學院副傳授孫曉燕團隊送來測試的。模子原型也小樹屋是3D打印的，位于河北省故城縣房莊鎮，由孫曉燕團隊建造，建成后成了本地一個“景點”，吸引不少行業專家和本地老蒼生前往“打卡”。
打印的屋子，硬朗嗎？這是孫曉燕被問得最多的一個題目。
結不硬朗，最要害得看抗震機能。她曾結合專注數字建筑與打印design營業的靈砼科技（杭州）無限公司，用三維數字模子準確盤算過，實際上，這座建筑的抗震機能很優良。
為進一個步驟驗證實際剖析和模仿測算成果，孫曉燕與多範疇多學科專家研究決議，展開振動臺模子試驗。屋子搬不來，依據工力所振動臺尺寸限制，孫曉燕委托工場做了5米長、1米多寬的最年夜尺寸縮尺比例全屋模子。
此次試驗總共設定6個工況，每種工況下要停止7次測試。“測試目的就是把它震壞，了解一下狀況畢竟能闖到第幾關，蒙受多強的地動。”孫曉燕笑著說。
到第二個工況時，還沒有呈現顯明裂縫。
振動臺，是一種能模仿地動產生的裝備。面前的這臺三向六不受拘束度振動臺，既可以程度標的目的震撼，也可以發生豎向震撼，還可以發生分歧方法的動彈，是國際最進步前輩的一套地動模仿裝備，衡宇、橋梁、地道、年夜壩、管道、輸電線路的抗震測試它都能干。
一邊跟記者先容裝備情形，作為現場總批示的趙及第一邊拿起對講機收回指令：“工況3—1，試驗預備。”
“可以測試。”對講機那頭，中控室任務職員已預備停當。
一架無人機從空中騰飛，飛向衡宇模子后方。“它可以記載下衡宇全體情形。”孫曉燕說。
“開端！”
隨即，耳畔傳來一陣蜂叫，振動臺液壓桿激烈發抖——地動來了。衡宇呈現稍微晃悠。
震撼消散后，幾名科研職員箭步邁上振動臺，眼光細心掃描衡宇模子的每個角落，對發生裂縫的處所做下標誌。
肉眼不雅測只是幫助。布置在模子上的加快度傳感器、位移傳感器、應變片和基于錄像辨認的光斑跟蹤技巧，加上衡宇兩側的4臺超高速攝像機，可以更精準捕獲衡宇經過的事況模仿地動后產生的纖細變更。
超高速攝像機廠商合肥中科君達視界（以下簡稱“中科視界”）任務職員祝良應告知記者，通俗單反相機，可以拍攝幀率為120的錄像，也就是每秒鐘成像120個畫面。“這臺超高速攝像機，幀率可以到達3000，每秒發生6GB的圖像數據，衡宇的每個纖細變更都逃不外它的‘高眼’。”
“對科研程度和產業制造才能的查驗”
在現場，看著各方爭相亮出“盡活兒”，記者頗有感慨：支持這場試驗的，是多學科的扎實科研成共享空間果和多範疇的成熟技巧設備。
拿超高速攝像機來說，它可以察看到肉眼和通俗相機難以捕獲的畫面，在產業生孩子、航天發射、car 碰撞試驗等良多場景都有效武之地。好比在生孩子車間，機械臂疾速活動，超高速攝像性能記載下每一個剎時，從而輔助企業校準機床或改良生孩子工藝。
“接上去將要發布的一款新品，可以到達10萬幀/秒，對標國際搶先程度。”中科視界副總司理雷秀軍表現，“幀率的年夜幅度晉陞，對處置器和存儲機能提出了極高請求，這些組成了公司的技巧‘護城河’。”
記者察看到，超高速攝像機應用的長焦微距鏡頭，來自國產物牌“老蛙”。雷秀軍說：“國外brand鏡頭在一些焦段有上風，但國產鏡頭廠商憑仗差別化競爭，近年來技巧上獲得長足提高，國產鏡頭也已進進我們的供給鏈系統。”
雷秀軍憶及創業初期，產物剛問世，國際客戶為他們供給了可貴的機遇，并提出良多提出輔助改良產物。“產物只要走向市場，在現實利用中才幹不竭迭代提高，高低游的相互攙扶對財產安康成長非常要害”。
再如振動臺，來自一家專精特新“小偉人”企業——博科測試。除了面前這套振動臺，博科測試還落地數個超年夜範圍多不受拘束度振動實驗裝備及振動臺臺陣體系，包含天津年夜學水下地動模仿振動臺體系、北京建筑年夜學年夜型多效能振動臺、河海年夜學模仿地動水下振動臺等。
市場承認背后是實打實的研發投進。2021年至2023年時代，博科測試的研發所需支出由2469.28萬元增至3094.56萬元，占總營收的比重也由6.09%增至6.60%。2024年上半年，公司持續加碼研發，研發所需支出收入1858.16萬元，營收占比增至8.67%。
還有承當此次試驗的工力所。任務職員劉江濤告知記者，國際能做模仿地動試驗的單元屈指可數，“一年上去，這套振動臺有100多天都不閑著”。
他指向墻邊的一套年夜型儀器：“不只是抗地動試驗，這不，一家創業企業送來了抗震撼體系，它可以經由過程算法輔助船舶在翻騰的波浪中保持穩固，下周它就要上振動臺了。”
記者清楚到，工力所是國際獨一以地動工程為主攻標的目的的研討機構，在強震撼不雅測及其利用、建筑工程抗震、地動災難風險區劃與防治、地動工程實驗技巧、地動與工程振動丈量技巧等範疇結果豐富。往年，由工力所牽頭研發的新一代高速鐵路地動預警監測體系，在國際利用線路長度超1500公里，并出口利用于印尼雅萬高鐵。
做這場試驗，門檻不低。孫曉燕說：“一場高程度迷信試驗，也是對科研程度和產業制造才能的查驗。”
“3D打印蓋屋子遠景遼闊”
跟著試驗深刻，地動強度越來越高，蜂叫聲也越來越年夜，衡宇開端呈現裂縫。
直到第六個工況，液壓桿動搖時，記者腳下站立的區域也呈現顯明晃悠，切身感觸感染到地動帶來的眩暈感。
趙及第告知記者：“試驗選擇了與平易近居地點地地動特徵接近的唐山波、山東平原波，以及對平易近居損壞特征顯明的汶川臥龍波，依照六度、七度、八度和九度地動強度分辨加載。”
地動中，年夜大都職員傷亡是由建筑物傾圮惹起的。年夜連理工年夜學扶植工程學院副傳授何化南告知記者，為了保證建筑平安，我國制訂了“小震不壞、中震可修、年夜震不倒”的抗震設防目的。
抗震設防目的是一個與地區相干的概念，而非震級。詳細來說，小震指多遇地動，即在50年design基準期內，超出該烈度的概率為63%，震后不需補綴；中震是指基礎烈度的地動，在50年design基準期內超出概率為10%，答應有必定的破壞，但經補綴后仍能應用；年夜震是指罕有地動，在design基準期內，超出概率為2%—3%，其設防目的為防傾圮，維護性命平安跳舞教室。
顛末一天的試驗，衡宇模子在六度地動工況下未產生主體構造破壞；在七度、八度地動工況下雖發生裂痕但并未延長至構造框架，全體構造完全；在九度地動工況下裂痕貫穿但構造主體完全，并未產生傾圮和嚴重損壞。
也就是說，3D打印平易近居模子禁受住了考驗。這時，孫曉燕決議，給模子加配重——了解一下狀況這種新型平易近居在極端地動荷載下的構造損壞形狀是什么，并小我空間從中找到抗震design的要害。
工力所研討團隊依據衡宇原型，為模子design了1噸的配重持續試驗。成果顯示，現有模仿地動所致的裂痕未達到衡宇構造外部的鋼筋混凝土框架，抗震機能優良。孫曉燕打算持續研討試驗中呈現的毀傷，并當令展開原型抗震實驗，停止3D打印混凝土構造優化design。
在孫曉燕眼中，3D打印的混凝土講授場地建筑可謂“變形金剛”。一方面，經由過程數字design、增材制造、預制拆卸，3D打印建筑可以疾速精準建造，還可以順應多樣化的建筑外形需求；另一方面，墻體內含空腔，嵌合鋼筋框架構成鋼筋混凝土構造，抗震機能好，平安經久。
“在寬大村落地域，自建房多為磚瓦構造，壯勞力也存在缺乏，用3D打印技巧蓋屋子遠景遼闊。”孫曉燕表現，作為新型建造工藝，3D打印混凝土平易近居的靠得住性需求顛末進一個步驟專門研究認證和實行查驗，縮尺模子的傑出抗震機能為后續深刻科研和相干技巧推行帶來信念。
