我国土工离心机进展与研发关键技术
我国土工离心模型试验技术发展综述
ＳＴＡＴＷ ｏＦ 唧
ＴＥＳ Ｔ
ＡＩ Ｕ ＲＥＶⅢ Ⅵ ｏＦ ＧＥｏ Ｅ （ ＣＩ
ＣＨ
ＣＥＮ Ｉ ’ ＲⅡ 『 Ｇ雹 Ｍ ［ １ＥＬ－ ０Ｉ ）
ｓ ｌｅ ｔ ｅ ｅ ｄ ｆ ｃ ｌｉｓｉ ｏｒ ｉｅ ｔ ｅｓ ｌ－ ｉｈｔ ｆｔ ｅｓ ａｌｓ ａｅ ｐ ｙ ｉａ ｏ ｅ ｓｕ ｏ ｉ ｒ ｔ ｔｐ ． ｅｍ ｏ ｔｃ ｎ ｏ ｖ ｈ ｓ ｉ ｕ ｔ ｓｔ ａｓ ｈ ｅｆｗｅｇ ｈ ｍ ｌ—ｃ ｌ ｈ ｓｃ ｌｍ ｄ ｌ ｐ ｔ ｔ ｐ ｏｏｙ ｅ Ｔｈ ｓ ｏ — ｉ ｅ ｏ ｓ ｖ ｎｉｎ ｏ ｌｔ ｎ ｒ ａ ｅ ｔ ｅ ｓ ｌ－ ｉ ｈ ｔｅ ｓＩ ｈ ｏ ａｌｄ ｇ ｏｅ ｈｎ ｃ ｌｃ ｎ ｒｆ ｇ Ｔｈ ｓｐ ｐ ｒｐ ｅ ｅ ｔ ｔｔ ｆ ｅ ｅ ｔｔ ｏ ｏ ｉ ｃ ｅ ｓ ｈ ｅｆｗｅｇ ｔｓｒ ｓ Ｓｔ ｅ ｓ －ｃ ｌｅ ｅ ｔ ｃ ｉａ ｅ ｔｉｕ ｅ． ｉ ａ ｅ ｒ ｓ ｎ ｓａ ｓａｅ ｏ ‘
ｔ ｅ ａ ｔｒ ｖｅ ｏ ｅ ｅ ａ ｔｌｔｒ ｔ ｒ ｓ ａ ｄ ｍａ ｍ・ ｌ ｎ ｇ ｏｅ ｈ ｉ ａ ｅ ｔｉ ｇ ｅ ｈ ｏｏ ｉ ｓ ｉ ｉ ａ ｔｓ ｍｍａ ｚ ｓ ｈ ｒ ｅ ｉｗ ｆｒ ｌｖ ｎ ｉｅ ａｕ ｅ ｎ ｔ ｉ ｓ ｏ ｅ ｔ ｃ ｎ ｃ ｌｃ ｎｒｆ ｅ ｔｃ ｎ ｌ ｇｅ ｎ Ｃｈ ｎ ．Ｉ ｕ ａ ｕ ｉ ｒ ｅ
Ａｂｓｒ ｃ Ｓ ａｌｓ ａ ｅ ｈ ｓｃ ｌ ｍｏ ｅｉ ｇ ｉ ｎ ｅｆｃ ｉｅ ｍ ｅｈ ｄ ｆ ｒ ｅ ａ ｎ ｎ ｔｕ ｔｒ ｌ ａ ｅ ｔｃ ｎ ｃ ｌｐ ｏ — ｔａ ｔ ｍ ｌ・ ｃ ｌ ｐ ｙ ｉ ａ ｄ ｌｎ ｓ ａ ｆｅ ｔｖ ｔ ｏ ｏ ｘ ｍｉ ｉ ｇ ｓｒ ｃｕ ａ ｎｄ ｇ ｏ ｅ ｈ ｉａ ｒ ｂ
离心机关键技术及发展情况综述
离心机关键技术及发展情况综述离心机关键技术及发展情况综述离心机是将样品进行分离的仪器，广泛应用干生物医学、石油化工、农业、食品卫生等领域，它利用不同物质在离心力场中沉淀速度的差异，实现样品的分析分离。
离心机自问世以来，历经低速、调整、超速的变迁，其进展主要体现在离心设备和离心技术两方面，二者相辅相成。
从转速看，台式离心机基本属于低速、高速离心机的范畴，因此具有低速和高速离心机的技术特点，其结构主要由电机驱动系统、制冷系统、机械系统、转头和系统控制等几部分组成，与落地式离心机相比只不过是尺寸和容量小一点罢了。
通用台式离心机的发展已经模糊了低速、高速、微量和大容量离心机的界线，众多的转头为科研人员提供相当广泛的应用范围，成为科研实验室首选机型。
本文将结合国内外流行的台式离心机．着重从功能结构，介绍台式离心机的关键技术及其进展，并希望通过国内外流行机型的技术总结和比较，提供有益的选型建议。
1、交流变频调速将逐步取代直流调速转速调节系统是离心机的核心部分，由控制、功率驱动和电机三大要素组成，主要是控制电机的转速。
在离心机的发展进程中直流调速功不可没，其主要特点是具有良好的起制动、调速范围宽、结构简单、成本低、理论和实践都比较成熟等，因此八十年代前在离心机中得到广泛的应用较成熟等，因此八十年代前在离心机中得到广泛的应用，至今仍在应用和不断的改进，例如长沙维尔康湘鹰离心机新推出的转超速离心机，改进了直流电机铜头和碳刷的耐磨性，以延长电机的寿命和碳刷的更换周期等。
可控硅相控直流调速是经典的直流调速方案，结构简单、技术成熟，基本满足离心机调速的需求，因此在国内外离心机中得到广泛的应用。
其主要缺点是，整流波形差、电流脉动大、轻负载时易出现断流现象、为维持直流电机电流的连续，需加一笨重的平滑电感，增加了仪器的体积和重量。
八十年代后，随着全控功率器件的发展，如功率晶体管和场效应管等，开关功率变换技术逐渐在离心机直流调速系统中得到应用，如德国eppendorf5410和5402离心机，这种技术主要是通过高频直流斩波，调节脉冲占宽比，改变辅出电压，为直流电机供电。
CKY-200型土工离心机研制
【 要】 摘 容量为２０． Ｃ Ｙ ２０ ０ｇ 的 Ｋ 一０ 型土工离 ｔ 心机采用三层布 局形式， 统相对隔离； 各系 臂架与转 ； 臂支承间采用直线导轨系统联接， 并增设不平衡力监测系统； 吊篮的吊耳与转臂、 吊耳与工作平台间采 ｛ 用铰链（ 销轴） 联接， 以削弱安装于吊篮的振动台工作时产生的垂臂向和切向振动冲击。电气系统具备 ２
静态数采、 摄影、 摄像、 动平衡检测与 自 动调整等功能。分析 了 拖动系统加速度控制精度。试验表明 ： ｛ 加 速度稳 定度 ≤（ ０ ） ．４ ； 态数 采 系统的相 对传 输误 差 ≤０ １ ％。 ± ． ％ＦＳ ｈ 静 ５ ／ ．５ ０ ｛
关键词 ： 土工离心机 ； 不平衡力； 吊篮 ｉ 【 ｂｔ ｃ】 ｈ ０ ｇ ｅｔ ｈｉ ｌ ｅｔ ｕｅｈｄｔ ｅ ｌ ｅ Ｏｔ ｔ ｈ ｄｆｒｎ ｓ ｔ ｓｃｎｂ Ａ ｓ ａｔ Ｔｅ２０ ． ｏ ｃｎ ａ ｃｎ ｉｇ ａ ｒ ｙｒ Ｓ ｈ ｅ ｉｅ ｔｙ ｅ ａ ｅ｛ ｒ ｔ ｅ ｃ ｒ ｇ ｆ ｈ ｅ ａ ｓ ａ ｔ ｆ ｅ ｓ ｍ
ａ ｌｎ ｅ ｉ ｅ ｐｎ）ｅ ｅ ｎ ｒａ ｅｗ ｇ ｍ ａ ｅ ａｂｗｅ ｎｅ ｄ ｌ－｛ ｐ ｙ ｇｈ ｈ ｇ ｉ ｂｔ ｅ ｈ ｇ ｓ ｄｈｓｉ ， ｄｈ ｓ ｓ ｅ ｅ ｈ ｇｒａ ａ ｐ ｉ ｔ ｎ ｓ（ ｓ ｗ ｎ ａ ｅ ｔ ｎ ａ ｎ ｔ ｎ ｒ ｔ ｎａ ｓ ｐ ｎ ｔ ｏ ． Ｌ ｈ ｐ ｍ ｎ ｅａ ｅｔｌｘｉ ｇｏ ｅｆｈ ｓ ｋ ｇａｌｃ ａ ｎ Ｉ ａ ｉ ｎ｛ ｆ ｍＴｌ ｔ ｉ ａ ｍａｄ ｈ ｔ ｇｎａｅｃｉ ｆｒ ｔ ａｉ ｂ ｎ ｅ ｅ ｅｅ． ｄｉ ｒ ｈ￣ ｅ ｔ ａ ｎ ｔ ｎ ｉ ｔ ｒ ｎ ｃｏ ｅｈ ｎ ｔ ｅ ａ ｂ ｗ ｋ ｄｎ ｔ ｄ ｏ
土工离心机及振动台发展综述
１ 引言
土工离心机 的应用几 乎涉及所 有岩土工程研 究及试验 。其重要作 用主要 体现 在 以下几个 方面 ：检 查
工 程 设 计 方 案 的 经 济 合 理 性 与 安 全
力和使 用水 平 的提 高 。
统 ，高速摄 影系统 ，模拟地 面建筑 物基础打桩及 拔桩系统 ，模拟 地下
阔 。本文希望 通过对土 工离心机 的
应用 、发展趋 势 以及 离心振 动 台的 介绍 ，增 强相关人员对土 工离心机
一
部分 （ 包括计 算机 、控 制装 置等 ） 炸等 研究 时，需要把土 工模 型置于
组成 。
离心场 的同时，再耦合一定频率的振 动 ，能提供 该振动 的是放 置于工作
维普资讯
－
ＩＳＩ Ｕ ＭＮ Ｅ Ｔ Ｇ ＱＩ ＥＴ ＮＥ Ｐ
这 遮鱼
土工离心机及振动 台发展综述
Ｓｕｍ ｍ ａｒ ｚａｔ ｏｎ ｉ ｉ ｏｆ ｇｅｏｔ ｅｃｈｎｉ ｃａｌ ｃｅｎｔ ｉ ｕｇｅ ｒｆ ａｎｄ ａｂｌ ｔ ｅ ｄｅｖ ｏ ｅｌ ｐｍ ｅｎｔ
土是一种 非线性变形材料 ，它
的形状受应力水 平的影响 。当对土 工构筑物进行物理模拟 时 ，首要条 件是保证模型 的应力水 平与原型相 比例 因数 ｎ １ｎ ／ １ １
１
变 量 液体 密度 表 面张 力
比例 因数 １ １ １ｎ ／ １
ｎ
变量 颗 粒 强度 粘聚 力 压缩性 惯 性 时间
１ 一工 作 吊 篮 ； ４
和 国内外应 用现状 ，并对 离心振
动 台进 行 了介 绍 ，最 后 对 土 工 离
心机的发展 趋势作 了展 望。 关键词 ： 离心机 ；振 动 台；综述
岩土离心模拟技术的原理和工程应用
岩土离心模拟技术的原理和工程应用岩土离心模拟技术是一种重要的材料试验手段，广泛应用于土工、岩工、地基工程、地震工程等领域。
它通过模拟真实场地中土体的应力状态和变形特性，对土工材料、工程结构的力学性质和稳定性进行评估和研究。
本文将从原理和工程应用两个方面进行介绍。
一、离心模拟的原理离心模拟实验是将土体放在离心机设备中，借助离心机的高速旋转产生的离心力，使土体获得高达1000倍于重力的加速度，从而模拟真实场地的应力状态，获得各种状态的土体力学性质和变形特性。
离心模拟实验具有以下几个特点：1. 加速度较大：离心机可产生高达1000倍于重力的加速度，对土体施加强烈的加速载荷，能够模拟真实场地较为复杂的地震、风等载荷。
2. 实验精度高：离心实验是一种非常精密的试验方法，可以测量微小的力和变形，实验数据精度高、可靠性好。
3. 处理土体样品多样化：通过控制离心机旋转速度和加速度，可以模拟不同土层深度和不同地质环境下的土体状态，从而得到更真实、可靠的试验结果。
二、离心模拟的工程应用离心模拟技术已经广泛应用于土力学、岩石力学、地基工程、地震工程等领域，其主要应用方向包括：1. 工程结构的稳定性分析：运用离心模拟试验技术，对各种道路桥梁、隧道、堤防、地基及地铁车站等工程结构的稳定性进行评估和研究，建立地下结构的安全边界条件。
2. 地基和岩土工程的研究：离心模拟实验成为评估工程地基和岩土工程的力学性质和变形特性的标准方法。
通过利用离心模拟试验得到的数据，可以确定地基工程中土体失稳破坏的机制，进一步发展土体力学理论。
3. 地震工程的研究：离心模拟试验为研究地震过程中土体的动力响应、变形破坏机制、动力稳定性等问题提供了一种有效手段。
离心模拟试验能够模拟遇有多重地震场地，研究相关的动力特性和应力应变响应。
4. 其它领域的应用：离心模拟技术的应用同样在液固相变、废物处理、地下能源和水利工程等领域得到逐步推广。
总之，离心模拟技术是一种非常重要的材料试验手段，其在各个领域的应用推广将有着更加广泛的意义。
土工离心机振动台及其试验技术
摘 要 ： 用 土 工 离 心 机 振 动 台进 行 模 型 试 验 是 研 究 土 工 材 料 及 其 建 筑 物 在 地 震 荷 载 作 用 下 动 力 特 性 的 有 效 手 段 。 利 这 一 先 进 的 地 震 模 拟 方 法 在 国外 已得 到 大 量 应 用 ， 国 内 却 刚 刚起 步 ， 此 中 国 水 利 水 电科 学 研 究 院 计 划 在 现 有 在 为 大 型 土 工 离 心 机 基 础 上 ， 设 一 台 高性 能 的 离 心 机 振 动 台 。 本 文 分 析 了部 分 国 外 离 心 机 振 动 台 的 主 要 特 点 和 研 究 建 现 状 ， 绍 了 中 国水 利 水 电科 学 研 究 院拟 建 的 离 心 机 振 动 台 及 其 主 要 技 术 参 数 ， 时介 绍 了 动 力 离 心 模 型 试 验 所 介 同
区 ， 旦在 地震 中被破 坏 ， 会 给人 民的生 命 财产造 成 巨大 的损 失 。因此 ， 一 将 在研 究 岩 土 工程 动 力 数值 分 析方 法 的同时 ， 国更需 要大力 开展 动力 离心模 拟试 验 研究 ， 我 缩短 与世 界先 进 水平之 间 的差距 。本 文分 析 了 目前 国 内外 离心 机振 动 台试 验设 备 及其应 用情 况 ， 类离 心机振 动 系统 的优 缺点 ， 后介绍 了中 国 各 最 水利 水 电科 学研 究 院拟建 的大型 离心 机振 动 台经过 初 步论 证 后 的主要 技 术 参 数 ， 其各 项 技 术 指标 与 国 外先 进 的离心 机振 动 台相 比 ， 居于 领先 水平 。文 中 同时 简要 介绍 了动 力 离心 模 型试 验 常 用 的 附属 实 验
土工离心模型试验原理与若干问题分析
建筑物尺寸 B 相对土粒直径 D 很大 , 一般不考虑 土 粒直径的作用和影响 。但模型试验 , 一般直接用原型 土料并保持与原型土相同的状态 。这样在模型试验中 由于结构物按模型比缩小而使得与土体颗粒接触的结 构物模型尺寸减小 , 土体的不均匀和随机性可能会明 显地显露出来 , 模型试验结果可能受粒径效应的影 响 。Fuglsang 和 Ovesen[1] 的研究表明 , 对于直径为 1 m 的基础底板 , 当填料平均粒径 < 28 mm 时 , 即底板 尺寸与土粒平均粒径比值 > 35 时 , 颗粒大小的粒径 尺寸效应可以忽略 , 但当该比值 < 15 时 , 则有明显 的尺寸效应 。对于条形基础及矩形基础 , 这一界限值 分别在 25～75 及 25～50 之间 。Craig[2] 也认为 , 为了 消除尺寸效应 , 对于浅基础和桩基础模型试验中的基 础尺寸与最大粒径之比应 > 40 。 31 3 边界效应问题
度为ω, 转动半径 R 处质点 m 将受到离心力与重力的
联合作用 。设其合力为 F , 则 F = ma
(7)
其中 a 为合加速度 , 其值为 a = (ω2 R) 2 + g2
(8) 式中的ω2 R 为离心机旋转至水平方向时的离心加 速度 。记合加速度 a 与水平面的夹角为α, 则有
t
a
nα
=
g ω2 R
·8 ·
全国中文核心期刊 路基工程 2007 年第 3 期 (总第 132 期)
地形对路堤沉降影响的有限元分析
杨旭毅 支喜兰
(长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室 陕西西安 710064)
摘 要 利用 Ansys 有限元程序建立路堤及地基模型 , 在填土高度 、地基土质和填土容重等参数 相同的前提下 , 分别计算出路堤处于三种不同地形时的地表沉降值 。计算结果及分析表明 : 对于路 堤 , 尤其是高路堤 , 地形因素对沉降量的影响不容忽视 。
CFG桩复合地基处理软弱地基的离心机实验研究_陈桂香
[文章编号]100228528(2009)0320024204CFG桩复合地基处理软弱地基的离心机实验研究陈桂香,孙红亮,肖昭然(河南工业大学土木建筑学院,郑州450052)[摘 要]运用CFG桩复合地基处理桥头跳车现象中出现的“二次跳车”现象,并对不同桩间距的CFG桩复合地基工作性状进行了离心机模型试验,得出了桩间距对桩土应力比的影响规律、桩土应力比与地基总应力的关系以及路基沉降变化特征,对优化桥头软弱地基沉降变形的处理方法具有参考意义。
[关键词]离心模型试验;CFG桩复合地基;桩土应力比[中图分类号]T U472 [文献标识码]AResearch on Centrifuge T est in S oft F oundation Treatmentby CFG Pile C omposite F oundationCHEN Gui2xiang,SUN Hong2liang,XIAO Zhao2ran(Henan Univer sity o f Technology,Zhengzhou450052,China) [Abstract]The phenomenon of“second jum p”in vehicle bum ping at bridge2head was treated by CFG Pile com posite foundation.The centrifuge m odel test was per formed with the w ork of CFG Pile com posite foundation with different pile spacing,obtaining the in fluencing discipline of the pile spacing on the pile2s oil stress ratio,the relationship between the stress ratio in pile and s oil with the total stress in foundation,as well as the changing characteristic of roadbed sedimentation,which can be referred to by optimizing treatment of the sedimentary deformation in the s oft foundation at bridge2head.[K ey w ords]centrifuge m odel test;CFG pile com posite foundation;pile2s oil stress ratio[收稿日期]2008212219[基金项目]河南省交通厅项目(项目合同编号:2008Z004)[作者简介]陈桂香(19762),女,博士[联系方式]jyccy888@1261com1 引 言桥头跳车是桥台和路基之间产生差异沉降引起车辆行驶颠簸的一种现象,减缓桥头跳车现象是困扰工程界的一个难题,很多学者对桥头跳车现象产生的机理和解决措施进行了研究,也提出了相应的技术措施,采用这些技术时,虽然桥头工后沉降过大的问题得到了较好地解决,但是在处理路段与未处理路段衔接处,又产生了新的沉降突变,即所谓的“二次跳车”[127]。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
我国土工离心机进展与研发关键技术作者：王永志王体强王海汤兆光来源：《地震研究》2020年第03期摘要：回顾并总结我国土工离心机的发展历程、现状及趋势，概括了现役设备的性能指标和功能特点。
以中国地震局工程力学研究所DCIME-40-300土工离心机为例，阐述了针对地震韧性工程研制土工离心机的关键技术，包括土工离心机、离心振动台、主机室冷却系统、降雨模拟系统、冻融循环系统等，给出了解决关键难题的基本思路与总体设计方案。
针对离心振动台性能评价需求，提出了离心振动台性能测试方法与评价指标，并给出了若干性能测试结果。
结果显示：正弦波输入时，平均波形失真度约为10.7%;地震波输入时，平均幅值误差约为4.44%，平均频谱面积误差约为5.89%，均优于相关行业标准规定的技术指标。
关键词：土工离心机;振动台;关键技术;性能评价0 引言土体是人类赖以生存的、最早使用和最原始的工程材料之一，也是人类文明的重要载体和主要标志。
土力学作为一门独立学科，其发展历程与试验技术息息相关，尤其是多相耦合机制、本构模型的认知与检验（黄文熙，1979;汪闻韶，2005;包承纲，2006），大量物理试验为其提供了不可或缺的丰富数据。
发展和提升先进实验技术，对科学理论、设计方法与施工技术等的创新与进步具有极大推动作用，是各学科发展的一项重要基础研究工作（陈祖煜，2017;陈云敏，2017;王永志等，2018）。
《国家十三五发展规划》明确指出，应强化基础试验技术的发展和应用，以快速提升我国原始创新和学科交叉的综合科研能力。
近20年来，超高堤/坝/堰、海洋工程、深地基础、尾矿坝、边坡等岩土结构物和地基基础开发需求连续攀升;城市地下结构、超高土石坝、深基础工程、海洋风力发电、人工岛礁及“一带一路”使岩土工程面临空前的挑战与机遇，也为土工离心机快速发展提供了重要契机（杜延龄，1993;张俊，杨志银，2005;包承纲，2013）。
据统计，2014—2019年国家各部委对土工离心机建设的总投资（含立项）约30亿元，规模最大为浙江大学牵头的《国家“十三五”重大科技基础设施》项目，拟建2套容量≥1 300 gt的巨型土工离心机，经费约20亿元。
然而，伴随大量应用成果的产出和范围扩展，土工离心试验技术发展的不足与理论基础的薄弱也逐渐暴露。
具体表现为：①各单位的制模、固结装置等多为自主开发而形式各异，量测传感器型号不一且性能差异显著，尚缺少明确规定制模方法、评价模型质量和标定传感器的通用标准和统一认识;②相似比（如黏滞系数）、运行时间等由设备性能和机室冷却条件进行设计与调整，缺少合理科学基础（陈正发，于玉贞，2006;侯瑜京，2006;林明，2012）;③平行试验结果出现很大离散且与理论推测值差异较大，例如2015年美、日、英、中四国开展的LEAP平行试验，各单位试验结果呈现较大离散（Kutter et al，2018;Zeghal et al，2018）。
本文回顾并总结了我国土工离心机的发展历程、现状及趋势，概括了现役设备的性能指标和功能特点。
并以中国地震局工程力学研究所DCIME-40-300动力离心机为例，阐述了针对地震韧性工程研制土工离心机的关键技术，提出了离心振动台性能测试方法与评价指标，给出了若干性能测试结果。
1 我国土工离心机概况按照是否装备振动台，土工离心机大致可分为静力离心机和动力离心机（也称离心机振动台）两大类。
动力离心机利用离心加速度场补偿模型缩尺引起的自重应力损失，还原模型与原型之间1：1应力-应变状态，使之具有其它任何物理缩尺试验无可比拟的优势，能直接研究自重及地震等荷载作用下地基失效、场地液化、桩基破坏等常规岩土工程对象的破坏过程与失效机理，还可应用于水利工程、环境工程、航空航天工程等多个研究领域，目前被国际公认为岩土地震工程和土动力学最先进、最有效的科学试验平台。
我国离心机建设与发展起步稍晚，1982年，南京水科院成功研制出第一台小型土工离心机，旋转半径2.9 m，最大容量20 gt（刘守华，1990）;我国首台自主开发的大型土工离心设备建成于长江科学院，有效半径3 m，容量150 gt，标志着中国土工离心模拟设备自主建造的正式起步（程永辉等，2011）。
1986年，土工离心机建设正式被列入我国“七五”规划的科研攻关项目中，土工离心机的发展得到了国家的大力扶持，在全国各重点高校与科研机构展开多个建设项目。
目前，我国已有20多家高校及科研单位建成30余台离心机设备，已建成投入使用的大容量土工离心模拟设备（不小于100 gt）近20台。
其中，中国工程物理研究院总体工程研究所分别与成都理工大学（2010年）和天津水运工程科学研究院（2015年）联合建设的土工离心机，容量均达到500 gt，表明我国的离心机建造水平已达到国际一流水准。
国内现役设备中，离心机的有效负载容量对比如图1a所示。
动力离心机方面，2001年，南京水利科学研究院以原有静力离心机系统为基础，成功研制出我国首台离心振动模拟系统。
此后，清华大学、同济大学、浙江大学、成都理工大学、天津水运工程科学研究院等研究机构及高校都成功研制了离心机振动台（于玉贞，陈正发，2005;马险峰等，2007;陈云敏等，2011;陈然，李天斌，2014）。
中国地震局工程力学研究所针对岩土地震韧性工程和土动力学问题，研制了专用动力离心机系统——DCIEM-40-300土工離心机，以满足诸多（超）大型、复杂工况岩土结构物地震试验需求。
国内主要动力离心机的振动台容量对比如图1b所示。
值得一提的是，虽然DCIEM-40-300土工离心机有效容量在我国是中等水平，为300 gt;但振动台有效振动容量为40 gt，位居国内第一、国际第三，达到国内领先水平。
2 DCIEM-40-300土工离心机特点DCIEM-40-300土工动力离心机主体由中国地震局工程力学研究所与中国工程物理研究院联合研制，其空间分为3层设计，如图2所示。
顶层在地上二层为上仪器舱，主要由舱体、集流环等组成，主要负责电力与信号传输，如图3a所示。
中层在地上一层为机室，布置有离心机主机系统和下仪器舱，为试验的工作区域，如图3b所示。
此外，离心机主控制室也在地上一层，主要集成离心机相关的控制系统，实现主机运行、数据采集、摄像和风冷等控制。
底层在地下一层主要包括直流电机、减速器和稀油站，主要为离心机系统提供动力和稀油润滑功能，如图3c所示。
其主要性能指标见表1（王永志，2014）。
DCIEM-40-300土工离心机振动台是由中国地震局工程力学研究所和哈尔滨工业大学联合研制，采用电液伺服液压驱动，实现水平单向振动（离心条件下工作时，平行于离心机主轴），主要由油源系统、蓄能器组、电液激振系统和控制系统等组成，如图4a所示。
振动台最大工作离心加速度为50 g，最大振动加速度超过30 g，最大振动位移为10 mm，最大振动速度为1 m/s，工作频率范围为10～300 Hz。
振动台台面有效尺寸为1.6 m×0.8 m，最大负载1 500 kg。
根据伺服控制系统有效工作频带和控制精度，模型条件下最小可控加速度为0.4 g，最小可控位移为0.05 mm，振动台的最大功能工作区间如图5所示。
DCIEM-40-300土工离心机数据采集系统采用128静/动复用通道IMC设备，以满足试验所需数据采集通道、数据带宽、采集频率、数据类型以及升级扩容等要求，如图4b所示（王海，2019）。
该数据采集系统可满足加速度、應变、孔压、位移、土压力以及热电偶等信号独立静态、动态量测需求。
采集模式有2种：①静态采集模式，采样率1～5 Hz，最长工作时间≥36 h，监测模型静力特性与状态变化，采集设备启动后，静态采集模式自动开始工作，默认采样率1 Hz;②动态采集模式，分为振动台试验和探测试验（CPT，DPT，T-bar），其中振动台试验采样率5～20 kHz、采样时间≥15 s，探测试验采样率0.5～1.6 kHz、采样时间≥40 min。
3 关键技术与设计要点3.1 离心机主机针对动不平衡问题，为了提高主轴及轴承的可靠性、安全性及稳定性，DCIEM-40-300离心机采取了2个措施：①为了阻止振动台的径向激振反力给离心机主轴造成过大的冲击，抑制振动台与离心机转臂间的振动耦合，在转臂支承设计时，在一定允许范围内允许转臂（拉力带）相对于转臂支承沿径向自由整体移动，同时在拉力轴和转臂支承之间设置缓冲装置，以降低径向激振反力造成的冲击，保证离心机系统的可靠工作，延长设备使用寿命。
②为了进一步保证转臂系统安全稳定工作，还设置了动不平衡力检测装置，如图6a所示。
它由转臂支承内侧2根拉力轴上对称安装的2套测力装置组成，每个装置上安装有测力计，测力计的触头与转臂支承端面直接接触。
当转臂系统存在不平衡力作用时，2根拉力轴将沿径向移动并挤压测力计，测力计能够实时检测不平衡力的大小和方向。
为调节动不平衡，该离心机设置动平衡调节系统，主要由配重块、伺服电机、丝杠和滚珠直线导轨组成，如图6b所示。
如果监测装置发现动不平衡力的大小超过设定值，动平衡调节装置根据动不平衡力的方向进行调节减少动不平衡力;若调节后的动不平衡力大小仍超过设定阈值，此时离心机会自动发出报警信号并强制停机。
DCIEM-40-300离心机采用双自由摆动吊篮对称结构形式，其中一侧为配重吊篮，另一侧为试验吊篮，如图3b所示。
根据试验类型和要求，可选择安装静力试验吊篮或动力试验吊篮。
静力吊篮用于进行静力离心模型试验，在100 g离心加速度下最大承载能力为3 000 kg;动力吊篮用于进行动力离心模型试验，在水平单向振动台在50 g离心加速度下最大承载能力为1 300～1 500 kg。
吊篮与转臂相连的销轴安装关节轴承，关节轴承能够实现多方位的自由旋转，从而大大削弱动力离心模型试验时振动台对离心机的振动冲击。
吊篮还应设计成为可拆卸式结构，以便在发现其中某一元部件不可靠时可随时更换，避免了更换整个吊篮造成的经济损失。
3.2 离心振动台与普通振动台、小型离心振动台相比，DCIEM-40-300离心振动台在结构上做了4方面改进：①驱动方式采用新型同步驱动技术，由2套液压动力机构协同完成离心振动台的水平单向激振，可获得更大的振动容量，2个作动器分别布置于台面两侧，可利用对称的方式消除由于质心因素引起的台面的扭转运动;②支撑导向装置采用28个橡胶剪切轴承，代替中、小型离心振动台采用的导轨、丝杠导向形式，增加了台面的承载能力;③连接方式采用凹型运动块结构，即运动块的凹面与活塞杆球头配合、平面与固定在台面的连接盘配合，可减轻球铰连接方式铰轴的柔性和球铰中存在的间隙问题，满足离心振动台高频激振的要求;④吊篮基础底座内部做成中空栅格状、两端吊耳的厚度也相当有限，最大限度地减少了吊篮的质量并降低了吊篮质心，如图4a所示。