中南大學結構試驗課件第1章 緒論

1、結構試驗中南大學 土木工程學院王漢封一、緒論一、緒論結構試驗是土木工程專業(yè)的一門專業(yè)課程主要講授的是結構試驗相關的和結構試驗結構理論數值模擬一、緒論一、緒論課程特點：課程特點： 涉及面廣，實踐性強。測試技術、力學、物理、機械、計算機及控制和專業(yè)知識。學習方法學習方法 1）重視理論知識和技術知識的學習。 2）重視實驗環(huán)節(jié)、勤于親自動手實驗。一、緒論一、緒論1.1 1.1 結構試驗與結構理論間的關系：結構試驗與結構理論間的關系：理論指導試驗，試驗驗證理論，二者相互促進。試驗有助于走出理論分析的困境。理論分析能解決一些有限的簡單問題，但對于復雜結構、復雜荷載、應力集中和非勻質材料等問題，僅靠理論解析

2、方法求解十分困難，只有借助于試驗方法得出計算經驗公式。一、緒論一、緒論1.1 1.1 結構試驗與結構理論間的關系：結構試驗與結構理論間的關系： 例例11 受彎梁截面內應力分布的研究，前后經歷了二百多年的時間，該過程說明了在中的重要作用和地位。1638年，伽里略提出截面年，伽里略提出截面應力均勻分布。應力均勻分布。1684年，德國數學家萊布年，德國數學家萊布尼茲提出三角形分布。尼茲提出三角形分布。1713年，年，法國巴朗提出中法國巴朗提出中性層分布，認為截面上同性層分布，認為截面上同時存在拉應力和壓應力。時存在拉應力和壓應力。1767年，法國容格密里首次試驗證明梁斷面上壓應力的存在。年，法國容格

3、密里首次試驗證明梁斷面上壓應力的存在。該試驗被譽為該試驗被譽為“”。硬木塊硬木塊F1821年，法國科學院院士拿維葉從理論推導出材料力學上的年，法國科學院院士拿維葉從理論推導出材料力學上的受彎公式：受彎公式：My I一、緒論一、緒論1.2 1.2 結構試驗與數值模擬間的關系：結構試驗與數值模擬間的關系：目前，隨著計算機技術的迅速發(fā)展，計算機數值模擬的方法幾乎幾乎已經可以應用到。一、緒論一、緒論1.2 1.2 結構試驗與數值模擬間的關系：結構試驗與數值模擬間的關系：數值模擬必須在建立正確的前提下，才能得出精確結果。 在土木工程中，對于和某些的計算中，必須用試驗方法加以驗證或提供必要的參數。一、緒論

4、一、緒論1.3 1.3 結構試驗的意義與任務結構試驗的意義與任務結構試驗是研究和發(fā)展土木工程結構、以及探索、的重要手段。一、緒論一、緒論1.3 1.3 結構試驗的意義與任務結構試驗的意義與任務對結構或實驗對象，以為工具，利用各種實驗技術，在（重力、機械擾動力、地震力、風力）或（溫度、變形沉降）作用下，通過測試與結構工作性能有關的各種參數（變形、撓度、位移、應變、振幅、頻率）后進行分析，從而對結構的工作性能作出評價，對結構的承載能力作出正確的估計，并為驗證和發(fā)展結構的計算理論提供可靠的依據。一、緒論一、緒論1.4 1.4 結構試驗的分類結構試驗的分類按試驗目的，可分為“生產性試驗生產性試驗”和“

5、科學研科學研究性試驗究性試驗”。以工程中實際結構構件為對象，通過試驗或檢測對結構作出技術結論。通常包括：（1）檢驗或鑒定結構質量（2）判斷結構的實際承載力（3）處理工程事故、提供技術依據一、緒論一、緒論1.4 1.4 結構試驗的分類結構試驗的分類研究性試驗是以研究和探索為目的、驗證結構設計計算的假定，提出新的結構理論，尋求新的合理的計算方法，或開發(fā)新結構、新材料、新工藝而進行的系統(tǒng)試驗。通常包括： （1）驗證結構設計理論的假定（2）為制定設計規(guī)范提供依據（3）為發(fā)展新結構、新材料與新工藝提供經驗一、緒論一、緒論1.4 1.4 結構試驗的分類結構試驗的分類其他分類方法：按試驗荷載的性質分為：靜力

6、試驗靜力試驗和動力試驗動力試驗按實驗對象尺寸可分為：原型試驗原型試驗和模型試驗模型試驗按試驗時間長短分為：短期試驗短期試驗和長期試驗長期試驗按試驗所在場地分為：實驗室試驗實驗室試驗和現場試驗現場試驗按試驗是否破壞分為：破壞試驗破壞試驗和非破壞試驗非破壞試驗一、緒論一、緒論1.5 1.5 結構試驗的一般程序結構試驗的一般程序（1）制定試驗規(guī)劃；（2）試驗準備；（3）試驗加載；（4）試驗資料整理分析和提出試驗結論一、緒論一、緒論1.5 1.5 結構試驗的一般程序結構試驗的一般程序（1）制定試驗規(guī)劃研究試驗目的、明確試驗任務，查找資料，提出試驗大綱： 試驗目的，確定試驗測量的項目。 時間的設計與制作

7、要求。 試件的支承要求，加載裝置及加載方法。測量要求。安全措施組織分工及試驗進度經費預算及消耗材料用量，所需設備儀表清單輔助性試驗內容。主要指結構所用材料的力學性能指標。一、緒論一、緒論1.5 1.5 結構試驗的一般程序結構試驗的一般程序（2）試驗準備復雜而細致，工作量大，占總試驗的30% 50% 試件的制作試件的制作：數量、質量、留樣、編號等 試件安裝就位試件安裝就位：支撐條件 安裝加載裝置安裝加載裝置：加載方式需保證荷載圖式與計算簡圖一致；并滿足穩(wěn)定、可靠、準確。 加載裝置、測試儀表標定加載裝置、測試儀表標定： 測試儀表安裝：測試儀表安裝：依據測試項目確定最優(yōu)方案 數據記錄表格的準備數據記錄表格的準備一、緒論一、緒論1.6 1.6 結構試驗的發(fā)展趨勢結構試驗的發(fā)展趨勢 研究結構試驗荷載的模擬系統(tǒng)，提高量測精度和試驗過程自動化程度 加載系統(tǒng)的大型化，足尺模型試驗。動態(tài)試驗系統(tǒng)的發(fā)展 研究新的測量技術：引用現代物理的新成就和其它先進技術來解決應力、位移、裂縫、內部缺陷及振動的量測問題 開展結構模型試驗理論、方法和結構非破損試