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结构测试技术 第2讲结构试验的设计原理 本章主要内容 结构试验的四个阶段 结构试验设计的基本原则 测试技术基本原理 结构试验的四个阶段 试验规划与设计编制试验大纲 试验大纲的内容主要包括 试验任务分析 试件设计 试验装置与加载方案设计 观测方案设计 试验终止条件 安全措施 结构试验一般可分为 试验规划与设计 试验技术准备 试验实施过程 试验数据分析与总结 结构试验的四个阶段 试验技术准备一个试验能否达到试验目的 很大程度上取决于试验技术准备 这一阶段的工作包括 预埋传感元件 试件制作 安装试验装置及试件 安装测量元件 调试标定仪器设备 相关材料性能测试 结构试验的四个阶段 试验实施过程操作仪器设备 对试件的反应进行观测 这一阶段的工作包括 记录试件初始状态 采集并记录试验数据 观察并记录试件特征反应 如裂缝 破坏形态 声音 热特征 环境特征和其他信息 结构试验的四个阶段 试验数据分析与总结试验结束后 及时整理实验数据 撰写试验报告 这一阶段的工作包括 整理试验结果 判断异常数据 绘制试验曲线 图表 分析试验误差 分析并总结试验现象 结构试验设计的基本原则 结构试验设计的基本原则 原则一 真实模拟结构所处的环境和所受到的荷载 地震 风荷载 火 梁单元 刚臂或连接单元 简支梁的边界条件对于动力性能影响很大 结构试验设计的基本原则 结构试验设计的基本原则 原则二 消除次要因素的影响 结构试验设计的基本原则 例1 钢筋混凝土受弯构件长期荷载试验 研究徐变 消除收缩的影响 宜恒温恒湿条件下进行 例2 钢筋混凝土梁的剪切和弯曲破坏 研究受弯性能 需足够的箍筋抗剪 研究抗剪性能 需足够的纵筋抗弯 例3 地震模拟振动台试验 缩尺模型的骨料粒径与普通混凝土相差很大 研究主要性能 结构试验设计的基本原则 结构试验设计的基本原则 原则三 将结构反应视为随机变量 结构试验的结果不但具有随机性 而且具有模糊性 有腹筋梁受剪承载力试验结果 结构试验设计的基本原则 原则四 合理选择试验参数 结构试验中 试验方案有很多参数 参数决定了试验结构的性能 科研性试验需要根据各参数构成的因子数和水平数决定试件数目 每个选定因子安排若干不同状态试验点 叫因子水平数 正交试验设计方法 正交试验设计法 正交试验设计是研究多因素多水平的一种设计方法 它是根据正交性从全面试验中挑选出部分有代表性的点进行试验 这些有代表性的点具备了 均匀分散 齐整可比 的特点 是一种高效率 快速 经济的实验设计方法 正交试验设计法主要是使用正交表这一工具来进行整体设计 综合比较 妥善解决各因素和水平数相互组合可能参与的影响 和所需试件数与实际可行试验构件数之间的矛盾 解决实际所作少量试验与全面掌握内在规律之间的矛盾 正交试验设计方法 3因素3水平的全面试验水平组合数为33 27 4因素3水平的全面试验水平组合数为34 81 5因素3水平的全面试验水平组合数为35 243 这在科学试验中有时是做不到的 正交试验设计方法 正交试验就是从优选区全面试验点 水平组合 中挑选出有代表性的部分试验点 水平组合 来进行试验 上图中标有试验号的9个点 就是利用正交表L9 34 从27个试验点中挑选出来的9个试验点 即 1 A1B1C1 2 A2B1C2 3 A3B1C3 4 A1B2C2 5 A2B2C3 6 A3B2C1 7 A1B3C3 8 A2B3C1 9 A3B3C2 正交试验设计方法 上述选择 保证了A因素的每个水平与B因素 C因素的各个水平在试验中各搭配一次 对于A B C3个因素来说 是在27个全面试验点中选择9个试验点 仅是全面试验的1 3 从图中可以看到 9个试验点在优选区中分布是均衡的 在立方体的每个面上 都恰是3个试验点 在立方体的每条线上也恰有1个试验点 9个试验点均衡地分布于整个立方体内 有很强的代表性 能够比较全面地反映优选区内的基本情况 正交试验设计方法 正交试验设计表格 通过正交设计原来需要81个试件可以综合为9个试件 原则五 统一测试方法和评价标准 鉴定性结构试验中 试验对象和试验方法依规范而行 研究性结构试验中 需要对试验方法有所规定 如裂缝 压弯构件 原则六 降低试验成本和提高试验效率 根据试验目的来选择有关试验参数和试验仪表 提高精度会增加试验成本降低试验效率 结构试验设计的基本原则 测试技术的基本原理 传感器是测