《土木工程结构试验》第二章结构模型试ppt课件

1、第2章 构造模型设计.2.1 概述模型普通是指按比例制成的小物体，它具有实践构造的全部或部分特征。模型的性能在一定程度上可以代表或反映与它类似的更大物体的性能。构造模型实验中将与原型构造尺寸一样的模型称为足尺模型；将原型构造按比例减少的模型称为缩尺模型。将要求满足几何类似、力学类似和资料类似的模型称为类似模型。.优点：经济性好数据准确针对性强可在实验室内进展大型构造和整体构造的模型实验.2.2 类似实际构造模型设计要求按类似实际进展设计，以保证“实验过程与实验结果类似 几何类似 资料类似 物理类似 荷载类似.一模型的类似要求和类似常数 类似常数的独立性 几何类似 要求模型和真型之间一切对应部分

2、尺寸成比例。Sl长度、SA面积、Sw抗弯模量，SI惯性矩，Sx位移、S应变。 质量类似 Sm质量、S比重。 荷载类似 SP集中力、Sw面力、Sq膂力、SM弯矩。.物理类似 S应力、S剪力、S剪切角、SE弹性模量。 时间类似 St，时间类似不是指时辰类似，而是指时辰的间隔类似。 边境条件类似 指模型的支承与约束条件类似。 初始条件类似 针对动力问题，包括初始位置、位移、速度、加速度等。.类似原理是研讨自然界类似景象的性质和鉴别类似景象的根本原理，由三个类似定理组成： 第一类似定理：彼此类似的景象，单值条件一样，其类似准数也一样，由牛顿在1786年首先提出，它确定了类似景象的性质。 第二类似定理：

3、某一景象各物理量之间的关系方程式，都可表示为类似准数之间的函数关系。类似准数常用表示。第二类似定理也称定理，为模型设计提供了实际根底。 第三类似定理：景象的单值条件一样，并且由单值条件导出的类似准数相等，是景象彼此类似的充要条件。.按模型设计的类似实际确定类似条件的方法有：方程式分析法、量纲分析法。 方程式分析法：知各参数与物理量的函数关系，并有显式表达式时。适用于较简单的物理景象。 量纲分析法：对较复杂的物理景象，不能用显式表达来描画各参数与物理量之间的函数关系。此时，物理参数的合理选择对模型设计具有决议性的作用。.1、静力实验模型的类似条件可见，类似常数的数目多于类似条件的数目，模型设计时

4、须预先假设几个类似常数，普通假设几何类似常数Sl和资料类似常数SE。.6.4 模型资料、制造模型资料的要求 类似要求：资料的根本性质类似。 丈量要求：为便于丈量仪表有足够的读数，弹性模量应适当低一些。 资料性能稳定，受环境温度、湿度的影响较小。 加工制造方便.模型资料的种类 金属普通钢材和铝合金：弹性好、变形量大、泊松比与钢筋砼类似。 塑料和有机玻璃：强度大、弹性模量低、各向同性、加工方便、但徐变较大、热稳定性较差。 石膏：加工容易、本钱低、泊松比与砼非常接近、弹性模量可人为调整、但抗拉强度低、较脆。石膏被广泛用于制造弹性模型，也可大致模拟砼的塑性性能。 水泥砂浆：相比上述三种资料，最接近混凝

5、土，常用于制造砼薄壁构造，此时采用的钢筋为钢丝或铅丝。 细石混凝土：非弹性性能较难模拟，缩尺比例不宜太小。主要缺陷是粘结应力模拟不好，不适用于研讨Wmax等。.6.4.3 模型制造与实验要点加工模型要求：严厉控制误差；保证模型资料性能分布均匀；模型安装和加载部位的衔接满足实验要求。实验要求：实验前先进展构造资料实验；对实验环境有更高要求；对测试和加载设备要求高；安装在模型上测试元件不得改动模型部分受力和整体性。.第7章 实验数据的处置和分析数据处置的内容和步骤 原始数据的整理与转换 数据的统计分析 数据的误差分析 数据的表达.7.2 数据整理和转换数据整理：应该根据实验要求和丈量精度，按照有关

6、规定如进展修约。.国家规范 将数值修约成规定有效位数的数值 拟舍弃数字的最左一位数字小于5，那么舍去； 拟舍弃数字的最左一位数字大于等于5，但其后跟有并非全部为零的数字，那么进1； 拟舍弃数字的最左一位数为5，而右边无数字或皆为0时，假设所保管的末位数字为奇数那么进1，为偶数那么舍去；.负数修约时，先将它的绝对值按上述规那么修约后再加负号；一次修约，不得延续修约；数值运算时，加减：先加减运算，再修约；乘除：先乘除运算，再按最小有效位数修约；乘方、开方：同“乘除运算。.数据转换跨中变形的计算：梁曲率计算：.梁的挠度修正构造在自重和设备分量下产生的变形无法丈量，但可利用实验得到的荷载与变形的关系进

7、展推算。.截面测点布置与相应的应变分布、内力计算公式.截面测点布置与相应的应变分布、内力计算公式.7.3 数据的误差误差的定义：真值与丈量值的差值称为丈量误差，简称误差。实践实验中，真值是无法确定的，常用平均值替代。绝对误差、相对误差，相对误差为绝对误差除以真值。误差的分类：系统误差，随机误差、过失误差.一误差的分类1、系统误差经常误差特点：误差值在整个丈量过程中坚持一定规律，而且是可以防止的。产生缘由：丈量方法、丈量工具、环境、操作不当、客观性等；表示方法：准确度表示系统误差的大小，它反映平均值的大小；处置方法：查明系统误差的缘由，在丈量中采取改良措施或在数据处置时对丈量结果进展修正。.2、

8、随机误差偶尔误差特点：误差的绝对值和符号变化无常，但当丈量数据较多时，随机误差的数值分布符合一定的统计规律，普通是正态分布，随机误差是不可防止的；产生缘由：丈量仪器、方法和环境条件的随机变化等；表示方法：准确度它与准确度是独立的，反映规范的大小；处置方法：对随机误差进展统计分析，在数据处置时进展修正；.3、过失误差粗差 普通数值较大，应予以剔除误差计算误差平均值：规范差：离散程度：.误差的检验 误差的检验：区分误差的类型，尽能够减小误差或计算中思索误差1、系统误差的发现和消除 系统误差有积累变化、周期变化、按复杂规律变化三种，可经过数种不同的丈量方法或同时用几种丈量工具进展丈量比较即可发现；2

9、、随机误差：进展统计分析予以检验；3、异常数据的舍弃。.常用的过失误差判别范围和鉴别方法 3法：误差服从正态分布，误差绝对值大于3的概率仅为0.3，大于应剔除该数据。 肖维纳方法：进展n次实验，误差服从正态分布，误差绝对值大于 ( x x )的概率小于1/2n，大于应剔除该数据。 格拉布斯方法：以t分布为根底，某数据误差绝对值满足 时，应剔除。.线性回归公称油压P（MPa）输出力F（kN）第一次第二次第三次平均数000005243.5 243.8 243.6 243.6 10466.9 466.9 467.1 467.0 15693.9 694.7 694.5 694.4 20925.0 92

10、5.9 926.0 925.6 251156.3 1156.3 1156.1 1156.2 301393.1 1393.6 1393.2 1393.3 351622.8 1622.2 1623.0 1622.7 401853.6 1854.7 1853.9 1854.1 452088.4 2086.6 2085.4 2086.8 502323.0 2319.9 2321.0 2321.3 542506.1 2502.8 2501.9 2503.6 检测结果一元一次线性回归方程 F = 46.303P + 2.91 相关系数=0.99999.7.4 实验数据的表达为了把实验中采集到的各个仪器不同

11、的数据，完好、准确地展现出来，让他人可以一目了然得了解实验构造的性能，我们会采取各种方式来表达实验结果。常用的有表格式、图方式和曲线拟合式等。.7.4.1 表格式表格式就是把采集到的数据处置后二维的数据格式表达出来，它可以准确地给出多个物理量与某一个物理量之间的对应方式，常用与实验结果的总结、比较和归纳，可以一目了然地阅读实验结果。.7.4.2 图方式图方式直观明了，是常用的一种数据表达方式。常用的有曲线图、形状图、直方图等。其中曲线图可以表示两个以上变量之间的关系，曲线可以显示变化过程或分布范围中的转机点、最高点、最低点及周期变化的规律，构造性能可以方便的表达出来，对定性分析和整体规律分析最适宜。.混凝土加固梁荷载与挠度曲线图.形状图是把实验中各种难以用数值表示的形状用图像表示。如混凝土构造的裂痕情况、变形情况和破坏情况等。混凝土梁裂痕分布图.碳纤维板断裂图PU-3R梁破坏图.7.4.3 曲线拟合构造实验中特别是钢筋混凝土构造由于运用资料的缘由，具有一定的离散性和