结构试验 中南大学 土木工程学院 王汉封 一、绪论 结构试验 是土木工程专业的一门专业课程 主要讲授的是结构试验相关的理论理论和方法方法 结构试验 结构理论数值模拟 一、绪论 课程特点： 涉及面广，实践性强。测试技术、力学、物理、 机械、计算机及控制和专业知识。 学习方法 1）重视理论知识和技术知识的学习。 2）重视实验环节、勤于亲自动手实验。 一、绪论 1.1 结构试验与结构理论间的关系： 理论指导试验，试验验证理论，二者相互促 进。试验有助于走出理论分析的困境。 理论分析能解决一些有限的简单问题，但对 于复杂结构、复杂荷载、应力集中和非匀质材料等 问题，仅靠理论解析方法求解十分困难，只有借助 于试验方法得出计算经验公式。 一、绪论 1.1 结构试验与结构理论间的关系： 例1 受弯梁截面内应力分布的研究，前后 经历了二百多年的时间，该过程说明了试验试验在理理 论发展论发展中的重要作用和地位。 1638年，伽里略提出截面 应力均匀分布。 1684年，德国数学家莱布 尼兹提出三角形分布。 1713年，法国巴朗提出中 性层分布，认为截面上同 时存在拉应力和压应力。 1767年，法国容格密里首次试验证明梁断面上压应力的存在。 该试验被誉为“路标试验路标试验”。 硬木块 F 1821年，法国科学院院士拿维叶从理论推导出材料力学上的 受弯公式： 一、绪论 1.2 结构试验与数值模拟间的关系： 目前，随着计算机技术的迅速发展，计算机 数值模拟的方法几乎已经可以应用到任何领域任何领域。 一、绪论 1.2 结构试验与数值模拟间的关系： 数值模拟必须在建立正确数学模型数学模型的前提 下，才能得出精确结果。 在土木工程中，对于非匀质材料非匀质材料和某些特种结特种结 构构的计算中，必须用试验方法加以验证或提供必 要的参数。 边界条件问题；物性参数问题边界条件问题；物性参数问题 一、绪论 1.3 结构试验的意义与任务 结构试验是研究和发展土木工程结构 新材料新材料、新体系新体系、新工艺新工艺以及探索结构计算分析结构计算分析 、设计理论设计理论的重要手段。 一、绪论 1.3 结构试验的意义与任务 对结构或实验对象，以仪器设备仪器设备为工具， 利用各种实验技术，在荷载荷载（重力、机械扰动力 、地震力、风力）或其他因素其他因素（温度、变形沉 降）作用下，通过测试与结构工作性能有关的 各种参数（变形、挠度、位移、应变、振幅、频 率）后进行分析，从而对结构的工作性能作出 评价，对结构的承载能力作出正确的估计，并为 验证和发展结构的计算理论提供可靠的依据。 一、绪论 1.4 结构试验的分类 按试验目的，可分为“生产性试验”和“科 学研究性试验”。 生产性试验生产性试验：以工程中实际结构构件为对象，通过 试验或检测对结构作出技术结论。通常包括： （1）检验或鉴定结构质量 （2）判断结构的实际承载力 （3）处理工程事故、提供技术依据 一、绪论 1.4 结构试验的分类 科学研究性试验科学研究性试验：研究性试验是以研究和探索 为目的、验证结构设计计算的假定，提出新的结构 理论，寻求新的合理的计算方法，或开发新结构、 新材料、新工艺而进行的系统试验。通常包括： （1）验证结构设计理论的假定 （2）为制定设计规范提供依据 （3）为发展新结构、新材料与新工艺提供经 验 一、绪论 1.4 结构试验的分类 其他分类方法： q按试验荷载的性质分为：静力试验和动力试验 q按实验对象尺寸可分为：原型试验和模型试验 q按试验时间长短分为：短期试验和长期试验 q按试验所在场地分为：实验室试验和现场试验 q按试验是否破坏分为：破坏试验和非破坏试验 一、绪论 1.5 结构试验的一般程序 （1）制定试验规划； （2）试验准备； （3）试验加载； （4）试验资料整理分析和提出试验结论 结构试验步骤总框图结构试验步骤总框图 一、绪论 1.5 结构试验的一般程序 （1）制定试验规划 研究试验目的、明确试验任务，查找资料，提出试验大纲： 试验目的，确定试验测量的项目。 时间的设计与制作要求。 试件的支承要求，加载装置及加载方法。 测量要求。 安全措施 组织分工及试验进度 经费预算及消耗材料用量，所需设备仪表清单 辅助性试验内容。主要指结构所用材料的力学性能指标。 一、绪论 1.5 结构试验的一般程序 （2）试验准备 复杂而细致，工作量大，占总试验的30% 50% 试件的制作：数量、质量、留样、编号等 试件安装就位：支撑条件 安装加载装置：加载方式需保证荷载图式与计算简图一致 ；并满足稳定、可靠、准确。 加载装置、测试仪表标定： 测试仪表安装：依据测试项目确定最优方案 数据记录表格的准备 一、绪论 1.6 结构试验的发展趋势 研究结构试验荷载的模拟系统，提高量测精度和试验过程 自动化程度 加载系统的大型化，足尺模型试验。动态试验系统的发展 研究新的测量技术：引用现代物理的新成就和其它先进技 术来解决应力、位移、裂缝、内部缺陷及振动的量测问题 开展结构模型试验理论、方法和结构非破损试验检测技术 的研究以及结构耐久性的研究等 一、绪论 课程特点： 涉及面广，实践性强。测试技术、力学、物理、 机械、计算机及控制和专业知识。 学习方法 1）重视理论知识和技术知识的学习。 2）重视实验环节、勤于亲自动手实验。