结构试验复习重点

结构试验复习重点

1、结构试验的一般过程可分为哪几个阶段？结构试验如何分类？结构试验的目的和任务？

结构试验的一般程序：一、试验规划 二、试验准备 三、加载试验阶段 四、资料分析与总结

结构试验分类：一、实物(原型)/模型试验 二、静力/动力试验 三、长期/短期试验 四、室内/室外试验 五、破坏性/非破坏性试验

结构试验的任务（目的）：

在试验对象上，利用各种试验技术手段，对结构施加荷载； 测试结构受载以后的力学行为（各种力学参数）；

根据结构的实测性能指标（强度、刚度、抗裂性能、破坏形态）判定结构的实际工作性能；

分析结构与设计要求的符合性（结构性能评价）； 验证和发展结构计算理论（假定）； 保证重大结构的安全。

2、重物加载法有何特点，对荷载布置有何要求？

特点：稳定，适合长期和均布荷载试验，不适合破坏试验，加载效率低

均布荷载：重物（砂袋、砝码、水等）直接堆放在结构表面，实现均布荷载。 集中力：重物直接或通过构造物间接作用于试件，实现集中力加载。 3、液压加载系统通常由哪些部分组成？电液伺服加载系统的基本原理？

液压加载系统由油泵、管路、千斤顶、控制台、测力仪器、反力架、台座组成。 电液伺服加载控制原理： a、计算机编程，发出指令

b、伺服阀按指令控制高压油流量，驱动作动缸出力，施加荷载/位移 c、测力/应变/位移传感器测量结构力/应变/位移响应信号 d、响应信号返回比较器与指令比较

e、比较器比较两者的差值，产生一与差值信号成正比的调整指令

f、伺服阀根据调整指令，驱动作动缸向消除差值的方向动作，使荷载/位移与指令相同，消除误差

4、量测仪器的基本组成？各组成部分的主要作用？

系统感知部分，实现 对传感器输出信号进行 信号采集、显示、存储， 输入信号到电量转换 处理(放大、滤波、运算 进行各类分析处理 变换)，供后续环节采集

5、电阻应变效应？测量电桥的输出特性？应变仪的接桥方式有几种？如何进行桥路组合？

电阻应变效应：导体或半导体在机械变形时(伸长或缩短)，其阻值随变形发生变化，这现象称为电阻应变效应。

DR=K eR K为灵敏系数，反映应变效应显著程度，金属应变片：K=2.0~2.5

应变片将应变电阻变化，电桥将电阻变化电压，应变仪输出与应变成正比信号

输出特性：相邻桥臂符号相反，输出呈相减性；相对桥臂符号相同，输出呈相加性。

Du=1DR1DR2DR3DR41u(-+-)=U?K(e14R1R2R3R44e2+e3-e4)

桥路组合方式：(P48)

(1) 1/4桥接法: R1外， R2、R3、R4机内

(2)半桥：R1、R2外接应变片，R3、R4机内电阻 (3)全桥： R1、R2、R3、R4均为外接应变片

6、温度补偿的目的？补偿方法和补偿原理？

(1)温度补偿目的：消除温度变化对应变测试结果的影响

DRt=DRt1+DRt2=a丝DtR+(b构-b丝）DtKR

式中：α丝——应变片温度系数 Δt——温度变化值

β构——构件线膨胀系数 β丝——构件线膨胀系数 K——应变片灵敏系数

(2)补偿原理：用测量电桥的输出的加、减特性，抵偿温度影响 (3)补偿方法：a、专用温度补偿片 b、工作片互补 7、何谓结构模型？理解模型相似常数和相似条件等概念？

(1)结构模型：缩尺比例的结构模型，具有实际工程结构的全部或部分特征，试验数据可根据相似关系换算为原型结构的数据

(2)模型相似的概念：模型与实物相对应的物理量相似（几何相似、物理过程相似），以下标p表示原型结构,以下标m表示模型结构，S表示相似常数，其下标表示常数类型

(3)相似条件（P73）：模型与原型相似，必须反映出两者各相似常数之间的关系。两者各相似常数之间满足一定组合关系（等于1）就是模型与原型之间的相似条件。 8、量测误差的分类以及各自的性质？随机误差分布的特点？

(1)过失误差：主要由人为因素造成，如操作不当、读数错误、记录错误等造成，属于测试错误，可以避免

(2)系统误差：仪器缺陷、测试方法、外界因素造成。服从一定规律、多次测量中误差符号相同，对测量结果有积累影响。系统误差有时可以消除或修正。

(3)随机误差：由各种随机因素引起的误差，如电压波动、电磁干扰、温度变化等。多次测量中的误差符号、误差大小具有随机性，但误差分布符合正态分布。

随机误差的分布特点（对同一物理量多次重复测量）

(1)随机误差的绝对值不会超过一定的限度 有界性 (2)绝对值小的误差出现机会多，绝对值大的误差可能性小 单峰性 (3)绝对值相等的正负误差出现的机会相同 对称性 (4)多次测量的误差算术均值趋向零 抵偿性 9、如何用±3s准则、肖维纳(Chauvenet)准则舍弃异常数据，如何计算？如何确定代表值？

凡在量测时不能作出合理解释的误差均视为过失误差(可疑数据)，可考虑应当剔除，鉴别方法：

1).三倍标准差准则

对于随机误差，|d|>3s的概率为0.3%，在有限次测试中不可能发生。因此，当某数据误差绝对值大于3σ时，认为是过失误差（可疑数据），应舍去。 2).肖维纳(Chauvenet)准则

根据测量次数多小，确定误差限，超过该限值即可舍去，原则为： a=0.51= n2n 鉴别值： K=zas zas 当|xi-x|>K时，应剔除。 根据测次n

确定概率

12n查表得za确定误差限

K=zas zas

10、如何利用最小二乘法、分组平均法回归一元线性方程？

一元线性回归为最常见的方法，有最小二乘法、分组平均法

某应变式位移传感器的标定结果如下，试采用最小二乘法和分组平均法求解标定结果（即输入输出关系式）

标定结果为：

最小二乘法：y=2.46+99.20x

分组平均法：序号1～4求和：1002=4b+10m 序号5～8求和：2589=4b+26m y=2.53+99.18x

11、加载程序设计包括哪些主要内容？

加载程序指试验进行中的荷载历程，加载程序设计通常包括： 1）循环的特征； 2）加载级差； 3）加载持续时间。

加载阶段一般分预载、标准荷载、破坏荷载等三个阶段

制订加载程序目的：控制加(卸)载速度，便于观测，统一试验尺度

12、结构试验测点布置的基本原则是什么？ 测点布置应遵循以下原则： 1）具有代表性，服从结构分析和判断需要，能便于计算 2）有针对性，满足要求，工作重点突出，提高效率，保证质量 3）有利于仪器安装和观测，并对试验操作是安全的 4）数量应是足够，布置一定数量校核点，关键部位布置多个测点 5）利用结构的对称互等原理，可适当减少测点布置数量 13、混凝土简支结构静力实验的主要测试项目有哪些？相应的测试方法？（笔记） 14、什么是结构自振特性？有哪些指标？各指标的含义？ 预载标准加载破坏试验加载动力(自振)特性:结构所固有，与外荷载无关，与结构体系、材料、构件连接、刚度、质量有关，包括自振频率、阻尼比、振型等指标。 15、自由振动法、共振法测定结构自振特性的原理和方法？如何计算自振特性参数（频率和阻尼比）？

自由振动法：f =1／T， T =n／t， Pt

Ai-Ai'l=gT=ln'A-Ai+1i+1 g为衰减系数 用对数衰减率或阻尼比来表示，对数衰减率为： Ai-Ai'1l=gT=ln'nA-Ai+ni+n 取若干个波作平均，则对数衰减率为：

D=阻尼比：

l2p

l=本算例中，

10.935-(-0.901)ln=0.1028，D=0.0164。60.512-(-0.479)

共振法（强迫振动法）：

(1) 激励方法：激振器对结构激励→结构受迫振动→调整激振频率→激振频率与结构自振频率相等→结构出现共振→ 由共振曲线识别动力特性参数 (2) 参数计算

AAmaxAmax2ω1ω0 ω2ω

a、自振频率： 共振曲线峰值点所对应的频率值即为结构的自振频率 b、阻尼特性：

用半功率点法计算，共振曲线峰值的0.707倍作水平线与曲线交于两点，对 应的横坐标分别为ω1和ω2，则

w2-w1w2-w1f2-f1bD===b=w02w02f0 2 阻尼比为：阻尼系数为：

16、桥梁结构冲击系数的定义？如何测定和计算桥梁机构冲击系数？

定义：汽车动荷载作用产生的动挠度比相同静荷载生产的静挠度要大，最大动挠度与最

m=d-1=大静挠度之比称为动力系数(δ)，冲击系数的定 义为：

fdmax-1fjmax

冲击系数含义：相同荷载作用下，最大动挠度相对最大静挠度的增量,反映动荷载对结构动力增大效应，与结构体系、跨径、车辆特性、车速、桥面平整度有关，是一项综合性指标。

测试方法： (1) 根据定义测定动挠度指标来计算冲击系数，如何测定动挠度？ (2) 测试部位：最大挠度处，如简支梁的跨中，拱桥的L/4和L/2

计算方法：

m=fdmaxfdmax-1=-1

fdmax+fdminfjmax2本算例中：fdmax=2.10mm，fdmin=1.75mm，δ=1.091，μ=0.091

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