水利工程實(shí)驗(yàn)

水利工程實(shí)驗(yàn)（二)輔導(dǎo)資料三主 題:靜定桁架實(shí)驗(yàn)的輔導(dǎo)資料學(xué)習(xí)時(shí)間:2017年3月2７日-20１7年9月6日內(nèi) 容：這周我們將學(xué)習(xí)靜定桁架實(shí)驗(yàn)的相關(guān)內(nèi)容。一、學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求及需要掌握的重點(diǎn)內(nèi)容如下:1、掌握實(shí)驗(yàn)的目的;2、掌握實(shí)驗(yàn)的整個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟；3、掌握實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法．二、主要內(nèi)容桁架是什么呢?桁架是由桿件組成的格構(gòu)式體系,當(dāng)荷載只作用在節(jié)點(diǎn)上時(shí),各桿內(nèi)力主要為用,因此多用于大跨結(jié)構(gòu)。(一)本次試驗(yàn)的目的1、掌握桿件應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系和桁架的受力特點(diǎn)；2、通過(guò)對(duì)桁架節(jié)點(diǎn)位移、支座沉降和桿件內(nèi)力測(cè)量,以及對(duì)測(cè)量結(jié)果處理分析,掌握靜力非破壞試驗(yàn)基本過(guò)程；３、結(jié)合實(shí)驗(yàn)桁架,對(duì)桁架工作性能做出分析與評(píng)定;（二)本次試驗(yàn)使用的儀器、設(shè)備及試驗(yàn)構(gòu)件1、靜定剛桁架2、手動(dòng)加載儀３、力傳感器4、應(yīng)變采集系統(tǒng)５、Ｈ3816、千分表、磁性表座、游標(biāo)卡尺和米尺等（三)試驗(yàn)方案１、本實(shí)驗(yàn)采用豎向加載,由于桁架平面外剛度較小，故實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)設(shè)置側(cè)向支撐，以保證平面外穩(wěn)定;2、本實(shí)驗(yàn)支座的形式對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響很大，所以應(yīng)該保證支座的支撐中心線準(zhǔn)確,并且應(yīng)嚴(yán)格控制支座偏差；3、本次實(shí)驗(yàn)觀測(cè)項(xiàng)目有撓度、桿件的內(nèi)力和應(yīng)變。撓度可根據(jù)量程選取的位移計(jì)量測(cè),本實(shí)驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置在下弦桿、腹桿、上弦桿；桿件內(nèi)力是通過(guò)電阻應(yīng)變片算出;４、荷載分級(jí)加載,且必須控制在彈性范圍內(nèi)；（四)實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示：1-手動(dòng)加載儀;2-力傳感器；3、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng);下弦1、2、3、4為百分表;本實(shí)驗(yàn)的桁架圖片:實(shí)驗(yàn)原理回顧為了計(jì)算桁架內(nèi)力,我們作如下的基本假定：12、桁架各桿的軸線都為直線,且都通過(guò)鉸的中心;3、荷載和支座反力都作用在節(jié)點(diǎn)上;通過(guò)以上假定，我們只需列出水平向和豎直向平衡方程就可求出桁架內(nèi)力。通過(guò)以上假定，我們只需列出水平向和豎直向平衡方程就可求出桁架內(nèi)力。現(xiàn)在給出試驗(yàn)桿件的內(nèi)力計(jì)算的理論值，如下圖所示通過(guò)計(jì)算,我們可以發(fā)現(xiàn)桁架承受向下的荷載時(shí),特點(diǎn)是上弦桿受壓，下弦桿免壓桿失穩(wěn)；荷載向上時(shí),結(jié)論相反。我們?cè)倏纯丛囼?yàn)桁架的內(nèi)力圖,大家思考一下,如果腹桿反向布置，桁架受力將如何變化?對(duì)比一下我們就可以評(píng)定桁架工作性能的優(yōu)劣了．通過(guò)內(nèi)力分析可以看出，反向布置以后，腹桿由之前的受拉變?yōu)槭軌?但是受力的大小不變,為避免壓桿失穩(wěn),上圖所用的桁架形式比下圖更優(yōu),受力更合理，通過(guò)內(nèi)力分析可以看出，反向布置以后，腹桿由之前的受拉變?yōu)槭軌?但是受力的大小不變,為避免壓桿失穩(wěn),上圖所用的桁架形式比下圖更優(yōu),受力更合理，更能發(fā)揮材料的作用。更能發(fā)揮材料的作用。（五)實(shí)驗(yàn)步驟1弦桿的兩對(duì)應(yīng)變片，腹桿兩對(duì)應(yīng)變片,下弦桿兩對(duì)應(yīng)變片。接下來(lái)我們連接測(cè)量?jī)x器．把采集系統(tǒng)和電腦連接.2、打開(kāi)靜態(tài)應(yīng)變采集系統(tǒng),儀表調(diào)零，記錄初始讀數(shù),且做好記錄準(zhǔn)備。3、啟動(dòng)靜態(tài)應(yīng)變采集系統(tǒng)并清零;4F1＝50０N,?F=500N試驗(yàn),共分四級(jí)加載，每級(jí)荷載1一級(jí)荷載,F1=500N，我們持載一分鐘，按同樣的加載程序,將荷載分別增加到1000N、1500N和2000N,分別讀取各級(jí)荷載作用下千分表的讀數(shù)及各桿件應(yīng)變片應(yīng)變值，具體數(shù)據(jù)如表所示。1００0N0樣持續(xù)時(shí)間為一分鐘,停歇之后讀數(shù),將記錄的數(shù)據(jù)填寫(xiě)到實(shí)驗(yàn)表格中。本次實(shí)驗(yàn)加載過(guò)程中,四個(gè)千分表的讀數(shù)如下表所示.荷載 表① 累計(jì)荷載 表① 累計(jì)表②累計(jì)表③累計(jì) 表④ 累計(jì) 實(shí)際 實(shí)際N②③50000。０0.１250７5１0０。０。250000145３1５０000.22003７7０200０00.2８50。5020１00０00。1４2０。2５1０00000１0．0020撓度的計(jì)算公式如下:f =f

2f- + （f f-

2- （

+f ）3 3測(cè) 1 4

4 1

3測(cè) 4 4 1下面讀取各桿件的應(yīng)變，加載至500N27618、１9。加載至10００N時(shí)，上弦桿1、2兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的微應(yīng)變分別為-68、—72,腹桿兩個(gè)微應(yīng)變分別為５３、5134、３７。加載至１５０0N1、20０、—１06，腹桿兩個(gè)微應(yīng)變分別為78、７6。下弦桿微應(yīng)變分別為5２、5５。加載至2000N時(shí),上弦12-13310４、10173。卸載至1００025１、503５、37。下面回顧一下有應(yīng)變計(jì)算受力的原理和公式:整理好的數(shù)據(jù)表格如表所示,請(qǐng)將表格中的數(shù)據(jù)填寫(xiě)到實(shí)驗(yàn)報(bào)告相應(yīng)的表格中。下面回顧一下有應(yīng)變計(jì)算受力的原理和公式:由于試驗(yàn)應(yīng)變采集系統(tǒng)測(cè)試的微應(yīng)變，現(xiàn)在回顧一下應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系：由胡克定律我們可知:截面應(yīng)力等于彈性模量 E乘應(yīng)變錯(cuò)誤!未定義簽。;其中應(yīng)力等于力F比截面面積A;則有E·ε=F/A;從而F=E·ε·A為了方便試驗(yàn)計(jì)算，我們給出事先測(cè)量的材料相關(guān)參數(shù)桿間長(zhǎng)桿間長(zhǎng)桿外徑桿內(nèi)徑桿面積單位長(zhǎng)度重彈性模量度(mm)（mm)(mm2)量(kg/ｍ)(MＰa)（mm)2２２065．940。51500206X１05依據(jù)上面的公式,很容易得出一個(gè)微應(yīng)變對(duì)應(yīng)應(yīng)力為：F=2.06×105×10?6×65.94=13.58N本次實(shí)驗(yàn)測(cè)得的各桿件的微應(yīng)變?nèi)缦卤硭?荷載荷載上弦桿腹桿下弦桿N１2點(diǎn)點(diǎn)均值力1點(diǎn)均2點(diǎn)值力1點(diǎn)2點(diǎn)均力值500-３ —２2618194 36７1000-６ —535134378 72— —1500１ １7876525500 062000—－１1041０697３1423311000-６ —5150３5377 70００ 000０0根據(jù)上表中測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),即可求出各桿件的內(nèi)力值。根據(jù)上表中測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)