演示文稿結(jié)構(gòu)靜載試驗(yàn)靜載試驗(yàn)儀器設(shè)備

演示文稿結(jié)構(gòu)靜載試驗(yàn)靜載試驗(yàn)儀器設(shè)備當(dāng)前1頁，總共46頁。（優(yōu)選）結(jié)構(gòu)靜載試驗(yàn)靜載試驗(yàn)儀器設(shè)備當(dāng)前2頁，總共46頁。四、靜載試驗(yàn)用儀器儀表當(dāng)前3頁，總共46頁。4.1測量儀表的基本概念4.2結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中儀器儀表的選用原則4.3變形測量儀器（位移測試儀表、轉(zhuǎn)角測量儀表）4.4力的測量儀器4.5裂縫測量儀器4.6溫度測量儀器4.7數(shù)據(jù)采集儀器當(dāng)前4頁，總共46頁。測量

測量可以廣義的理解為試驗(yàn)人員對試驗(yàn)現(xiàn)象的認(rèn)識的量化過程。測量技術(shù)一般包括：

a測量方法

b測量儀器儀表

c測量誤差分析

從最簡單的逐個測讀、手工記錄的儀表到應(yīng)用電子計算機(jī)快速采集和處理的復(fù)雜系統(tǒng)。試驗(yàn)人員必須對試驗(yàn)所用的儀器儀表的基本原理和功能有所了解，才能正確的使用儀器儀表，在結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中準(zhǔn)確的獲得試驗(yàn)數(shù)據(jù)。4.1測量儀表的基本概念當(dāng)前5頁，總共46頁。測量系統(tǒng)基本上由以下幾個部分組成

傳感部分——放大部分——顯示部分傳感部分由傳感元件或傳感器組成，它從試驗(yàn)對象的測點(diǎn)感受信號并傳送給放大部分。放大部分也稱為放大器，它通過各種方式將傳感器傳來的信號放大并傳送至顯示部分。顯示部分將經(jīng)過放大的機(jī)械或電信號通過指針、電子數(shù)碼管、顯示屏等顯示。有的儀器將顯示部分與記錄裝置連在一起。機(jī)械式儀表的三部分常組裝在一體，電測儀器儀表大多數(shù)由三個獨(dú)立的部分組成當(dāng)前6頁，總共46頁。儀器儀表的基本參數(shù)包括主要性能指標(biāo)，儀器儀表運(yùn)行環(huán)境的相關(guān)參數(shù)（工作電壓、溫度、濕度）

量程：儀器儀表所能測量的物理量的范圍。

靈敏度：儀器儀表的輸出量的變化Δy與相應(yīng)輸入量的變化Δx的比值。

分辨率:儀器儀表的顯示裝置所顯示的最小變化量的測量值。

準(zhǔn)確度：有時稱為精確度或精度，儀器儀表的顯示值或記錄值與被測物理量真實(shí)值的符合程度，常用滿量程的相對誤差來表示。

線性度：測量系統(tǒng)的實(shí)際輸入輸出特性曲線相對于理想線性輸入輸出特性的接近程度。

漂移量：測量系統(tǒng)的輸入不變時，系統(tǒng)的輸出量隨時間變化的最大值，有時又稱為測量系統(tǒng)的不穩(wěn)定度。當(dāng)前7頁，總共46頁。4.2結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中儀器儀表的選用原則結(jié)構(gòu)靜載試驗(yàn)對測量儀器的基本原則是：⑴根據(jù)被測物理量的物理性質(zhì)選擇儀器儀表的基本功能。⑵預(yù)估被測物理量的變化范圍選擇儀器儀表的量程和精度。⑶選用可靠性程度較高的儀器儀表?？煽啃耘c精度之間存在矛盾。當(dāng)前8頁，總共46頁。1、結(jié)構(gòu)試驗(yàn)對儀器設(shè)備的使用要求（1）具有合適的量程、靈敏度和精度（1%）。（2）安裝使用方便，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)。（3）不影響結(jié)構(gòu)的工作：自重輕，尺寸小。（4）同一物理量測量儀器型號盡量相同，避免系統(tǒng)誤差。（5）經(jīng)濟(jì)好：價廉耐用，可重復(fù)使用，安全可靠。（6）按規(guī)定存放、使用和標(biāo)定。當(dāng)前9頁，總共46頁。

2、測量儀器標(biāo)定（1）目的：確定儀器設(shè)備的靈敏度和精確度，應(yīng)該在試驗(yàn)前或試驗(yàn)前后對儀器設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定。（2）標(biāo)定：單件標(biāo)定：確定某一件儀器的靈敏度和精確度；系統(tǒng)標(biāo)定：確定某些儀器組成的系統(tǒng)的靈敏度和精確度。（實(shí)際試驗(yàn)中采用）當(dāng)前10頁，總共46頁。1、位移量測儀器位移反映了結(jié)構(gòu)的整體剛度和工作性能，與應(yīng)力、應(yīng)變一樣是結(jié)構(gòu)計算和結(jié)構(gòu)性能評定的重要數(shù)據(jù)。常用的位移測量儀表有各類位移傳感器及其它一些測量儀器及裝置。2、其它變形測量儀器除應(yīng)變和位移外，結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中轉(zhuǎn)角、曲率等有時也需要進(jìn)行測量。掌握了基本方法后，還可以自行設(shè)計各類測量裝置。4.3變形測量儀器當(dāng)前11頁，總共46頁。1、位移量測儀器1）各類位移傳感器（位移計）常用的位移傳感器有機(jī)械式百分表、千分表、電子百分表、滑阻式位移傳感器和差動式位移傳感器等，如下圖。這類儀器精度高，可達(dá)0.01mm或0.001mm，雖然構(gòu)造不同，其原理：都是通過機(jī)械或電子手段將測桿感受到的位移放大并顯示出來。當(dāng)前12頁，總共46頁。幾種常用位移傳感器構(gòu)造原理圖

1.測桿2.外殼3.彈簧4.電阻應(yīng)變片5.電阻絲6.線圈7.電纜當(dāng)前13頁，總共46頁。《=電阻應(yīng)變式位移計機(jī)械百分表==》《=機(jī)電百分表當(dāng)前14頁，總共46頁。2）其它位移測量儀器及裝置對于大型結(jié)構(gòu)構(gòu)件如橋梁等，當(dāng)位移較大、測量精度要求不高時，可用張線式位移傳感器（圖3.28）、連通管（圖3.29）進(jìn)行測量，也可用水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀及直尺進(jìn)行測量，其精度不如上述各類位移傳感器，一般在0.1mm～1mm之間。

連通管是一種簡單裝置，將連通管注水，則各豎向管水位在一個平面內(nèi)，試件變形后水位仍在一個平面內(nèi)，可利用試件變形前后水位在標(biāo)尺上的讀數(shù)變化，求得試件撓度。當(dāng)前15頁，總共46頁。當(dāng)前16頁，總共46頁。2、其它變形測量儀器當(dāng)前17頁，總共46頁。水準(zhǔn)式角度傳感器用液體擺來感受角位移，液面的傾斜將引起電極A、B之間和B、C之間的電阻發(fā)生相應(yīng)改變，把電極A、B和C接人測量電橋，就可以得到與角位移相對應(yīng)的電壓輸出。

當(dāng)前18頁，總共46頁。電阻應(yīng)變式傾角儀當(dāng)前19頁，總共46頁。水準(zhǔn)管式傾角儀當(dāng)前20頁，總共46頁。4.4力測量儀表靜力試驗(yàn)需要測定的力，主要是荷載和支座反力，其次有鋼絲的張力，還有風(fēng)壓、油壓、土壓力等。測量儀器也有機(jī)械式和電測兩種。其品種規(guī)格繁多，列出一些例子，基本原理不外是利用彈性元件的彈性變形或應(yīng)變與其所受外力構(gòu)成一定的比例關(guān)系而制成的測力裝置。機(jī)械式測力計利用千分表等測量彈性元件的變形，電測傳感器需要用二次電測儀器如電子秤、電阻應(yīng)變儀等測量彈性元件的應(yīng)變，由標(biāo)定關(guān)系得到力值。當(dāng)前21頁，總共46頁。當(dāng)前22頁，總共46頁。結(jié)構(gòu)（尤其是混凝土結(jié)構(gòu)）靜力試驗(yàn)、檢測中觀察裂縫的發(fā)生和發(fā)展，對于確定開裂荷載，研究結(jié)構(gòu)抗裂性能和破壞過程有著重要的作用。1、開裂：開裂時間和位置。1）借助放大鏡用肉眼觀察。表面先刷大白漿或涂料2）用應(yīng)變計或?qū)щ娖崮そ惶娲罱硬贾脕頊y量開裂。當(dāng)某處開裂時，該處應(yīng)變計讀數(shù)突變或跨裂縫的漆膜出現(xiàn)火花直至燒斷。3）聲發(fā)射法：利用材料開裂時發(fā)射出聲能的現(xiàn)象。將傳感器布置在試件的表面或內(nèi)部，通過聲波的測量來確定開裂。4）裂縫應(yīng)變計：鋼結(jié)構(gòu)斷裂試驗(yàn)2、裂縫寬度:讀數(shù)顯微鏡、裂縫標(biāo)尺4.5裂縫測量儀表當(dāng)前23頁，總共46頁。裂縫寬度測量儀器主要有：（1）讀數(shù)顯微鏡。讀數(shù)鼓輪上標(biāo)有刻度，旋動讀數(shù)鼓輪，使鏡內(nèi)長線分別處于裂縫兩側(cè)邊緣并讀出兩次刻度值。兩次讀數(shù)差即為裂縫寬度。讀數(shù)顯微鏡精度一般為0.01mm，量程可達(dá)3～8mm。（2）裂縫讀數(shù)卡。硬質(zhì)紙片上印有許多寬度不同的線條，其寬度為標(biāo)準(zhǔn)寬度，將標(biāo)準(zhǔn)寬度線條與裂縫放在一起，用放大鏡比照以測量裂縫寬度。此法精度較讀數(shù)顯微鏡低。當(dāng)前24頁，總共46頁。讀數(shù)顯微鏡裂縫標(biāo)尺當(dāng)前25頁，總共46頁。裂縫塞尺當(dāng)前26頁，總共46頁。《=裂縫寬度觀測儀裂縫寬度測試=》（數(shù)字顯示）當(dāng)前27頁，總共46頁。4.6溫度測量儀器接觸式測溫：基于熱平衡原理非接觸式測溫：利用熱輻射原理熱電偶溫度計和熱敏電阻溫度計。當(dāng)前28頁，總共46頁。將應(yīng)變片粘貼在彈性元件上，接成橋路，從而將感受到的電信號輸出。根據(jù)所測力學(xué)量不同可做成各種傳感器，常用的有：1、力（載荷）傳感器；2、位移傳感器；3、扭矩傳感器；4、壓強(qiáng)傳感器；5、加速度傳感器；應(yīng)變片式傳感器當(dāng)前29頁，總共46頁。彈性元件是這類傳感器的關(guān)鍵元件，因此要求彈性元件：b）穩(wěn)定性好。因而對材料、結(jié)構(gòu)形式，熱處理加工等都有一定的要求。a）高，彈性范圍大。要求彈性元件的最大工作應(yīng)力處于材料的線彈性范圍內(nèi)。c）為保證靈敏度，要求貼片部位的應(yīng)變足夠大，當(dāng)前30頁，總共46頁。一、測力傳感器根據(jù)彈性元件上粘貼應(yīng)變片處的變形特點(diǎn)，可分為拉壓彈性元件、彎曲彈性元件和剪切彈性元件。1、拉壓彈性元件（1）柱式彈性元件測拉力或壓力的傳感器，彈性元件常采用空心圓柱，以便于粘貼應(yīng)變片和易于熱處理、淬透。為防止失穩(wěn)，壁厚不易太薄。應(yīng)變片在圓筒中部均布，每處貼一縱向片和一橫向片。8片應(yīng)變片組全橋。當(dāng)前31頁，總共46頁。應(yīng)變片在圓筒中部均布，每處貼一縱向片和一橫向片。8片應(yīng)變片組全橋?？v向串：橫向串：各橋臂應(yīng)變?yōu)椋簯?yīng)變儀讀數(shù)應(yīng)變?yōu)椋?/p>

εd=ε1-ε2+ε3-ε4

當(dāng)前32頁，總共46頁。圓筒的軸向應(yīng)變：若圓筒截面面積為A，則壓力P與讀數(shù)應(yīng)變之間的關(guān)系為：由上式可知，壓力和應(yīng)變成線形關(guān)系。這僅僅是理論計算公式。實(shí)際上截面面積A在加載時是變化的，因此每一個傳感器的讀數(shù)應(yīng)變與力的關(guān)系都是要經(jīng)過嚴(yán)格的標(biāo)定試驗(yàn)確定的。上述彈性元件受到拉力或壓力時很難保證作用力嚴(yán)格通過柱的軸線，這就使得彈性元件除了受到軸向力外，還會受到橫向力和彎矩作用。為了消除這種影響，在圓筒受載荷端增加兩片膜片。當(dāng)前33頁，總共46頁。（2）平板開孔式彈性元件當(dāng)測量較小載荷時，常選用有小孔的平板作為彈性元件，將應(yīng)變片粘貼在孔的邊緣。由于孔邊產(chǎn)生應(yīng)力集中，應(yīng)變比無孔時大得多，可提高測量應(yīng)變的讀數(shù)。當(dāng)前34頁，總共46頁。（二）彎曲彈性元件（1）懸臂梁式彈性元件這種彈性元件適用于制作小載荷測力傳感器。在固定端附近上下表面各貼兩個應(yīng)變片，組成全橋，得讀數(shù)應(yīng)變?yōu)椋河刹牧狭W(xué)可知：載荷P與讀數(shù)應(yīng)變的關(guān)系為：當(dāng)前35頁，總共46頁。問題：當(dāng)P力作用點(diǎn)移動時會產(chǎn)生誤差，顯然P與L有關(guān)。改進(jìn)后：若P有偏移，兩個截面中一個截面彎矩增加，一個截面彎矩減小，且增加量等于減少量，不會影響讀數(shù)的大小。當(dāng)前36頁，總共46頁。（2）圓環(huán)式彈性元件1）純圓環(huán)彈性元件：截面AB的彎矩分別為：組成全橋，得到讀數(shù)應(yīng)變與彎曲應(yīng)變關(guān)系為：當(dāng)前37頁，總共46頁。由材料力學(xué)可知，若忽略圓環(huán)曲率的影響，貼片處的彎曲應(yīng)變?yōu)椋浩渲校篵是圓環(huán)的厚度；

h是圓環(huán)的寬度。當(dāng)前38頁，總共46頁。（2）有加載端的彈性元件由于環(huán)的兩端尺寸加大部分剛度很大，故可把它看作圓環(huán)的固定端來進(jìn)行內(nèi)力分析。截面AB的彎矩分別為：組全橋，可得到P力與讀數(shù)應(yīng)變的關(guān)系。當(dāng)前39頁，總共46頁。3、剪切彈性元件（1）梁式剪切彈性元件在梁的中性軸上，各點(diǎn)均為純剪切應(yīng)力狀態(tài)，故沿與軸線成方向粘貼四個應(yīng)變片，組成全橋，得到P與讀數(shù)應(yīng)變的關(guān)系為：特點(diǎn)：當(dāng)載荷P的作用位置由偏移時，中性軸上的剪應(yīng)力和方向上的線應(yīng)變不會變化，可消除載荷作用點(diǎn)偏移造成的誤差。當(dāng)前40頁，總共46頁。為了盡可能減少彎矩的影響，采用圖中結(jié)構(gòu)形式，使得貼片截面處的彎矩等于零。PL’P(L-L’)LL’當(dāng)前41頁，總共46頁。4.7數(shù)據(jù)采集儀器（系統(tǒng)）1、X-Y記錄儀可直接繪出曲線，精度高，記錄速度快，可用靜載，也可用于低平動載試驗(yàn)。當(dāng)前42頁，總共46頁。當(dāng)前43頁，總共46頁。X-Y記錄儀當(dāng)前44頁，總共46頁。2、計算機(jī)數(shù)據(jù)采集器1）用傳感器感受各種物理量，并把它們轉(zhuǎn)換成電信號。2）通過