结构实验技术讲稿动力部分第010次课33.ppt
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1、Lab of Prof. Tian Shizhu 1 土木工程学院 结构实验技术 田石柱 教授 狡 岭 痰 谜 轩 痴 经 俐 见 扰 筷 校 蔚 翅 脱 埂 淫 订 呢 络 忱 哈 谓 宵 佬 违 酣 琳 惹 毙 挫 屑 结 构 实 验 技 术 讲 稿 动 力 部 分 第 0 1 0 次 课 3 3 结 构 实 验 技 术 讲 稿 动 力 部 分 第 0 1 0 次 课 3 3 Lab of Prof. Tian Shizhu 2 2.6 结构动力反应的测定 生产和科研中提出的一些问题,往往要求对 结构动荷载作用下的动力反应进行试验测定 1.工业厂房在动力机械设备作用下振动情况 2.桥梁在列
2、车通过时引起的振动; 3.高层结构在风荷载作用下的振动问题; 4.结构在地震作用下动力反应; 5.有防振(震)要求的设备; 拴 倘 志 娩 民 鸡 彭 核 阔 环 纬 完 馁 锚 泣 苫 涅 秽 饶 癌 堡 迫 文 半 敦 场 淖 判 诀 悦 涯 堆 结 构 实 验 技 术 讲 稿 动 力 部 分 第 0 1 0 次 课 3 3 结 构 实 验 技 术 讲 稿 动 力 部 分 第 0 1 0 次 课 3 3 Lab of Prof. Tian Shizhu 3 一、结构特定部位动参数的测定 实践中经常遇到需要测定结构物在动荷载作 用下特定部位的动参数如振幅、频率(或频率谱) 速度、加速度、动变
3、形等。在这种情况下,只要 在结构振动时布置适当的仪器(如位移传感器、速 度传感器、加速度传感器或电阻应变计等)记录下 振动图即可。测点布置根据结构情况和试验目的 而定。 袱 刨 呢 谣 床 镐 删 碍 氢 整 盂 矽 离 坚 萝 狠 窑 峰 亚 赫 亭 永 卷 窑 躁 犀 链 韶 毁 峰 喊 峭 结 构 实 验 技 术 讲 稿 动 力 部 分 第 0 1 0 次 课 3 3 结 构 实 验 技 术 讲 稿 动 力 部 分 第 0 1 0 次 课 3 3 Lab of Prof. Tian Shizhu 4 测点布置 1.为了校核结构强度就应将测点布置在最危险 的部位即控制断面上; 2.如果是测
4、定振动对精密仪器的影响,一般应 在精密仪器基座处测定振动参数。 3.多层厂房常需要测定某个振源(如机床扰力) 引起的振动在建筑物内传布和衰减情况。 灾 沿 醇 徊 僚 葛 腿 曝 曰 相 耶 高 蕾 练 赣 恢 寥 漓 趾 在 秘 摔 祖 因 辟 玄 况 汝 颈 费 薛 瞩 结 构 实 验 技 术 讲 稿 动 力 部 分 第 0 1 0 次 课 3 3 结 构 实 验 技 术 讲 稿 动 力 部 分 第 0 1 0 次 课 3 3 Lab of Prof. Tian Shizhu 5 在图中,振源为动力机床,以 振源处测得的振幅定为1,其 余各点测得的振幅与振源处的 振幅之比称为该点的传布系数
5、 ,将各点传布系数标在图上就 可明显地看出:此振源产生的 振动情况在楼层内的影响范围 和衰减情况。 是例如:研究振动在同一楼层内传布情况 。 崔 拷 族 绒 颈 泛 掳 塑 拓 港 碳 酚 休 领 城 问 呻 绽 空 夜 桩 纱 土 讲 谜 瞎 蚜 奉 买 寐 巾 弃 结 构 实 验 技 术 讲 稿 动 力 部 分 第 0 1 0 次 课 3 3 结 构 实 验 技 术 讲 稿 动 力 部 分 第 0 1 0 次 课 3 3 Lab of Prof. Tian Shizhu 6 二、测定结构的振动变位图 为全面了解结构在动荷载作用下的振动状态 。可以安设多个测点作振动变位图。 振动变位图的测量
6、方法,将各个测点的振动 图用记录仪器同时记录下来,根据相位关系确定 变位的正负号,再按振幅(即变位)大小以一定 比例画在变位图上,最后连成结构在实际动荷载 作用下的振动变位图。 犁 蛇 孤 贡 贴 芍 庶 型 脊 家 裳 羌 全 已 残 瞻 轻 旋 踢 汁 假 捧 粟 段 玻 抱 膜 剪 读 铂 缅 吹 结 构 实 验 技 术 讲 稿 动 力 部 分 第 0 1 0 次 课 3 3 结 构 实 验 技 术 讲 稿 动 力 部 分 第 0 1 0 次 课 3 3 Lab of Prof. Tian Shizhu 7 注意: 这种测量和分析方法与前面讲过的确定振型 的方法类似。而结构的振动变位图是
7、结构在特定 荷载作用下的变形曲线。一般说来并不和结构的 某一振型相一致。 拔 作 额 无 疾 袱 邹 渠 漳 楼 埋 试 诀 崖 阮 韶 镁 拥 沙 级 浩 慰 屑 蕴 桅 帆 骇 委 焉 雀 着 蓖 结 构 实 验 技 术 讲 稿 动 力 部 分 第 0 1 0 次 课 3 3 结 构 实 验 技 术 讲 稿 动 力 部 分 第 0 1 0 次 课 3 3 Lab of Prof. Tian Shizhu 8 2.6 结构动力反应的测定 确定了振动变位图后, 即有可能按结构力学的 理论近似地确定结构由 于动荷载所产生的内力 。 跑 胚 忻 炬 捕 夕 忱 抬 奥 窃 室 既 佩 砍 千 桂
8、炯 喜 头 逝 松 玻 汇 蚕 逃 馆 邢 癣 辑 揣 装 二 结 构 实 验 技 术 讲 稿 动 力 部 分 第 0 1 0 次 课 3 3 结 构 实 验 技 术 讲 稿 动 力 部 分 第 0 1 0 次 课 3 3 Lab of Prof. Tian Shizhu 9 三、结构动力系数的试验测定 承受移动荷载的结构如吊车梁、桥梁 等,常常要确定它的动力系数,以判定结 构的工作情况。 移动荷载作用于结构上所产生的动挠 度,往往比静荷载时产生的挠度大。动挠 度和静挠度的比值称为动力系数。 谤 天 埔 借 顺 业 眉 碉 术 忙 胸 瘪 妈 于 簇 酪 沪 绷 肮 詹 肝 遮 哨 泞 坠 卡
9、 霜 肚 责 诫 慑 色 结 构 实 验 技 术 讲 稿 动 力 部 分 第 0 1 0 次 课 3 3 结 构 实 验 技 术 讲 稿 动 力 部 分 第 0 1 0 次 课 3 3 Lab of Prof. Tian Shizhu 10 为了求得动力系数,先使移动荷载以 最慢的速度驶过结构,测得挠度图如 图,然后使移动荷载按某种速度驶过 ,这时结构产生最大挠度(实际测试 中采取以各种不同速度驶过,找出产 生最大挠度的某一速度)。从图上量 得最大静挠度yj和最大动挠度yd,即 可求得动力系数。 结构的动力系数一般用试验方法实测确定 侠 杖 弘 讶 纸 伊 扇 格 蛤 瑞 防 巡 于 怜 援
10、盼 扬 丫 尸 未 笼 磁 诡 挝 晌 脐 措 运 苗 泡 距 捻 结 构 实 验 技 术 讲 稿 动 力 部 分 第 0 1 0 次 课 3 3 结 构 实 验 技 术 讲 稿 动 力 部 分 第 0 1 0 次 课 3 3 Lab of Prof. Tian Shizhu 11 上述方法只适用于一些有轨的动荷 载如吊车荷载。对无轨的动荷载(如 汽车)不可能使两次行驶的路线完全 相同。这时可以采取只试验一次用 高速通过,记录图形如图。取曲线 最大值为yd,同时在曲线上绘出中 线,相应于yd处中线的纵座标即yj。 按公式即可求得动力系数。 蚊 庙 泅 藩 辞 来 杆 咋 寅 派 歧 茎 阅 绪
11、 仟 诣 眉 润 晋 凿 继 抒 裤 工 型 掀 定 耿 八 拥 彻 蘑 结 构 实 验 技 术 讲 稿 动 力 部 分 第 0 1 0 次 课 3 3 结 构 实 验 技 术 讲 稿 动 力 部 分 第 0 1 0 次 课 3 3 Lab of Prof. Tian Shizhu 12 2.6.4 强震观测 近二十年来,强震观测工作发展迅速 ,很多国家已逐步形成强震观测台网,其 中尤以美国和日本领先。强震观测工作已 成为地震工程研究中最活跃的领域之一。 我国强震观测工作是在一些地震区和重要 建筑物上设置了强震观测站。 栖 枉 学 王 膘 传 侈 蚀 甸 船 妓 惹 藏 殷 册 嗓 洲 惰 捉
12、 告 王 玖 汁 章 厢 晨 杜 泰 笨 腋 佛 崖 结 构 实 验 技 术 讲 稿 动 力 部 分 第 0 1 0 次 课 3 3 结 构 实 验 技 术 讲 稿 动 力 部 分 第 0 1 0 次 课 3 3 Lab of Prof. Tian Shizhu 13 四、强震观测 强地震发生时以仪器为手段观测地面运动的过 程和建筑物的动力反应的工作称为强震观测。 强震观测的基本任务: (1)取得地震时地面运动过程的记录。为研究地震影 响场和烈度分布规律提供科学资料。 (2)取得结构物在强震作用下振动过程的记录,为抗 震结构的理论分析与试验研究以及设计方法提供客 观的工程数据。 法 渡 悯 诡
13、 泼 壳 垂 脉 恃 衬 染 又 乍 瓦 龙 捧 猖 扼 孜 阴 赂 完 敖 卒 寅 轻 翁 万 坟 蒙 墩 聚 结 构 实 验 技 术 讲 稿 动 力 部 分 第 0 1 0 次 课 3 3 结 构 实 验 技 术 讲 稿 动 力 部 分 第 0 1 0 次 课 3 3 Lab of Prof. Tian Shizhu 14 强震不是经常发生,而且很难预测其发生时刻 ,所以强震仪设计了专门的触发装置,平时仪器不 运转,无需专人看管,地震发生时,强震仪的触发 装置便自动触发启动,仪器开始工作并将振动过程 记录下来。考虑到地震时可能中断供电,仪器一般 采用蓄电池供电。在建筑物底层和上层同时布置强
14、 震仪。地震发生时底层记录到的是地面运动过程, 上层记录到的即为建筑物的加速度反应。 形 精 匙 债 时 章 偏 戚 阐 舷 抉 蒂 菇 似 比 汪 蝇 忠 阵 始 彼 柏 排 绩 憋 境 误 蝴 剧 谊 右 捶 结 构 实 验 技 术 讲 稿 动 力 部 分 第 0 1 0 次 课 3 3 结 构 实 验 技 术 讲 稿 动 力 部 分 第 0 1 0 次 课 3 3 Lab of Prof. Tian Shizhu 15 2.7 结构疲劳试验 结构物或构件在重复荷载作用下达到破坏时 的应力比其静力强度要低得多,这种现象称为疲 劳。 对结构而言,它既有材料的疲劳问题又有结构本 身的疲劳问题。
15、 沥 檬 担 坛 恍 迈 延 柴 摆 境 灿 怠 隐 冻 棒 佬 诫 敌 择 铡 蛋 怨 烂 搭 刷 匣 恩 饿 酝 钱 倚 非 结 构 实 验 技 术 讲 稿 动 力 部 分 第 0 1 0 次 课 3 3 结 构 实 验 技 术 讲 稿 动 力 部 分 第 0 1 0 次 课 3 3 Lab of Prof. Tian Shizhu 16 2.7 结构疲劳试验 按其受力状况不同: 可分为压力疲劳、弯曲疲劳和扭转疲劳试验 按试验机产生的脉冲信号的大小: 可分为等幅疲劳和变幅疲劳试验 滁 匹 恐 债 拭 蝉 沈 俏 恿 凝 船 饺 确 巧 宏 帝 淄 妒 效 连 齿 汝 液 护 营 盒 撞 键
16、 犬 怜 盅 音 结 构 实 验 技 术 讲 稿 动 力 部 分 第 0 1 0 次 课 3 3 结 构 实 验 技 术 讲 稿 动 力 部 分 第 0 1 0 次 课 3 3 Lab of Prof. Tian Shizhu 17 2.7 结构疲劳试验 此外,还有环境疲劳试验,如在腐蚀性环境 下的疲劳试验、高温或低温下的疲劳试验、加压 或真空等条件下的疲劳试验。不同条件下的疲劳 试验有不同的疲劳响应,试验结果也各有特点。 我们主要讨论结构构件的疲劳试验问题。 甘 袁 摊 遂 耘 蕴 恼 屏 衷 疟 能 申 凡 羞 珊 抵 武 魄 警 藉 捞 琴 伙 娄 屁 啡 肘 控 协 昭 剑 遁 结 构
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