船舶结构力学手册

试验1：应变片的粘贴技术试验目的通过试验理解应变片的测量原理及应变片的选用；通过应变片的实际粘贴、接线，初步掌握应变片的贴粘工艺过程；可以进行粘贴质量的检查并会采用合适防潮措施。、试验仪器、(1)试件：条形钢(2)不一样规格型号的应变片(3)粘贴剂：704硅胶、保护剂(4)仪表：兆欧表、惠斯登电桥、万用表(5)焊接工具：电烙铁、焊锡、松香(6)电吹风(7)其他：0.02-0.04㎝导线，绝缘胶带纸，棉纱、脱脂棉、无水酒精、划丝、卡尺、0＃砂纸等。、试验内容及环节应变片的准备根据测试的内容（拉压力、扭矩、加速度等）、测试条件及贴片部位的状况和布片方案，二次代表的规定（阻值、敏捷度系数等）等原因，选择合适的应变片，在同一桥路中，应变片的敏捷度系数和原始阻值应尽量一致，阻值之差不能超过电阻应变仪的电阻平衡范围（0.5Ω），阻值相差太大，导致电桥的初始不平衡，影响测量精度。应变片的几何尺寸也应选择得当。用目测检查应变片敏感珊与否排列整洁；先用万用表初查应变片有无断路和短路现象及粗略的原始电阻值，再用惠斯登电桥精确测量应变片的阻值（精确到0.1Ω）。2.构件贴片表面的处理为了保证一定的粘贴强度，必须对构件表面进行处理，试件贴片部位需要处理的面积应不小于应变片的基底。首先要去掉表面的锈斑、油漆、氧化皮等污垢；然后用砂轮将表面打平，再用0#或1#砂布磨光。假如是光滑的加工表面，用0#或1#砂布沿与应变片纵向线成450的方向打出某些纹路。打磨面积约为应变片的3-5倍。3.划线在处理好的表面上,定出测点确切位置,用划针通过测点轻轻划出贴应变片位置的中心线，即应变片的方位线。4.清洗贴片表面用脱脂棉球蘸无水酒精对贴片表面进行擦洗。一般要擦洗2到3次，直到没有油污为止。擦好的表面切勿用手或其他物触碰。5．贴片在应变片贴面上涂一薄而均匀的胶层,然后把应变片放到贴片位置上(注意对准坐标线)。尤其注意要保证应变片的方位；然后在应变片上盖一张玻璃纸，一手捏住引出线，用另一只手的母指或食指从片头到片尾轻轻均匀地滚压，把多出的胶水和气泡挤出，直到应变片粘住为止。应变片贴完后，应当胶层均匀、位置精确、整洁洁净。6．干燥固化贴片后，按照所用粘结剂规定的措施和时间进行干燥固化。一般在贴好后需自然干3到4小时，或更长。但为了更快地固化好，可以在自然干燥一定期间后，用热吹风吹烘。7．焊接引出导线为保证焊接处的绝缘，焊前在应变片的引出线下面粘贴一层绝缘胶带纸，此举意在保证引出线焊点处的绝缘。尔后将测量导线的一端靠近应变片的引出线，在测量导线焊接端去皮约3mm并涂上焊锡后，用电烙铁将应变片引出线与测量导线进行锡焊．接时要快且准，以免产生氧化物而影响焊点质量，焊点规定光滑牢固、无虚焊、假焊、以保证焊点的机械性能和电气性能，焊好后将引线用绝缘胶带固定。为防止机械损伤，可用织物或胶布将贴片部位保护。8．贴片质量检查（1）检查应变片的粘贴与否牢固，胶层与否均匀，位置与否精确。（2）用万用表检查已贴好的应变片有无断路或短路现象，应变片的原始阻值有无变化（3）用万用表高阻档或兆欧表检查应变片与构件表面间的绝缘电阻，在一般试验中绝缘电阻抵达500到1000兆欧就即可。绝缘电阻小，表面粘贴质量不好，会使应变仪调平困难及应变片在工作中产生较大的蠕变。注意：用兆欧表测量绝缘电阻时，要慢摇手柄，严防击穿；一般状况下，应尽量少用兆欧表。9．应变片的防护应变片接好导线后，应立即涂上防护层。这重要是防止大气中水分的侵入，应变片吸水后会减少绝缘电阻、粘结强度会影响其正常使用。常用环氧树脂来作防潮防护。四、试验汇报总结贴片的工艺过程及质量检查规定所贴应变片的型号，阻值及敏捷度系数为何规定应变片电阻丝与试件的绝缘电阻高？确定支座构造的柔性系数试验目的1.通过试验深入理解构造相对刚度的概念2.熟悉百分表的使用措施及试验数据的处理。二.试验设备与仪表1.两付相对刚度不一样的简朴刚架。2.二套连座百分表。3.0.5kg和0.1kg砝码若干个。试验原理刚架如下图1，应用能量法或位移法，可以求得在集中力Ｐ作用下，刚架梁跨中的挠度y为y==试验模型刚架I为：横梁b=12mm；h=8mm；l=500m竖梁b=12mm；h=2mm；H=300mmE=210GPa这样y==0.963按其求得的梁跨中挠度误差约为3.7。可见，当竖梁很弱、横梁很强，可将刚架梁简化简支梁,试验模型刚架II为：横梁b=12mm；h=2mm;l=500mm竖梁b=12mm；h=8mm;H=300mmE=210GPa这样，y==1.014按其求得的梁跨中挠度误差约为1.4。可见，当竖梁很强、横梁很弱，可将刚架梁简化两端刚性固定梁。试验内容和环节用电子数显百分表测量刚架跨中挠度。1.将电子数显百分表安装在万向磁性表架上，将电子数显百分表的测杆垂直顶在横梁的中点。2.将电子数显百分表置位移档并置零。3.在横梁的中点挂好花兰,并加砝码加载,每个花兰为100g，砝码为100g、400g、500g，根据表1和表2规定加载。并同步梁试验汇报的内容对试验数据、试验中的特殊现象、试验操作的成败、试验的要点等内容进行整顿、解释、分析总结，回答思索题，提出试验结论或提出自己的见解等。试验数据单位要完整。九．附录1．百分表登记表表1刚架Ｉ（强横梁）测量数据表载荷第一次第二次500g1000g1500g500g1000g1500g挠度值加载卸载平均表2刚架II（弱横梁）测量数据表载荷第一次第二次100g200g300g100g200g300g挠度值加载卸载平均2.实测挠度值与理论计算值汇总表3实测值与理论值汇总载荷挠度Ｉ梁=2\*ROMANII梁500g1000g1500g100g200g300g实测值y1理论值y2误差试验3：板架弯曲试验试验课时：2课时试验类型：验证 试验规定：必修试验目的验证板架弯曲计算理论理解静态电阻应变仪的使用措施分析板架弯曲受力状况二．试验设备板架弯曲试验装置=1\*ROMANI、=2\*ROMANII静态电阻应变仪万用表三.板架尺寸及测点布置图1板架=1\*ROMANI板架=1\*ROMANI底板厚2mm，交叉构件为T型材，腹板高为50mm，厚为2mm；面板宽20mm，厚为2mm。主向梁为矩形条，高为35mm，厚为2mm。弹性模量E=2400Mpa。图2板架=2\*ROMANII板架=2\*ROMANII底板厚2mm，交叉构件为T型材，腹板高为50mm，厚为2mm；面板宽20mm，厚为2mm。主向梁为矩形条，高为30mm，厚为2mm。弹性模量E=2400Mpa。四.板架弯曲理论计算1.对板架I：建立主向梁与交叉构件对应节点处变形持续条件来求解。2.对板架=1\*ROMANII：将交叉构件处理成受均布载荷的弹性基础梁试验环节1.把电阻应变仪与应变片用导线连接好，应变仪调零。2.用水作为均布载荷逐层加载（水位控制），并记录应变仪读数。3.逐层卸载，并记录应仪读数。4.每个板架加载、卸载反复两次。六.试验思索1.分析主向梁、交叉构件实际受力状况。2.模型受力状况与船体构造受力的差异。3.对试验误差进行分析七.对试验数据、试验中的出现的现象、试验操作的过程等内容进行整顿、解释、分析总结，回答思索题，提出试验结论或提出自己的见解等。八、附录1．试验登记表板架=1\*ROMANI测点应变H=H=H=测点1测点2测点3测点1测点2测点3测点1测点2测点3加载卸载平均值测点应变H=H=H=测点1测点2测点3测点1测点2测点3测点1测点2测点3加载卸载平均值板架II2．实测数据与理论数据汇总板架=1\*ROMANI测点应变H=H=H=测点1测点2测点3测点1测点2测点3测点1测点2测点3实测值理论值误差板架=2\*ROMANII测点应变H=H=H=测点1测点2测点3测点1测点2测点3测点1测点2测点3实测值理论值误差试验4：自由衰减振动的采集与分析试验课时：2课时试验类型：验证试验规定：必修一.试验目的锤击法鼓励，测定简支梁的阻尼比;测定对数减幅系数计算阻尼比的原理和措施;学习半功率带宽法测定阻尼比的原理和措施;4、学习CRAS数据采集软件操作措施。二.试验对象在简支梁中间安装一种集中质量块和加速度计,实现自由振动系统。简支梁材质为一般钢,尺寸为600mm×40mm×8mm三.试验框图和仪器图图1.锤击法测固有频率和阻尼比的试验框图加速度计：将被测系统的机械振动量(加速度)转换成电量。AZ804：信号放大和滤波。AZ108采集箱:数据采集硬件。计算机、打印机。AdCras和SsCras软件，与采集箱、计算机和打印机一道完毕数据采集、分析和打印的功能四.试验原理用锤敲击试件以激起系统自由振动,通过加速度计接受系统测点加速度,并将其转变为电压(或电荷)输出,经AZ804放大、滤波（滤去信号的二阶以上的频率成分）,以电压量输出信号,经数据采集获得系统基频信号的数据和波形。从衰减振动波形曲线得阻尼比及基频简谐振动的周期,其倒数便是固有频率,或从基频信号的频谱得到固有频率。五.试验环节照试验框图(图1)连接传感器、AZ804调理仪、AZ108采集箱及计算机;AZ804调理仪设置AZ804调理仪是四通道的，可以对4路信号进行放大、滤波。对每一通道输入信号的类型可以是电压、电荷(合用电荷型加速度计)和ICP(合用ICP型加速度计)，在使用时每一通道只能选用一种，不一样通道可以输入不一样类型的信号(详见AZ804背面板)，AZ804背面板接传感器输出,作为AZ804的输入。AZ804调理仪前面板AZ804调理仪前面板AZ804调理仪背面板AZ804调理仪背面板调理仪前面板有滤波按钮、放大按钮和经调理的信号输出端。放大倍率有×1、×10、×100三档,通过按钮切换放大倍率。调理仪的输出端接采集箱。在定量幅值测量中，为直接能读出是多少工程单位(例如mm/s、m/s2、、N等),波及到两种参数设置:工程单位和校正因子。工程单位根据测量时所采用的传感器类型,可以在CRAS软件参数设置工程单位对话框中加以选用。CRAS校正因子的意义表达每一工程单位EU对应的毫伏数mV,单位为mV/EU。校正因子设置值等于传感器敏捷度与调理仪放大倍率设定值的乘积。例如采用的加速度敏捷度为5.02pC/m/s2,调理仪放大倍率设定值为10,则校正因子送入值应为50.2(mV/m/s2),调理仪若输入的1pC/m/s2经调理仪输出已转换为1/mV3、在PC机桌面上点击AZ108图标进入CRAS公共程序运行平台。选择并点击AdCras信号分析软件包进入动态莱单。AdCras动态菜单由初始菜单、新作业菜单和老作业菜单构成。初始菜单如图2，只有“作业”及“退出”两个菜单项，迫使顾客必须首先建立作业。图2AdCras初始菜单图3AdCras新作业菜单在作业对话框中选择了新的作业，菜单如图3所示,容许顾客“设置参数”、“实时示波”及“数据采集图3AdCras新作业菜单图4AdCras信号分析软件包的主菜单采集完毕后或对老作业已经对的读进内存后，最终的菜单如图图4AdCras信号分析软件包的主菜单4、建立作业选择通道数:单通道;作业途径:建立新作业或返放作业;若为新作业,按确认按钮进入图3所示的AdCras主菜单,若为老作业,按确认按钮进入图4所示的AdCras主菜单。CRAS在不一样通道下,容许相似的作业名。参数设置(图5)采样频率:512Hz工程单位:校正因子:等于传感器敏捷度与调理仪放大倍率设定值的乘积电压范围:10V。若信号弱也可选用程控放大或提高调理仪的放大倍率。触发参数触发方式:自由运行、正触发和负触发。选正触发或负触发触发电平:设定10%或5%触发延迟:-20触发通道:1ch数据块数:1块,1024个采样点6、在正式测量前,进入示波方式(鼠标点击AdCras主菜单上“实时示波”按钮,图3,不停敲击试件,以检查仪器连接线与否接通、电源与否打开以及参数设置与否合理;7、鼠标点击AdCras主菜单上“数据采集”按钮,在出现等待触发提醒框后,敲击试件,以触发方式,采集数据。图5AdCras软件包的参数设置8、进行数据处理，点击Z，清除直流分量，点击数字滤波，滤波器特性选低通，滤波器上限频率设为图5AdCras软件包的参数设置9、文献存盘。10、调用信号及系统分析SsCras软件包,返放存盘的文献,作频谱分析,从频谱读出阻尼比和固有频率(图7)。对于数据列表、记录和图形可以用Ctrl+P命令或工具条快捷键P,将屏幕图形存储为位图文献或直接打印。存储的位图文献可以在绘图板上进行编辑或图6某梁的阻尼比另存为其他格式的图形,也可以复制粘贴到word文档中,还可以用工具条快捷键W直接将图形或列表粘贴到图6某梁的阻尼比图图7某振动系统频谱图六.试验汇报试验汇报的格式由学生自行设计,但试验汇报应包括如下内容:(1).试件材质和尺寸,激振方式;(2).试验目的、试验原理;(3).绘制测量时的试验框图,阐明各仪器的功能;(4).打印振动波形曲线、频谱图；(5).试验成果处理(6).讨论问题:计算振动系统的固有频率,并与测量值作比较。瞬态激振时试验成果的处理阻尼比时域从衰减的振波曲线读出A1=;A5=;计算对数减幅系数=;计算阻尼比。频域共振峰的横坐标(固有频率)Hz;共振峰的纵坐标(振幅的最大值)m/s2;半功率点的纵坐标m/s2;半功率点的横坐标Hz,Hz;在幅频曲线上读出该值。半功率点法估计系统的阻尼比。根据波形由对数减幅系数计算阻尼比,与谱分析测量的阻尼比和幅频特性曲线得出的阻尼比比较。基频时域5个波形的起始时间t1=ms,终止时间t2=ms;计算基频周期ms;基频频率Hz;频域从振动频谱的幅频特性曲线的峰值频率读出固有频率,比较时域法和频域法获得基频频率的数值;注:自由衰减振动固有频率和阻尼比计算参照附录1衰减振动周期(附1)式中:—无阻尼系统周期;—阻尼比，分别称为阻尼系数和固有频率。在小阻尼ζ＜＜1时,2对数减幅系数若t1时刻振幅为,t1+T时刻振幅为,通过1个周期振幅衰减为,对其取自然对数,定义为对数减幅系数,即(附2)由于,,故由上式还可得:(附3)为保证测试精度,一般取k个周期计算对数减幅系数,若第1和第k周期的振幅分别记作A1和Ak,则对数减幅系数为(附4)3均匀等直梁的固有频率(rad/s)(附5)式中：l—梁的长度；E—材料的弹性模量；I—梁的截面惯性矩；ρ—材料密度；A—梁的截面积。（Hz）(附6)试验5：船舶振动测量技术试验课时：2课时试验类型：验证试验规定：必修一、试验目的对于新型号的船，尤其是对性能规定较高的船舶，在其建成后一般在试航时要进行振动试验：以确定振动烈度，并与衡准比较，判断其与否满足衡准规定；确定船体及其局部构造的振动特性参数，如固有频率、阻尼；检查船体构造振动的预报措施；找出重要振源，分析其传递途径和方式，并制定对应的减振措施。本项试验模拟实船局部振动测量措施进行测量。二、试验内容1、船舶振动常用测振传感器及配套仪器的一般操作措施；2、船舶振动的测点布置措施；3、初步掌握振动频谱分析的措施；4、振动烈度与振动衡准比较的措施；三、测量装置及原理图1测量装置见图1。图12、振动源偏心块装在调速电机上，通过调整电机转速，来变化鼓励频率。尤其提醒：试车及每次开电机时，应先启动异步电动机，后接通控