《试验荷载及设备》课件

试验荷载及设备试验荷载和设备是进行结构试验的必要组成部分。试验荷载用于模拟实际工况下的荷载，设备用于施加荷载并测量结构的响应。by课程目标和大纲理解试验荷载学习各种试验荷载类型，包括静态荷载和动态荷载，了解其特点和应用场景。掌握试验设备学习常见的试验设备，例如试验架、试验台、载荷加载系统和变形测量系统。熟练数据分析学习如何采集、处理和分析试验数据，并将其应用于结构设计和评估。试验的基本要求精度试验结果的精度是试验结果的真实性和可靠性的重要指标。重复性试验结果的重复性是指在相同条件下进行多次试验，结果的一致性。安全性试验过程必须确保安全，避免人员和设备的损伤。试验荷载的类型和特点1静态荷载长时间作用在结构上的荷载，变化缓慢，例如建筑物自身重量，长期作用在结构上的风荷载和雪荷载等。2动态荷载随时间变化的荷载，例如车辆荷载、地震荷载和冲击荷载等。3冲击荷载时间很短，作用时间短，力很大，例如爆炸荷载、撞击荷载等。4循环荷载反复作用在结构上的荷载，例如机械设备振动产生的荷载等。静态荷载定义静态荷载是指在一段时间内保持不变的荷载，例如建筑物自重、常设设备的重量等。特点静态荷载的特点是作用时间长，变化缓慢，一般不会对结构造成突发的破坏。影响静态荷载会对结构产生持续的压力，影响其变形、应力分布和稳定性。分析在进行结构设计时，需要充分考虑静态荷载的影响，并进行相应的分析计算。动态荷载定义动态荷载是指随时间变化的荷载，例如冲击荷载、振动荷载和循环荷载等。动态荷载的特点是荷载大小、方向和作用点随时间变化。常见类型冲击荷载是短时间内施加的突然荷载，例如锤击、爆炸等。振动荷载是周期性变化的荷载，例如机器运行、地震等。循环荷载是指荷载反复作用于结构，例如车辆行驶、风荷载等。试验设备的分类11.试验架试验架提供一个稳定的平台，用于安装测试样本和施加载荷。22.试验台试验台用于安装测试样本，并可提供辅助设备，例如测量仪器和控制系统。33.载荷加载系统载荷加载系统用于施加静态或动态荷载于测试样本，例如液压加载系统或气动加载系统。44.变形测量系统变形测量系统用于测量测试样本在载荷作用下的变形量，例如应变计、位移传感器。试验架试验架是用来支撑和固定试件的结构。它可以是简单的框架，也可以是复杂的结构，取决于试验的类型和要求。试验架必须能够承受试验荷载，并且能够稳定地支撑试件，防止其在试验过程中发生意外移动或倾斜。试验台试验台是进行材料力学性能测试的重要设备，也是试验载荷的支撑平台。试验台的结构需要满足一定的刚度和稳定性要求，以确保试验过程的准确性和可靠性。常用的试验台材料包括钢材、铸铁、铝合金等。此外，试验台的设计应考虑到安全性，防止试验过程中发生意外事故。载荷加加系统载荷加加系统是试验设备的核心部件之一，用于施加各种类型的载荷。常见的载荷加加系统包括液压系统、电动系统、气动系统等。液压系统使用液压缸和液压泵来施加载荷，具有精度高、力量大的特点。电动系统使用电机驱动螺杆或齿轮来施加载荷，适用于精度要求高的场合。气动系统使用压缩空气驱动气缸来施加载荷，适用于速度要求高的场合。变形测量系统位移传感器用于测量结构或部件的位移，例如应变片、电阻应变计和光学传感器。激光扫描仪可精确测量物体表面轮廓和形状变化，用于获取结构的精确三维模型。数字图像处理软件用于分析图像数据，提取变形信息，并生成变形图，以直观展示结构的变形情况。数据采集与分析系统整合各种传感器数据，并进行实时分析，以监测结构的变形情况，及时发现潜在问题。强度测量系统强度测量系统是试验设备的重要组成部分，用于测量材料或结构的强度参数。常见的强度测量系统包括应力应变传感器、力传感器、扭矩传感器等。强度测量系统需要与数据采集系统配合，实现实时测量和数据记录，并进行后续分析。能量测量系统能量计能量计用于测量试验过程中施加的能量，例如冲击试验、疲劳试验等。数据采集系统数据采集系统实时记录能量测量值，用于后续分析和评估。数据分析软件数据分析软件用于处理能量测量数据，进行统计分析和图形展示。环境控制系统环境控制系统在材料试验中扮演着至关重要的角色，它可以模拟和控制试验环境中的各种因素，如温度、湿度、压力、光照等。通过控制环境条件，可以确保试验结果的准确性和可靠性，提高试验数据的可比性和重复性。试验数据采集与分析1数据采集通过传感器收集数据。2数据清洗去除噪声和错误数据。3数据分析使用统计方法和模型。4数据可视化以图表形式展示结果。数据采集是试验的重要环节。采集到的数据需要经过清洗和处理，才能进行分析。使用合适的统计方法和模型可以帮助我们更好地理解数据，并得出结论。数据可视化可以更直观地呈现分析结果，便于理解和传播。典型试验设备的组成及特点试验机试验机是用来进行各种试验的设备。它包含各种载荷加加系统，变形测量系统，强度测量系统，能量测量系统，环境控制系统等。传感器传感器用来测量各种物理量，例如力，位移，应变，温度，压力等。数据采集系统数据采集系统用来采集传感器测量的数据，并将其存储起来。数据采集系统可以是计算机，也可以是专门的数据采集仪器。简支梁试验装置简支梁试验装置用于模拟实际工程中简支梁结构的受力情况。该装置通常由梁体、支座、荷载施加系统和变形测量系统组成。梁体材料可以是钢材、木材、混凝土等，根据试验要求选择合适的材料。支座可以是刚性支座，也可以是弹性支座，根据试验要求选择合适的支座类型。荷载施加系统可以是液压加载系统、气动加载系统等，根据试验要求选择合适的加载系统。变形测量系统通常采用应变片、位移传感器等测量梁体的变形情况。悬臂梁试验装置悬臂梁试验装置主要用于测试材料的抗弯强度、抗剪强度和挠度等力学性能。悬臂梁一端固定，另一端自由，施加荷载后，材料会发生弯曲变形。通过测量梁的变形量和荷载大小，可以计算出材料的力学性能。悬臂梁试验装置通常由试验架、荷载施加系统、变形测量系统和数据采集系统组成。试验架用于固定悬臂梁，荷载施加系统用于施加荷载，变形测量系统用于测量梁的变形量，数据采集系统用于记录试验数据。压缩试验装置压缩试验装置压缩试验装置用于测量材料在受到轴向压缩载荷时的力学性能，例如抗压强度、弹性模量等。主要功能它通常包括加载系统、控制系统、测量系统、数据采集系统和安全装置等。应用范围广泛应用于建筑材料、金属材料、复合材料等领域的材料力学性能测试。拉伸试验装置拉伸试验装置主要用于测量材料在拉伸载荷下的力学性能。它通常由试验机、夹具、传感器和数据采集系统组成。试验机提供拉伸载荷，夹具固定试样，传感器测量拉伸力、变形等参数，数据采集系统记录和分析试验数据。拉伸试验装置在材料科学、工程设计、质量控制等领域有着广泛的应用。扭转试验装置扭转试验装置用于测量材料在扭转载荷下的力学性能，例如抗扭强度、屈服强度和弹性模量。该装置通常由一个固定端，一个可旋转的端和一个用于施加扭矩的设备组成。试验过程中，施加的扭矩会使试件发生扭转变形，同时测量扭矩和扭转角。根据这些数据，可以计算出材料的扭转性能参数。弯曲试验装置三点弯曲试验将试件置于两个支撑点之间，在中间施加集中力，测量试件的弯曲变形和应力。用于评估材料的抗弯强度和韧性。四点弯曲试验将试件置于四个支撑点之间，在两个中间点施加集中力，测量试件的弯曲变形和应力。用于评估材料的抗弯强度和韧性。悬臂梁弯曲试验将试件固定在一端，在另一端施加集中力，测量试件的弯曲变形和应力。用于评估材料的抗弯强度和韧性。冲击试验装置冲击试验是材料力学和材料科学中常用的测试方法。它用于测量材料在冲击载荷下的抗冲击性能，如韧性、冲击强度和断裂韧性。冲击试验装置通常包括冲击锤、冲击架和试样夹持装置等。冲击锤通过释放后打击试样，并通过传感器测量冲击载荷和试样的变形。根据不同的试验标准，冲击试验可以分为不同类型，如夏比冲击试验、伊佐德冲击试验等。疲劳试验装置疲劳试验是一种常见的材料力学试验，用于模拟材料在反复加载下的行为，测试材料的抗疲劳性能。疲劳试验装置通常包含一个循环加载系统，用于施加重复的载荷，以及一个变形测量系统，用于监测材料的变形和失效。疲劳试验装置的类型多种多样，根据试验载荷的形式和加载方式，可分为弯曲疲劳试验、扭转疲劳试验、拉伸疲劳试验等。量测系统的校准和检查校准确保测量仪器和设备的准确性。定期进行校准以保持测量结果的可靠性。校准需要使用已知准确性的标准仪器作为参考，并进行测量误差校正。检查定期检查量测系统，确保其正常运行。检查包括检查仪器和设备的连接、线路、功能和性能指标。确保量测系统的稳定性和可靠性。试验数据的处理与分析1数据清洗删除错误数据，例如无效数据或超出预期范围的数据，以及重复数据等。这确保数据质量，提高分析准确性。2数据转换将原始数据转换为分析所需的格式，如将单位转换为统一的标准，或将数据进行分组和整理。3统计分析使用统计方法，如描述性统计和推断性统计，分析数据中的趋势，模式，关系等。4结果可视化使用图表和图形将分析结果可视化，以便更直观地理解和解释数据。试验结果的解释和应用解释结果根据试验结果，分析试验结果与理论预测的差异，确定造成误差的原因。应用结果将试验结果应用于实际工程设计中，提高结构的安全性和可靠性。总结经验从试验结果中总结经验教训，为今后的工程设计和试验工作提供参考。案例分析桥梁抗风试验桥梁抗风试验模拟风力作用下的桥梁结构性能。试验结果用于评估桥梁结构的抗风性能，指导桥梁的设计和施工。测试风压、风速和桥梁结构的振动情况，分析桥梁结构的稳定性和安全性。高层建筑抗震试验高层建筑抗震试验模拟地震作用下的建筑结构性能。试验结果用于评估建筑结构的抗震性能，指导建筑的设计和施工。测试地震波形、加速度和建筑结构的变形，分析建筑结构的抗震能力和安全性。