结构试验测试技术
结构静载试验-第3节应变测试技术汇总.
⑵ε:σ=Eε=Mh/2I f=ML2/3EI ε=3hf/2L2 =0.0005 ⑶K: K=△R/R/ε=2.0
① ②
2、电阻应变片的构造
敏感栅：用金属材料或半导体材料制成的单丝或栅状丝。 基底:纸基和胶基 覆盖层 引出线
电阻应变片构造示意图 1.引出线 2.敏感栅 3.覆盖层 4.基底层
3、电阻应变片的种类及分类
按敏感栅所用材料分类：金属电阻应变片（金属 丝式应变片、箔式应变片、薄膜应变片）和半导 体应变片； 按敏感栅结构的形状分类： 单轴和多轴（应变花） 按应变片的工作温度： 低温片（低于-30℃）、常温片（-30～60℃） 中温片（60～350℃）、高温片（350℃以上） 按基底材料：胶基和纸基
三、应变测试技术
为什么要进行结构应变测试
在外力作用下，工程结构内部产生应力，不同部 位的应力值是评定结构工作状态的重要指标，也 是建立结构理论的重要依据。 但是，目前直接测定构件截面的应力值还没有较 好的方法，一般方法是先测定应变，而后通过 σ=Eε的关系间接测定应力，或由已知的σ-ε 关系曲线查得应力。 应变量测在工程结构试验量测中有极其重要的地 位。应变量测往往还是其他物理量量测的基础。
第三章 结构静载试验
结构静载试验是最常规的试验之一。静载试验 中使用的仪器、仪表和设备可分为加载设备、测试 元件和仪表、放大仪和记录仪等仪器设备。试验中 观测的物理量为力、位移、应变、温度、裂缝宽度 与分布、破坏或失稳形态等。 一、静载试验加载设备 二、试验装置的支座设计 三、应变测试技术 四、静载试验用仪器仪表 五、静载试验准备与实施 六、结构静载试验示例
（二）电测法
电测法（非电量的电测技术） 在测量过程中，常将某些物理量（如长度）发生 的变化，先变换为电参量的变化，然后用量电器 进行量测，这种方法称为电测法。 在结构试验中，因结构受外荷载或受温度及约束 等原因而产生应变，应变为机械量（即非电量） ，用量电器量测非电量，首先必须把非电量（应 变）转换成电量的变化，然后才能用量电器量测 。量测由应变引起的电量变化称为应变电测法。
gjb 2706-1996 结构模态试验方法
gjb 2706-1996 结构模态试验方法
GJB 2706-1996结构模态试验方法主要用于确定飞行器结构的模态参数。
这个标准涉及到的测试技术主要有自由振动测试和激振器激励测试。
在自由振动测试中，通过测量结构在无外力作用下的振动响应，得到结构的自振频率和阻尼比。
激振器激励测试则是通过外部激励源对结构施加周期性激励，然后测量结构的响应，从而得到结构的模态频率和模态阻尼比。
这个标准还规定了模态试验的测试环境、测试设备、测试步骤和数据处理方法等。
在进行模态试验时，需要保证测试环境相对安静，测试设备的精度和稳定性符合要求，测试步骤科学合理，数据处理方法准确可靠。
GJB 2706-1996结构模态试验方法在飞行器研制过程中具有重要的意义，通过该方法可以获得飞行器结构的动力学特性参数，为飞行器的设计和优化提供重要的参考依据。
同时，该标准也是保证模态试验质量的重要保障，有助于提高飞行器的可靠性和安全性。
土木工程结构试验与检测
研究性试验：验证结构设计的某一理论，或验证各种科学的判断、推理、假设及概念的正确性，或者为了创造某种新型结构体系及计算理论，而系统地进行的试验研究。
静力试验：所谓“静力”一般是指试验过程中，结构本身运动均加速度效应（惯性力效应）可以忽略不计。
单调静力荷载试验：试验荷载逐渐单调增加到结构破坏或预定的状态目标，研究结构受力性能的试验。
拟静力试验：也叫低周期反复荷载试验或伪静力试验。
利用加载系统对结构施加逐渐增大的反复作用荷载或交替变化的位移，使结构或构件受力的历程与结构在地震作用下的受力历程基本相似，属于结构抗震试验方法，但其加载速度远低于实际结构在地震作用下所经历的变形速度。
结构动力试验主要包括：①动荷载的特性试验方法：直接测定法、间接测定法、比较测定法。
②结构动力特性试验；③结构的动力反应试验；④模拟振动地震台试验；⑤风洞试验；⑥疲劳试验。
实体试验和模型试验；试验室试验和现场试验；非破坏性试验和破坏性试验。
结构检测：是为了评定结构工程的质量或鉴定既有结构的性能等所实施的检测工作。
研究性试验包括哪几个阶段？设计阶段→准备阶段→实施阶段→总结阶段。
试验阶段试验加载图式：试验荷载在试验结构构件上的布置（包括荷载类型和分布情况）称为加载图示。
试验装置：①试验装置应有足够的刚度，在最大的试验荷载作用下，应有足够承载力（包括疲劳强度）和稳定性。
②试验结构构件的跨度、支撑方式、支撑等条件和受力状态应符合设计计算简图，且在整个试验过程中保持不变。
③试验装置要满足构件的边界条件和受力变形的真实状态，且不应分担试验结构构件承受的试验荷载和不应阻碍结构构件变形的自由发展。
④应满足试件就位支撑、荷载设备安装、试验荷载传递和试验过程的正常工作要求。
加载制度：是指试验进行期间荷载与时间的关系。
测点的选择与布置：用仪器对结构或构件进行内力、变形等参数的量测时，测点的选择与布置应满足以下原则。
仪器选择与测读原则：①选择的仪器，必须能满足试验所需的精度与量程要求。
试验-02-结构实验技术讲稿静力部分1
✓ 实验室试验的支墩：用钢材或钢筋混凝土制成专 用支墩，支墩的高度一般在400～600mm，以满 足仪表安装、观测和加卸荷载的要求
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2、荷载传递装置
§3.2 试验加载系统
➢ 作用：将加载设备产生的荷载按试验荷载图式的 要求传递到试验的结构上，同时满足分配和荷载 作用形式转换的要求。有分配梁和卧梁。
54
Rmax
§3.2 试验加载系统
➢ 上下垫板要有一定刚度，厚度可按下式计算：
fcl2
式中：fc—混凝土抗2压f 强度设计值 MPa；
l—板长； f —钢材计算强度。
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Rmax
§3.2 试验加载系统
➢ 滚轴选择：滚轴的长度，一般取等于试件支
承处截面宽度b，滚轴直径参照下表选用
滚轴受力 <2
16
§3.2 试验加载系统
二、液压加载 （1）工作原理：是用高压油泵将具有一定压力
的液压油压入液压加载器的工作油缸，使之 推动活塞，对结构施加荷载。荷载值由油压 表示值和加载器活塞受压底面积求得，也可 由液压加载器与荷载承力架之间所置的测力 计直接测读。 （2）常见形式：手动液压加载器；单作用液压 加载器；双作用液压加载器。
常用几种支座的形式
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Rmax
§3.2 试验加载系统
铰支座设计
➢ 上下垫板尺寸应分别按试验和支墩局部承压考虑， 梁类构件，上垫板宽度不应小于梁的底面宽度。 垫板长度按下式计算：
l Rmax b fc
式中： Rmax ——最大支座反力； b ——上垫板宽度；
fc ——试件材料抗压强度设计值 MPa
本章主要讲述内容为： ➢ 静载加载系统：加载设备、装置及加载方法 ➢ 静载量测系统：量测仪器和量测方法 ➢ 常见结构静载试验方法：梁板、柱、桁架、墙体
结构试验与检测
一、名词解释1、结构试验：实在结构物或试验对象上，利用设备仪器为工具，以各种试验技术为手段，在施加各种作用的工况下，通过量测与试验对象工作性能有关的各种参数和试验对象的实际破坏形态，来评定试验对象的刚度、抗裂度、裂缝状态、强度、承载力、稳定和耗能能力等，并用以检验和发展结构的计算理论。
2、单调静力荷载试验是指试验荷载逐渐单调增加到结构破坏或预定的状态目标，研究结构受力性能的试验。
3、结构检测：是为评定结构工程的质量或鉴定既有结构的性能等所实施的检测工作。
4、试验加载图式：试验荷载在试验结构构件上的布置（包括荷载类型和分布情况）。
5、试验加载制度：是指试验实施过程中荷载的施加程序和步骤。
（加载制度也可认为是试验进行期间荷载与时间的关系。
包括：加载速度的快慢、加载时间间歇的长短、分级荷载的大小和加卸载循环的次数等。
）6、惯性力加载法：是在结构动力试验中，利用物体质量在运动时产生的惯性力对结构施加动荷载。
7、拟静力试验：也称低调周期反复荷载试验或伪静力试验。
其基本原理：是用低周期往复循环加载的方法对结构构件进行静力试验，试验中控制结构的变形值或荷载量，使结构构件在正反两个方向反复加载和卸载，用以模拟结构在地震作用下的受力过程。
8、屈服变形：混凝土构件受拉主筋应力屈服时的荷载或相应变形。
9、重物加载是利用本身的重量施加在结构上作为模拟荷载。
10、环境随机振动法：俗称脉动法，利用脉动，采用高灵敏度的传感器、放大记录设备，量测结构的反映，借助于随机信号数据处理的技术，分析确定结构的动力特性的方法。
二、考点1、（P11）研究性试验的4个阶段：设计、准备、实施和总结。
2、研究性试验装置要求：①应有足够刚度。
在最大试验荷载作用下，应有足够承载力和稳定性。
②试验结构构件的跨度、支承方式、支撑等条件和受力状态应符合设计计算图，且在整个试验过程中保持不变。
③试验装置要满足构件的边界条件和受力变形的真实状态，且不应分担试验结构构件承受的试验荷载和不应阻碍结构构件变形的自由发展。
钢结构试验检测技术介绍
1、当钢结构中焊缝采用磁粉检测、渗透检测、超声波检测和射线检测时，应经目视检测合格且焊缝冷却到环境温度后进行。
(A) •A、正确B、错误答题结果：正确答案：A2、钢结构检测所用的仪器、设备和量具应有产品合格证、计量检定机构出具的有效期内的检定（校准）证书，仪器设备的精度应满足检测项目的要求。
(A)•A、正确B、错误答题结果：正确答案：A3、当采用超声波检测查找钢结构焊缝缺陷时，扫查方式可选用锯齿形扫查、斜平行扫查和平行扫查等。
(A)•A、正确B、错误答题结果：正确答案：A4、对高强度螺栓终拧扭矩的施工质量检测，应在终拧1h之后、24h之内完成。
(B)•A、正确B、错误答题结果：正确答案：B5、焊缝外观质量的目视检测应在焊缝清理完毕后进行，焊缝及焊缝附近区域不得有焊渣及飞溅物。
(A)•A、正确B、错误答题结果：正确答案：A6、钢结构无损检测是对材料或工件实施的一种不损坏其使用性能或用途的检测方法，常见的钢结构无损检测方法有磁粉检测、渗透检测、超声波检测、射线检测等。
(A)•A、正确B、错误答题结果：正确答案：A7、检测原始记录数据应准确、字迹清晰、信息完整，当发现检测数据数量不足或检测数据出现异常情况时，应进行补充检测。
(A) •A、正确B、错误答题结果：正确答案：A8、钢结构超声波检测主要适用于铁磁性材料表面和近表面缺陷的检测。
(B)•A、正确B、错误答题结果：正确答案：B9、钢结构现场外观质量检测过程中，当采用直接目视检测时，眼睛与被检工件表面的距离不得大于600mm，视线与被检工件表面所成的夹角不得小于30°，并宜从多个角度对工件进行观察。
(A) •A、正确B、错误答题结果：正确答案：A10、钢结构渗透检测时，应使用同一厂家生产的同一系列配套渗透检测剂，不得将不同种类的检测剂混合使用。
(A)•A、正确B、错误答题结果：正确答案：A11、钢结构磁粉检测中，磁悬液可选用油剂或水剂作为载液。
工程结构静载试验
工程结构静载试验简介工程结构静载试验是一种用于评价和验证工程结构安全性能的实验方法。
该试验模拟了工程结构在静力荷载作用下的应力和变形情况，通过测量和分析试验数据，可以判断结构在不同荷载下的变形性能、承载能力和稳定性。
试验目的工程结构静载试验的主要目的是： 1. 评估结构设计和施工方案的可行性和可靠性； 2. 验证结构的承载能力和稳定性是否满足设计要求；3. 检测结构的变形性能，包括挠度、位移和变形曲线等；4. 收集和分析结构的力学性能数据，为结构优化和改进提供参考。
试验准备进行工程结构静载试验之前，需要做好以下准备工作： 1. 制定试验方案：确定试验载荷、试验方向、试验目标等。
2. 确定试验工具和设备：根据试验方案确定所需的试验设备和测量工具，如荷载机、变形计、应变计等。
3. 安装传感器和测量设备：按照试验方案的要求，将传感器和测量设备安装在结构的关键位置，以便测得准确的试验数据。
4. 校准和检查设备：确保试验设备和仪器的准确性和稳定性，进行必要的校准和检查工作。
试验过程工程结构静载试验的具体过程包括以下几个步骤： 1. 载荷施加：根据试验方案确定的载荷大小和试验步骤，通过荷载机等设备施加静力载荷。
2. 数据采集：通过传感器和测量设备实时采集结构的各种力学参数，如应力、应变、挠度等。
3. 数据记录和处理：将采集的试验数据记录下来，并进行必要的处理和分析，以得出结构的承载能力和变形性能等指标。
4. 结果分析和评价：根据试验数据，对结构的安全性能进行分析和评价，判断结构是否满足设计要求。
5. 结果报告：将试验结果整理成报告，包括试验目的、试验过程、数据分析和评价等内容。
注意事项在进行工程结构静载试验时，需要注意以下事项： 1. 安全措施：确保工作人员的安全，采取必要的安全措施，如佩戴防护装备、设置防护围栏等。
2. 载荷施加控制：根据试验方案要求，控制载荷的施加速度和顺序，以及保持稳定的载荷大小。
结构试验现场检测技术
结构试验现场检测技术
1.结构试验现场检测技术是用来检查结构实际状态的技术。
它通过对
结构的外观、尺寸和一定程度上的性能，运用诸如检查、测量、跟踪的方法，来诊断结构的当前状况，以及发现结构可能存在的问题，以实现安全、可靠、及时的施工。
2.现场检测技术是把结构的实际条件作为重点，而不是根据设计图纸
进行检测，通过实时观察，获取结构的当前状况，以便及时了解结构实际
状况，及时纠正施工质量问题。
它可以采用诸如现场拍照、拐角检查、结
构尺寸测量、支撑体系检查、螺栓紧固度测量等多种方法，检测结构抗力
及结构稳定性的性能，以确保结构物的安全使用。
3.使用结构试验现场检测技术的过程，基本上包括：现场有关结构的
检查，现场测量，结构图纸比对，结构及其设备检查，结构强度检查，结
构分析，结构元素检查，结构完整性检查等。
根据结构材料、构件类型和
结构类型，选择并结合各种不同测试技术，对结构的给定性能进行检测。
4.现场检测技术不仅可以及时掌握结构的实际情况，而且还能够对结
构的抗力性能和稳定性进行检测。
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4.1 概述
4.1.3结构试验对仪器设备的使用要求
1.测量仪器不应该影响结构的工作；要求仪器自重轻、尺寸小， 尤其是对模型结构试验，还要考虑仪器的附加质量和仪器对结构 的作用力。 2.测量仪器具有合适的灵敏度、量程和精度。 3.安装使用方便，稳定性和重复性好。 4.价廉耐用，可重复使用，安全可靠，维修容易。 5.在达到上述要求条件下，尽量要求多功能，多用途，以适应多 方面的需要。
本 构 关 系
可以测量的表面纤维的变形
测点位置应变片与纤维协同变形
问题转化为测量金属丝的电阻的变化
4.2 应变测量
由于电阻片的敏感栅并不是一根直丝，再有 受到弯头横向变形、胶层、基底等传递变形的影 响，所以应变片灵敏度系数K ，一般在标准应变 梁上由抽样标定测出，标定梁为纯弯梁或等强度 钢梁。
dR K
V0ViR1R 1R R32 R R32R 4R4
4.2 应变测量
假定，桥路四臂所接的电阻应变片的电阻阻值全部发生变化,其 值分别为 R 1, R 2, R 3, R 4 ，则桥路输出电压增量为：
4.2 应变测量
4.2.1电阻法
应变测量
应变量测一般是用应变计测出试件在一定长度范围 l（称为标
距）内的长度变化 l ，再计算出应变值 l/l。测出的应变
值实际是标距范围内的平均应变。因此，对于应力梯度较大的结 构或混凝土等非匀质材料，都应注意应变计标距的选择。
➢混凝土结构，应变计的标距应大于2～3倍最大骨料粒径； ➢砖石结构，应变计的标距应大于4皮砖； ➢木结构试验时，一般要求应变计标距不小于20cm； ➢钢材等匀质材料，应变计标距可取小一些。
（6）可在各种复杂环境下测量。
4.2 应变测量
1.电阻应变片的工作原理
电阻应变片的工作原理是利用金属导体的“应变
电阻效应”，即金属丝的电阻值随其机械变形而变化 的物理特性（图4-1）。
根据欧姆定律： R L
A
当金属丝受力而变形时，其长
度、截面面积和电阻率都将发生变 dRdLdAd
化，微分得到：
1.按功能和使用情况分： ➢传感器： ➢放大器： ➢显示、记录器： ➢分析仪器：
➢机械式仪器； ➢电测仪器； ➢光学测量仪器； ➢复合式仪器； ➢伺服式仪器：带有控制功能仪器
➢数据采集仪：自动采集记录；
➢数据采集系统：可以实现以上各功能的设备仪表综合系统；
4.1 概述
4.按功能种类： 3.按仪器仪表用途分：
dR K
R
应变仪
dRK 4V0
电阻变化转化为 R
Vi
易测的电压变化
4.2 应变测量
电阻应变仪采用的测量电路是惠斯登电桥（以下 简称桥路），能够把电阻变化信号转换为电压或电流 的变化信号，并使信号得以放大；桥路还可以解决测 量值的温度补偿问题。所以，桥路是试验工作中比较 理想的测试形式。
基尔霍夫定律：
1.刻度值：仪器的最小分度值，是指示或显示装置所能指示的 最小测量值，即每一最小刻度所表示的测量数值。
2.量程：仪器仪表可以测量的最大范围。20%~80% 3.灵敏度：被测量的单位物理量所引起仪器输出或显示值的大 小，即仪器仪表对被测物理量变化的反应能力反应速度。
4.精确度：仪表指示值与被测真值的符合程度。
➢ 单件式和集成式； ➢测力传感器；
5.按仪器仪表与结构的关系分： ➢位移传感器；
➢ 附着式与手持式； ➢应变计；
➢ 接触式与非接触式； ➢倾角传感器；
➢ 绝对式与相对式。 ➢频率计；
6.按仪器仪表显示与记录的方式分： ➢测振传感器。
➢直读式与自动记录式； ➢模拟式和数字式。
4.1 概述
4.1.2仪器仪表的主要技术性能指标
R
此式用于应变片粘贴后的情形
4.2 应变测量
引出线
2.电阻应变片的构造
主要技术指标
1.电阻值（Ω）：120、
350
2.规格： lb
影响测试性能。
3.灵敏系数K：
应变片的灵敏系数与应变仪的灵敏系 数设置相协调。
电阻栅
栅长
栅宽
4.2 应变测量
3.电阻应变片的种类
1.按敏感栅的种类划分 ：有箔式、丝绕式、半导体等； 2.按基底材料划分：有纸基、胶基等； 3.按使用极限温度划分：有低温、常温、高温等； 4.按敏感栅形状分：单轴与多轴。
4.2 应变测量
丝栅式应变片
标距：0.2mm ~ 200mm
短接式应变片
箔式应变片
3μm~8μ 0m的金属箔片
光刻腐蚀工艺
4.2 应变测量
4.电阻应变片的粘贴方法
1.检查和分选应变片； 2.粘贴表面测点准备； 3.贴片； 4.固化； 5.粘贴质量检查； 6.导线连接。 7.防潮处理。
4.2 应变测量
4.2 应变测量
4.2.1电阻法
（1）测量灵敏度和精度高。其最小应变读数为 1 （微
应变，1 1106 ）在常温测量时精度可达1 ~ 2% 。
（2）测量范围广。可测1~20000。
（3）频率响应好。可测量静态到数十万赫的动态应变。 （4）应变片尺寸小，重量轻。 （5）测量过程中输出电信号，可制成各种传感器。
4.1 概述
➢试件的外部作用：力、位移、温度、振动（输入数据）;
➢试件的反应：应力、应变、位移、裂缝、转角、速度、加速度 （输出数据）; ➢试验测试技术就是用各种方法，对这些数据进行测量和记录。
信号输入 数据采集
系统
信号输出 数据采集
结构测试过程
4.1 概述
4.1.1设备仪器的分类 2.按仪器仪表的工作原理分：
4.2 应变测量
4.2 应变测量
4.2 应变测量
5.电阻应变仪工作原理
电阻应变片一同与被测结构变形时，采用一定的仪器 将电阻变化信号捕捉、转化为电压或电流的变化信号 ,并放大输出，推算结构的应变，其中能将电阻变化 信号转为电压或电流变化信号的仪器称为电阻应变仪 。
应变片
机械变形转化 为电阻变化
R LA
4.2 应变测量
dA2dD2(dL)2
AD
L
dRd(12) R
dL
L
常数
d
dR12
R
Ks
线性
dRRKs dLLKs
Ks：表示单位应变引起的相对电阻变化，称金属丝灵 敏系数。越大，单位应变引起的电阻变化也越大。
4.2 应变测量
4.2 应变测量
测量结构构件的内力 各截面应力分布 各截面应变分布 根据假定由表及里