工程结构实验与检测第2章上 静载试验加载系统和量测仪器

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在选定贴应变片的位置划出十字线
划线深度要适中
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先用粗砂纸打磨结构表面
再用细砂纸精磨(45º交叉纹)
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用棉纱或脱脂棉花沾丙酮清洁结构表面
擦洗2~3遍后，表面不可再用手接触！
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用透明胶带将应变片与构件临时固定
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应变测试技术——电阻应变片
应变仪工作原理
❖ 构件的应变值一般均很小，当材料处于弹性阶段 时应变约为10-6—10-2，故应变片的电阻变化 率很小,需用专门仪器进行测量,测量应变片的电 阻变化率并能自动转化为应变的仪器称为电阻应 变仪。其基本测量电路为惠斯登电桥。
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1
2
3
4
“邻臂相减，对臂相加”
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应变测试技术——电阻应变片
❖ 有时只在电桥的AB和BC端接应变片，而在AD 和DC端接应变仪内部的两个阻值相等的标准电 阻。这种接线法称为半桥接线法。
4U KU
1 2
3
4
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应变测试技术——电阻应变片
❖温度补偿技术
粘贴在试件测点上的应变计所反映的应变值，除了 试件受力的变形外，还包含试件与应变计受温度 影响而产生的变形和由于试件材料与应变计的温 度线膨胀系数不同而产生的变形等。这种变形不 是荷载效应，一般采用温度补偿方法加以消除。
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L
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ΔLC ΔLF
应变测试技术——电阻应变片
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2.4液压加载
2.4.2液压加载系统 1液压试验机 2普通液压加载系统 3电液伺服加载系统
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2.4液压加载
液压试验机：
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2.4液压加载
液压加载系统(同步液压加载设备)
试验台座和支座、反力架传感器等设备配套组成液 压加载系统。
液压加载器
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2.4液压加载
3 双向作用液压加载器
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2.4液压加载
双向作用液压加载器
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电液伺服作动器：是电液伺服实验系统的动作执行者,电液伺
服阀是电液伺服作动器的核心元件,电、液信号的转换和控制 主要由它实现。伺服阀输出的高压油流量和控制电流成正比其 构造如图：
2.4液压加载
2
3
4
5
0
5
0
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位移传感器标定架
1、位移传感器固定架；2、位移传感器；3、4支架；5、螺旋千分尺位移给定器
2.3气压加载
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2.4液压加载
❖液压加载 利用油泵将液体压力升高，通过液压
加载器对结构施加作用力的一种方法。
❖优点： 输出力大，操作安全方便，与计算机连 接可实现自动控制。
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2.4液压加载
2.4.1液压加载的分类 1液压千斤顶 2单向作用液压加载器 3双向作用液压加载器 4电液伺服作动器
❖应变片种类
1，2，3，7，9.箔式电阻应变片 4.半导体应变片
5.丝绕式电阻应变片 6.短接式电阻应变片
8.焊接电阻应变片
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应变测试技术——电阻应变片
应变片选用
❖ 工作环境：温度保证、地下工程中防潮特性好 ❖ 被测物材料性质:弹模高,基长小;粗晶粒岩石混凝
土选用基长长 ❖ 按被测试件受力状态和应变性质：应变花 ❖ 变化大选用基长小，变化小选用基长 ❖ 按测量精度：标距、电阻值、灵敏度
U U R1R2 ( R1 R2 R3 R4 ) (R1 R2 )2 R1 R2 R3 R4
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应变测试技术——电阻应变片
❖ 实验时通常将粘贴在构件上的四个相同规格的 应变片作为桥臂上的四个电阻
U U ( R1 R2 R3 R4 ) 4 R1 R2 R3 R4
4U KU
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2.4液压加载
液压源：液压源为整个试验系统提供液压动力。要求：
要保持液压油的压力和流量工作稳定
对供电也有一定的要求,还要有安全保护环节及其监测仪 表,以保证液压源的安全运行。
电液伺服加载系统所用液压油的洁净程度要求很高,在供 油管路和回油管路都装有过滤器,以保证作动器上的电液 伺服阀能够安全可靠地工作。
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应变测试技术——电阻应变片
应变片粘结工艺
应变片检查：外观检查、电阻值检查 表面处理：刮刀除锈、砂布打磨、脱脂棉擦洗、 吹风机烘干 贴片与固化：画线、涂胶、用玻璃纸压、调整、 补胶 粘贴质量检查：外观检查、电阻值检查、绝缘电 阻检查、连接电阻应变仪检查 连接导线：导线固定、导线焊接 防潮处理：凡士林、石蜡等
液压源在运行过程中需要不断地进行冷却,以保持油温在 额定温度范围之内。
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2.5加载辅助设备
荷载支承装置
又称反力架或荷载架
试验室试验：
反力架（由横梁立柱组成）
抗弯大梁或空间桁架式台座（适用于中小 型构件）、试验台座。
现场试验：
反力支架（包括平衡重、锚固桩头、现浇地 梁和箍架等）
❖加载方式： 均布荷载 料盘加载 杠杆加载
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2.1重物加载
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2.1重物加载---均布荷载
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2.1重物加载---集中荷载
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2.1重物加载---集中荷载
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2.1重物加载---杠杆加载
荷载传感器
钢梁
索
杠杆
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3 v 4 v
r v v 21 v 280
280
21 v
280
21 0.3
200
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应变测试技术——电阻应变片
主应力方向已知的平面应力测量
1
E
1 2
1
2
2
E
1 2
2
1
σ2 ε2
ε1
主应力方向未知的平面应力测量应变花贴片
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应变测试技术——电阻应变片
R4 R3
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应变测试技术——电阻应变片
❖ 惠斯登电桥：当它的桥臂上的四个电阻满足
R1R3 关R2系R4时，其输出端的输出电压为零,此时, 称为“电桥平衡”。
❖ 电阻改变了△R1，△R2，△R3和△R4时，电桥就 有可能不平衡，其输出端将有电压输出。当电 阻改变量与阻值相比很小时，输出的电压与电 阻的改变量的关系为：
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2.1机械式加载
❖加载方式： 卷扬机和倒链 机械式千斤顶 弹簧加载
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2.2机械式加载--卷扬机和倒链
❖卷扬机、绞车、花篮螺丝等与滑轮组联合 使用改变力的作用方向和大小。拉力的大小 通常有拉力测力计测定，根据测力计的量程 有两种安装方式。
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2.2机械式加载—弹簧加载
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应变测试技术——电阻应变片
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某结构构件，荷载和电阻应变计布置 如图所示，测量时采用全桥桥路，应 变仪显示的测量应变值为 =280 ，已知结构材料的泊松比 =0.3，
计算该测点的弯曲应变
， ，
。
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； ； ；
解：若纯弯曲梁的弯曲应变为
则： 1
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电测法——电阻应变片
❖粘贴工艺
选片 测点表面处理 贴片 干燥固化 焊线 防护
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测点表面处理—打磨
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测点表面处理—清洗
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测点表面处理—刷防潮绝缘层
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测点表面处理—刷防潮绝缘层
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承力架
管路系统 操作台
试件
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试验台座
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2.4液压加载
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长柱实验机（中国铁道科学研究院）
2.4液压加载
电液伺服液压系统
•系统主要由电液伺服加载器、控制系 统、液压源等三大部分组成。
•电液伺服系统的工作原理是利用自动 控制和液压技术相结合的电液伺服闭环 系统控制试验加载。
第二章
静载试验加载系统和量测仪器
一、静载加载装置
❖重物加载 ❖机械式加载 ❖气压加载 ❖液压加载
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二、试验设备
❖荷载支承装置 ❖荷载传递装置 ❖试件支承装置
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2.1重物加载
❖优点： 可以很精确 容易实现
❖缺点： 荷载大时加载的劳动强度大
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2.1重物加载
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2.5加载辅助设备
❖反力刚架
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2.5加载辅助设备
❖反力墙
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2.5加载辅助设备
❖自平衡式台座
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2.5加载辅助设备
❖板式试验台座
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2.5加载辅助设备