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土木结构模型试验简介及其应用
宣布时间:2022-11-02 浏览次数:41833 来源:欧洲杯竞猜软件

模型试验的看法

模型试验是将爆发在原型中的力学历程,在物理相似条件下,经缩小(或放大)后在模型上重演。对模型中的力学参数进行丈量、纪录、剖析,并凭据相似关系换算到原型中去,抵达研究原型力学历程的目的。其理论基础是结构相似理论。


相似三定理

第一相似定理

相相互似的现象,以相似常数组成的受现象制约的相似指标即是1或相同文字组成的相似准数为一稳定量。

——目简直定相似条件,将方程剖析法与量纲剖析法统一起来先解相似准数,然后求相似条件。

第二相似定理

某一现象各物理量之间的关系方程式,都可以体现为相似准数之间的函数关系。

——解决没有确定物理方程描述的物理现象相似准数求解的要领。

第三相似定理

现象的单值条件相似,并且由单值条件导出来的相似准数的数值相等,是现象相互的充分和须要条件。

——推广应用到与模型现象相似的现象中去。


模型试验的意义

①    模型试验作为一种研究手段,可以严格控制试验工具的主要参数而不受外界条件和自然条件的限制,做到结果准确。

②    模型试验有利于在庞大的试验历程中突出主要矛盾,便于掌握、发明现象的内在联系。并且有时可用来对原型所得结论进行校验。

③    由于模型与原型相比,尺寸一般都是按比例缩小的。故制造加工容易,装拆便当,试验人员少,较之实物试验,能节省资金、人力和时间。

④    模型试验能预测尚未建造出来的实物工具或基础不可直接研究的实物工具的性能。

⑤    当其它种种剖析要领不可能接纳时,模型试验就成了现象相似性问题的研究手段。


模型试验的应用

·       取代大型结构试验或作为大型结构试验的辅助试验。

·       作为结构剖析盘算的辅助手段。

·       验证和生长结构盘算理论。

目前,相似理论和模型试验要领已用于物理、化学、工程结构、热力学、气象、航天等各个领域,并有着广泛的应用前景。


模型试验的程序

(1)   凭据试验任务、目的,选择模型类型。

按模型试验研究规模可分为:弹性模型试验、强度模型试验。

按试验模拟的水平分类:断面模型试验(平面),半整体模型,整体模型试验。

按试验加载要领分类:静力结构模型试验,动力结构模型试验,等等。

(2)   对研究工具进行理论剖析,用方程剖析法或量纲剖析法求相似准则。

(3)   确定几何相似常数,定出模型的几何尺寸。

在结构模型试验中,其几何尺寸简直定需要综合考虑模型类型、质料、制作条件、加载能力、测点安排以及设备条件等,以便确定出一个优化的几何尺寸。

(4)   凭据相似准则,盘算各参数在模型试验中的数值——模型设计。

(5)   绘制模型制造、测点安排和载荷分置图。

(6)   安排试验顺序。

(7)   进行试验和量测。

(8)   数据整理,并把模型数据转换到原型上去,或确定试验结果可以应用的条件。


模型试验测试系统

一个典范的测试系统主要由如下部分组成:

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测试系统的主要性能指标包括:精度和误差,稳定性,量程,辩白率,通报特性等。


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模型试验相关研究

长沙理工大学土木工程学院团队设计杠杆加载装置,通过室内模型试验测试基桩穿过三种高度溶洞时桩顶竖向荷载作用下的桩身应变及桩侧土体竖向荷载作用下的桩身应变、水平位移和土压力,研究桩顶荷载作用下桩身轴力通报纪律及桩侧堆载作用下桩身弯矩、水平位移和土压力变革纪律,并与未穿溶洞桩比照,为岩溶地区穿过差别高度溶洞嵌岩桩基础设计提供试验依据。其中接纳日本TML公司TDS-540进行应变数据的收罗。


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参考文献:周德泉. 溶洞高度影响嵌岩桩轴力通报及桩侧超载响应试验[J]. 湖南大学学报, 2022(7).


中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院团队基于直墙半圆拱形冻结壁弹塑性设计理论,在实验室建立了竖直孔和倾斜孔两种冻结形式的三维实验模型,模拟了两种冻结形式下冻结壁处于积极冻结期、维护冻结期及解冻状态下的温度场漫衍纪律。比照剖析斜井冻结壁的扩展息争冻纪律,划分评价两种形式下冻结壁的温度性,为开展斜井倾斜孔冻结工业性试验提供指导。其中接纳日本TML公司TDS-530(现TDS-540)进行温度收罗。


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参考文献:陈骏. 两种斜井冻结方法的温度场模型实验研究[J]. 煤炭工程, 2022(4). 


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