文档介绍：渡槽结构模型实验指导书
夏富洲赵荣安冯晓波编
武汉大学
水利水电学院
2006 年 6 月
目录
一、实验目的……………………………………………………………………1
二、实验任务……………………………………………………………………1
三、应力实验基本原理…………………………………………………………1
四、模型制作……………………………………………………………………3
五、实验的仪器设备……………………………………………………………7
六、实验步骤和实验成果整理分析……………………………………………7
七、预习要求……………………………………………………………………9
八、注意事项……………………………………………………………………9
九、思考题………………………………………………………………………10
参考文献………………………………………………………………………10
渡槽结构模型实验指导书
一、实验目的
1、了解、掌握水工结构模型实验的基本原理、方法和操作技能。
2、学习水工结构模型实验资料的整理和分析方法,锻炼编写实验报告的能力。
3、培养严谨的科学作风。
二、实验任务
通过模型实验,测得肋拱渡槽主拱圈在设计荷载作用下的应力和变形状态。
1、布置应力测点,测出被测点的应变值,进一步计算对应的应力值。
2、布置位移测点,测出被测点的竖向变形值,绘制主拱圈竖向变形曲线。
3、将实验结果与理论计算结果进行比较,并对实验结果加以分析。
三、应力实验基本原理
结构在外力作用下,内部产生应力。但目前直接测定应力值还没有较好的方法,一般均
采用测定应变,而后通过σ与ε的关系求得。
应变的量测,通常是在预定的标准长度范围(称为标距)L 内,量测长度变化增量的平
均值ΔL,由ε=ΔL/L 求得,这就是应变量测的基本原理。所以,应变的量测实质上是量测
变化增量ΔL。
应变量测的方法和仪表很多,主要有电测与机测两类。
电阻应变仪量测应变是通过粘贴在试
件测点的感受元件(电阻应变计)与试件同
步变形,输出电信号通过电阻应变仪进行量
测和处理的。
1)电阻应变计的构造
电阻应变计,又称应变片,是电阻应变
量测系统的感受元件。以丝绕式为例,其构
造如图 1。主要由引出线 1、覆盖层 2、敏感图 1 电阻应变计构造之一
元件 3 和基底 4 等组成。 1—引出线;2—覆盖层;3—电阻栅;4—基底
2)电阻应变计的基本原理
电阻应变计基于其敏感栅的应变一电阻效应,能将被测试件的应变转换成电阻变化量。
由物理学知道,金属丝的电阻 R 与长度 L 和截面积 A 有如下式关系:
1
= ρ/ ALR (1)
设变形后其长度变化为ΔL,如图 2 所示,则
电阻变化率可由式(1)取对数微分得:
dR ρ dLd dA
−+= (2)
R ρ L A
图 2 金属丝的电阻应变原理
式中
dA dD dL
μ−=−== 222 με(μ为金属丝泊松比) (3)
A D L
将式(3)代入式(2),得
dR dρ
++= )21( εμ
R ρ
dR dρ
即με++= /)21(/ ε
R ρ
dρ
令μ/)21( ε=++ K
ρ 0
则/ = KRdR 0ε(4)
式中,K0是单根金属丝的灵敏系数,对确定的金属材料,K0为常数。
在应变计中,由于敏感栅几何形状的改变和粘胶、基度等的影响,其灵敏系数与单丝的
灵敏系数也有所不同,一般均由产品分批抽样实际测定,通常 K= 左右。所以对于应变计,
式(4)应表示为:
dR/R=Kε(5)
可见,应变计的电阻变化率与应变值成线性关系。当把应变计牢固粘贴于试件上,使与
试件同步变形时,便可由式(5)中电量一非电量的转换关系测得试件的应变。
(1)测量系统
DH-3815 静态应变测量系统由数据采集箱、微型计算机及支持软件组成。可自动、准确、
可靠、快速测量大型结构、模型及材料应力试验中多点的静态应变应力值。广泛应用于机械
制造、土木工程、桥梁建设、航空航天、国防工业、交通运输等领域。若配接适当的应变式
传感器,也可对多点静态的力、压力、扭矩、位移、温度等物理量进行测量。
(2)测量原理
应变仪的测量电路,一般均采用惠斯登电桥,把电阻变化转换为电压或电流输出,并解
决温度补偿问题。以