文档介绍：摘要为了保证建筑和工程设施的安全和正常使用,经济合理地进行土木工程设计,必须研究土的力学性状及其与建筑物相互作用的力学过程。土工试验的目的就是测试土的物理性质指标和力学性能指标,为工程设计及数值计算提供合理的土的力学参数,进而对工程问题进行研究分析及预测。平面应变试验则是土工试验的一种,它是用来模拟工程实践中的土处于平面应变受力状态的试验。此外,平面应变试验更容易进行土的局部化变形、剪切带生成机理等问题的研究,为更全面的研究土的力学性质提供有效的工具。研究表明,土的变形是孔隙应变和土颗粒的滑移、破碎等形式共同作用的效果。如果能从试验中获得土颗粒滑移、破碎的变化规律,那么就可以借助于孔隙介质力学的方法来分析土体的应力应变特性,这与目前土力学研究中所应用的连续介质力学理论是有明显区别的,且更为合理。本课题所设计的平面应变仪的主要目的是建立一个试验的平台,依托于数字图像测量技术,在平面应变条件下,研究土样在外荷载作用下的变形特性,并且试图测量和探讨土颗粒滑移和滚动的变形机理。同时可进行土样在平面应变状态下的抗剪强度试验,确定剪切带位置,研究土体局部化变形规律。本文在研究分析了面应变仪的结构特点和工作原理的基础上,结合课题对土样表层土颗粒图像采集的特殊要求,完成了仪器的机械结构设计和数据采集系统设计。机械设计方面,主要以疎软件为工具,设计了整个装置的结构,主要包括侧向力板、侧力挡板、加压帽组件、位移传感器组件等,并对装置进行了运动学的仿真和分析。数据采集系统主要是利用夹位喑逃镅员嘈戳搜沽Υǜ衅骱臀灰拼感器的数据采集软件。课题所设计的平面应变仪与传统的平面应变仪相比,结构设计上的主要区别在于试样为砂土样且试验过程中试样没有橡皮膜的包裹,另外,仪器对试样的加载方式和量测方式都有不同。仪器的试验运行结果表明,该仪器可以完成砂土的平面应变试验,试验过程中能够采集到清晰的土样表层土颗粒的细观图像,为后期研究土颗粒的滑移、破碎变形机理等规律创造了条件,基本实现了最初的设计目的。关键词:土工试验;平面应变仪;结构设计;数字图像测量大连理工大学硕士学位论文。,.
土工平面应变试验仪研制/、:,..瓹痶眃甈/甀瓵.,.甈..,..瑃畉—,—
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髀选题的依据及意义土体的受力特性与它的物理性质有关。为了研究土体在不同应力条件下的破坏行为,需要用科学的仪器来模拟土体的各种负载环境,观察和测量土体的应力应变关系,建立土的剪切破坏准则。本课题所做的基于图像测量技术的平面应变仪,就是为了模拟土体在平面应变条件下的受载,依托于图像测量技术来研究土样的局部变形规律,观察土样变形的不均匀性,以及研究土样剪切带的生成和发展规律等。土体局部特性研究是当今土力学重要的研究领域之一。将图像测量和分析识别技术应用于平面应变土体的局部变形数据处理,对于土体局部特性研究具有着重要的意义。三轴试验是土工试验中的一项重要的力学试验,是测定土的静力特性、动力特性和研究沙土液化条件的主要试验方法,是研究土体本构关系的重要手段。用三轴试验测定土的参数己成为重要岩土工程设计的主要依据】。而平面应变试验则属于一种特殊的三轴试验,它是模拟工程实践中土处于平面应变受力状态时的试验。在实际工程中,大多数土工问题都近似于平面应变,如土石坝、路堤、挡土墙及条形基础等。目前有关平面应变问题的一些工程,设计人员所采用的强度参数多是通过常规三轴试验确定的,平面应变试验相比于常规三轴试验使用的较少。对于常规设计,轴对称与平面应变两者之间的明显差别并不重要。但对于测定土的强度来讲,采用平面应变试验与采用常规三轴试验所测得的结果,其强度有重大差别。平面应变试验测得的强度比三轴试验大,最大达%【俊M凉そㄖ锶缤涟印⒙返痰龋涮钔方量都很大。对大于中等密度的填土,如果在计算中采用平面应交试验的参数,则可节省大量的费用。因此,许多研究机构发展了平面应变试验,用以研究土在平面应变条件下的强度、应力应变关系以及中主应力憾郧慷鹊挠跋臁土体的逐渐破损理论是当前岩土力学研究的焦点问题之一,应变软化特性在三轴试验这一边值问题中,表现为试样会出现剪切带。近年来面应变仪量测试样的局部侧向变形,用于研究平面应变条件下试样剪切带的形成和发展过程【俊研究土体小应交特性的重要性也逐渐引起人们的关注,这一方面源于人们认识的发展过程,另一方面也因为在此前土体试验的测量精度受到试验仪器的限制。大连理工大学硕士学位论文
平面应变仪概述近年来,随着原位监测技术的提高,有了高精度的局部变形测量技术,可以对土体在小应变范围内的应力应变特性展开研究,数字图像测量技术及其它变形测量技术的应用及其精度的不断提高为开展这样的研究提供了一种可能性。大连理工大学邵龙潭教授及其合作者经过多年的研