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土木结构模子试验简介及其应用
宣布时间:2022-11-02 浏览次数:34453 泉源:乐发welcome登录入口

模子试验的看法

模子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)后在模子上重演 。对模子中的力学参数举行丈量、纪录、剖析,并凭证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

相相互似的征象,以相似常数组成的受征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固量 。

——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

某一征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形貌的物理征象相似准数求解的要领 。

第三相似定理

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

——推广应用到与模子征象相似的征象中去 。


模子试验的意义

①    模子试验作为一种研究手段,可以严酷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,做到效果准确 。

②    模子试验有利于在重大的试验历程中突出主要矛盾,便于掌握、发明征象的内在联系 。并且有时可用来对原型所得结论举行校验 。

③    由于模子与原型相比,尺寸一样平常都是按比例缩小的 。故制造加工容易,装拆利便,试验职员少,较之实物试验,能节约资金、人力和时间 。

④    模子试验能展望尚未制作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,模子试验就成了征象相似性问题的研究手段 。


模子试验的应用

·       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 。

现在,相似理论和模子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,并有着普遍的应用远景 。


模子试验的程序

(1)   凭证试验使命、目的,选择模子类型 。

按模子试验研究规模可分为:弹性模子试验、强度模子试验 。

按试验模拟的水中分类:断面模子试验(平面),半整体模子,整体模子试验 。

按试验加载要领分类:静力结构模子试验,动力结构模子试验,等等 。

(2)   对研究工具举行理论剖析,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,定出模子的几何尺寸 。

在结构模子试验中,其几何尺寸简直定需要综合思量模子类型、质料、制作条件、加载能力、测点安排以及装备条件等,以便确定出一个优化的几何尺寸 。

(4)   凭证相似准则,盘算各参数在模子试验中的数值——模子设计 。

(5)   绘制模子制造、测点安排和载荷分置图 。

(6)   安排试验顺序 。

(7)   举行试验和量测 。

(8)   数据整理,并把模子数据转换到原型上去,或确定试验效果可以应用的条件 。


模子试验测试系统

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,稳固性,量程,辩白率,转达特征等 。


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模子试验相关研究

长沙理工大学土木匠程学院团队设计杠杆加载装置,通过室内模子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转达纪律及桩侧堆载作用下桩身弯矩、水平位移和土压力转变纪律,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举行应变数据的收罗 。


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参考文献:周德泉. 溶洞高度影响嵌岩桩轴力转达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)力学与修建工程学院团队基于直墙半圆拱形冻结壁弹塑性设计理论,在实验室建设了竖直孔和倾斜孔两种冻结形式的三维实验模子,模拟了两种冻结形式下冻结壁处于起劲冻结期、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)举行温度收罗 。


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


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