1、結構測試技術結構測試技術第2講 結構試驗的設計原理本章主要內容 結構試驗的四個階段； 結構試驗設計的基本原則； 測試技術基本原理。結構試驗的四個階段試驗規劃與設計試驗規劃與設計 編制試驗大綱，試驗大綱的內容主要包括： 試驗任務分析； 試件設計； 試驗裝置與加載方案設計； 觀測方案設計 ； 試驗終止條件； 安全措施。結構試驗一般可分為：結構試驗一般可分為： 試驗規劃與設計；試驗規劃與設計； 試驗技術準備；試驗技術準備； 試驗實施過程；試驗實施過程； 試驗數據分析與總結。試驗數據分析與總結。結構試驗的四個階段試驗技術準備試驗技術準備 一個試驗能否達到試驗目的，很大程度上取決于試驗技術準備，這一階段

2、的工作包括： 預埋傳感元件； 試件制作； 安裝試驗裝置及試件； 安裝測量元件 ； 調試標定儀器設備； 相關材料性能測試。結構試驗的四個階段試驗實施過程試驗實施過程 操作儀器設備，對試件的反應進行觀測，這一階段的工作包括： 記錄試件初始狀態； 采集并記錄試驗數據； 觀察并記錄試件特征反應（如裂縫、破壞形態、聲音、熱特征、環境特征和其他信息） 。結構試驗的四個階段試驗數據分析與總結試驗數據分析與總結 試驗結束后，及時整理實驗數據，撰寫試驗報告，這一階段的工作包括： 整理試驗結果； 判斷異常數據； 繪制試驗曲線、圖表； 分析試驗誤差； 分析并總結試驗現象。結構試驗設計的基本原則工程結構工程結構一個系

3、統一個系統看成看成 給定輸入給定輸入 并在規定的環并在規定的環境條件下運行境條件下運行考察系統輸出考察系統輸出確定系統模型確定系統模型確確定定系系統統參參數數結構試驗設計的基本原則原則一：原則一： 真實模擬結構所處的環境和所受到的荷載真實模擬結構所處的環境和所受到的荷載地震？ 風荷載？火？ 梁單元剛臂或連接單元簡支梁的邊界條件對于動力性能影響很大結構試驗設計的基本原則結構試驗設計的基本原則原則二：原則二： 消除次要因素的影響消除次要因素的影響結構試驗設計的基本原則例1：鋼筋混凝土受彎構件長期荷載試驗，研究徐變，消除收縮的影響，宜恒溫恒濕條件下進行。例2：鋼筋混凝土梁的剪切和彎曲破壞，研究受彎性

4、能，需足夠的箍筋抗剪，研究抗剪性能，需足夠的縱筋抗彎。例3：地震模擬振動臺試驗，縮尺模型的骨料粒徑與普通混凝土相差很大，研究主要性能。結構試驗設計的基本原則柱試件水平加載器地腳螺栓反力架反力架反力架豎向加載器結構試驗設計的基本原則原則三：原則三： 將結構反應視為隨機變量將結構反應視為隨機變量結構試驗的結果不但具有隨機性，而且具有模糊性。0.240.51.01.52.000.440.71.02.03.04.0Vcs/( ftbh0)fsv/ ftsv=1.5=1.5=3有腹筋梁受剪承載力試驗結果有腹筋梁受剪承載力試驗結果結構試驗設計的基本原則原則四：原則四： 合理選擇試驗參數合理選擇試驗參數 結

5、構試驗中，試驗方案有很多參數，參數決定了試驗結構的性能，科研性試驗需要根據各參數構成的因子數和水平數決定試件數目。 每個選定因子安排若干不同狀態試驗點，叫因子水平數。正交試驗設計方法 正交試驗設計法，正交試驗設計是研究多因素多水平的一種設計方法，它是根據正交性從全面試驗中挑選出部分有代表性的點進行試驗，這些有代表性的點具備了“均勻分散，齊整可比”的特點，是一種高效率、快速、經濟的實驗設計方法。 正交試驗設計法主要是使用正交表這一工具來進行整體設計，綜合比較，妥善解決各因素和水平數相互組合可能參與的影響，和所需試件數與實際可行試驗構件數之間的矛盾，解決實際所作少量試驗與全面掌握內在規律之間的矛盾

6、。正交試驗設計方法 3因素3水平的全面試驗水平組合數為3327，4因素3水平的全面試驗水平組合數為3481 ， 5因素3水平的全面試驗水平組合數為35243，這在科學試驗中有時是做不到的。正交試驗設計方法 正交試驗就是從優選區全面試驗點（水平組合）中挑選出有代表性的部分試驗點（水平組合）來進行試驗。上圖中標有試驗號的9個點，就是利用正交表L9（34）從27個試驗點中挑選出來的9個試驗點。即： （1）A1B1C1 （2） A2B1C2 (3) A3B1C3 （4）A1B2C2 （5） A2B2C3 (6) A3B2C1 （7）A1B3C3 （8） A2B3C1 (9) A3B3C2正交試驗設計方

7、法 上述選擇，保證了A因素的每個水平與B因素、C因素的各個水平在試驗中各搭配一次。對于A、B、C3個因素來說，是在27個全面試驗點中選擇9個試驗點，僅是全面試驗的1/3。從圖中可以看到：9個試驗點在優選區中分布是均衡的，在立方體的每個面上，都恰是3個試驗點；在立方體的每條線上也恰有1個試驗點。 9個試驗點均衡地分布于整個立方體內，有很強的代表性，能夠比較全面地反映優選區內的基本情況。正交試驗設計方法正交試驗設計表格通過正交設計原來需要81個試件可以綜合為9個試件。原則五：原則五： 統一測試方法和評價標準統一測試方法和評價標準鑒定性結構試驗中，試驗對象和試驗方法依規范而行。研究性結構試驗中，需要對試驗方法有所規定。如裂縫、壓彎構件原則六：降低試驗成本和提高試驗效率原則六：降低試驗成本和提高試驗效率根據試驗目的來選擇有關試驗參數和試驗儀表。提高精度會增加試驗成本降低試驗效率。結構試驗設計的基本原則測試技術的基本原理傳感器傳感器