土木工程实验技术总复习课件.doc

土木工程实验技术总复习 模型试验理论与技术 动态测试与分析技术、结构健康监测技术 结构风洞实验 结构无损检测技术 岩土工程（基坑、桩基）检测技术 一、模型试验理论与技术 1. 简述模型试验的特点及应用范围。 答：特点：1）经济性好；2）针对性强；3）数据准确。 应用范围：1）代替大型结构试验或作为大型结构试验的辅助试验；2）作为结构分析计算的辅助手段；3）验证和发展结构设计理论 2. 什么是量纲？量纲和单位有什么不同？ 答：单位（Unit）：量度各种物理量数值大小的标准量，称单位。如长度单位为m或cm等。——“量”的表征。 量纲（Dimension）：撇开单位的大小，表征物理量的性质和 类别。 如长度量纲为[L]。 ——“质”的表征。 3. 什么是基本量纲？什么是导出量纲？ 答：基本量纲（Fundamental Dimension）：具有独立性的，不能由其他量纲推导出来的量纲叫做基本量纲。质量系统：取质量M，长度L、时间T、即[M- L-T]为基本量纲体系。 绝对系统：取力F，长度L、时间T、即[F- L-T]为基本量纲体系。 导出量纲（Derived Dimension）：是指由基本量纲导出的量纲。 4. 什么是无量纲量？无量纲量有何特点？ 答：无量纲量可由两个具有相同量纲的物理量相比得到；可由几个有量纲物理量乘除组合，使组合量的量纲指数为零得到。 特点： (1)无量纲量的大小与所选单位无关，具有客观性； (2)不受运动规模的影响，模型与原型常用同一无量纲数； (3)在超越函数（对数、指数、三角函数）运算中，均应用无量纲量。 5. 什么是量纲和谐原理？试述量纲和谐原理的重要性。 答：凡是正确反映客观规律的物理方程，其各项的量纲都必须是一致的，即只有方程两边量纲相同，方程才能成立。这称为量纲和谐原理。 量纲和谐原理的重要性体现在： a、一个方程在量纲上应是和谐的，所以可用来检验物理方程或经验公式的正确性和完整性。 b、根据量纲和谐原理可用来确定公式中物理量的指数。 c、可用来建立物理方程式的结构形式。为科学地组织实验过程、整理实验成果提供理论指导。 6. 什么是第二相似定理（π定理） 答：在设一个物理现象有n个物理量x1x2, x3,…, xn，其中有m个为基本物理量（其量纲是相互独立的），(x1, x2, x3,…, xn)=0，（n-m）个相似准则π1，π2，…，πn-m 之间的函数关系g (π1, π2, …, πn-m)=0 7. 试分析用方程式分析法导出相似准则的优缺点。 答：优点：① 结构严密，能反映对现象来说最为本质的物理定律，故结论可靠。 ② 分析过程程序明确，不易出错。 ③ 各种因素的影响地位一览无遗，有利推断、比较和检验。 缺点：在方程尚处于建立阶段时，需要人们对现象的机理有深入的认识。求解方程有时难以得到完整解。 8. 试分析用量纲分析法导出相似准则的特点。 答：量纲分析法是在研究现象相似性问题的过程中，对各种物理量的量纲进行考察时产生的。它的理论基础是量纲的齐次原理。 量纲分析法的优点：对于一切机理尚未彻底弄清，规律也未充分掌握的复杂现象来说，尤其明显。它能帮助人员迅速通过相似性实验核定所选参量的正确性，并在此基础上不断加深人们对现象机理和规律的认识。 当所研究的物理现象较为复杂时，要通过量纲方程来说明问题就很困难，往往会遗漏、错选与现象有关的主要参量。这就要求人们通过实践不断摸索，抓住主要参量，得出近似的结果，即“近似模拟”。 9. 试述结构模型试验中相似理论的主要内容。? 答：1）按实际可能与试验条件，随意确定几何尺寸的相似常数Sl，模型的所有集合尺寸全部按此相似常数确定，称为几何相似。2)按模型材料可得模型材料的弹性模量及波桑比，可确定出弹性模量的相似常数SE及波桑比的相似常数Sμ，称为材料相似。3)在相似判据方程式中，一些相似常数决定后，还会有其它相似常数，可随意选取其中一些值，最后按式计算出另外的相似常数。可取SP，即荷载的比例，称为荷载相似。4)模型与原型结构对应部分的质量成比例，即为质量相似。5）模型与原型的各相应点的应力应变、刚度和变形间的关系相似，即为物理相似。6）对于结构动力问题，在随时间变化的过程中，要求结构模型和原型在对应的时刻进行比较，要求相对应的时间成比例。即为时间相似。 掌握用量纲分析法导出相似准则。 动态测试与分析技术、结构健康监测技术 1. 简述传感器的定义与组成，以及传感器主要类型（按变换原是进行分类）。 答：定义：一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。 组成：敏感元件、转换元件和测试电路组成。 敏感元件是指能直接感受被测量的，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件； 转换元件则将非电量转换成电参量，