第六章结构模型试验.ppt

Company Logo 昆 明 理 工 大 学 KUNMING UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 第六章 结构模型试验 云南省工程抗震研究所 云南省工程抗震研究所 THE INSTITUTE OF SEISMIC ENGINEERING RESEARCH 主要内容 6.1 概述 6.2 相似理论 6.3 结构模型设计 6.4 模型的材料 6.1 概述 对于整体结构，由于受试验规模、试验场所、设备能力和试验经费等各种条件的限制，结构试验绝大多数的试验对象都是采用结构模型。 结构模型试验是工程结构设计和理论研究的主要手段之一。 模型是按照原型的整体、部件或构件按比例复制的试验代表物，形状上精确相似，在一定程度可以代表或反映原型的性能。 模型试验的理论基础是相似理论，通过模型试验数据，可推断原型的性能。 云南省工程抗震研究所 THE INSTITUTE OF SEISMIC ENGINEERING RESEARCH 6.1 概述 模型试验分类： 1、目的：小结构试验和相似模型试验； 2、研究范围：弹性模型、强度模型； 3、模拟程度：截面模型或节段模型、局部结构模型和整体模型； 4、加载方法：静力模型试验、动力模型试验等。 云南省工程抗震研究所 THE INSTITUTE OF SEISMIC ENGINEERING RESEARCH 云南省工程抗震研究所 THE INSTITUTE OF SEISMIC ENGINEERING RESEARCH 经济性好 针对性强 数据准确 特点 6.1 概述 结构模型试验特点：  6.2 相似理论 结构模型试验中的“相似”是指原型结构和模型结构主要物理量相同或成比例。相似系统中，各物理量之比称为相似常数。 结构模型试验的相似量：  云南省工程抗震研究所 THE INSTITUTE OF SEISMIC ENGINEERING RESEARCH 6.2.1相似的基本概念  相似量 几何相似 边界、初 始条件相似 质量相似 荷载相似 时间相似 物理相似 云南省工程抗震研究所 THE INSTITUTE OF SEISMIC ENGINEERING RESEARCH 6.2 相似理论 结构模型的相似量：   云南省工程抗震研究所 THE INSTITUTE OF SEISMIC ENGINEERING RESEARCH 6.2 相似理论 1. 几何相似：  指原型和模型几何形状和几何尺寸相似，即原型和模型的对应线性长度之比均保持一个定值。 式中， 几何相似常数  云南省工程抗震研究所 THE INSTITUTE OF SEISMIC ENGINEERING RESEARCH 6.2 相似理论 2. 质量相似：  在结构动力问题分析中要求结构的质量分布相似，即模型与原模型结构对应部分的质量成比例 式中， 质量相似常数 用质量密度表示：  云南省工程抗震研究所 THE INSTITUTE OF SEISMIC ENGINEERING RESEARCH 6.2 相似理论 3. 荷载相似：  模型与原型在各对应点所受的荷载方向一致，荷载大小成比例。集中荷载与力的量纲相同，而力又可以用应力与面积乘积表示则集中荷载相似常数表示如下： 4. 物理相似：  模型与原型的各对应点的应力和应变、刚度和变形间的关系相似。SE=1表示采用相同的材料时的弹性模量相似常数。  云南省工程抗震研究所 THE INSTITUTE OF SEISMIC ENGINEERING RESEARCH 6.2 相似理论 5. 时间相似：  对结构的动力问题，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。虽然不直接采用St时间相似常数，但速度，加速度等物理量都与时间有关，按相似要求它们在模型与原型中应成比例。 6. 边界条件和初始条件相似：  在材料力学和弹性力学中，常用微分方程描述结构的变形和内力，边界条件和初始条件是求微分方程的必要条件。原型与模型采用相同一组微分方程和边界条件及初始条件描述。 相似指标：两个系统中的相似常数之间的关系。两系统相似，则相似指标为1. 以牛顿第二定律说明： 原型： 模型： 式中：F、M、ν、t 表示力、质量、速度和时间  云南省工程抗震研究所 THE INSTITUTE OF SEISMIC ENGINEERING RESEARCH 6.2 相似理论 引入相似常数可得 将以上