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测量结构自身所固有的动力性能
（2）结构动力反应试验：
量测结构或其特定部位动力性能参数和动态反应（3）结构疲劳试验：
测试结构疲劳性能3.结构抗震试验
（1）低周反复加载静力试验
（2）拟动力试验（3）地震模拟振动台试验
三、按试验时间长短分类（2010.01）
1.短期荷载试验2.长期荷载试验。
四、按试验所在场地分类1.实验室结构试验2.现场结构试验。
五、按试验是否破坏分类1.结构破坏试验（科研性试验较多采用）2.结构非破坏试验（生产性试验较多采用）
刚度检验法：
以30%~60%的设计荷载进行加载，测得结构变形和材料的应变，判断试验结构和材料的可靠性。
第二章结构试验的加载设备和试验装置
结构的荷载试验是结构试验的基本方法。
★
试验用的荷载形式、大小、加载方式等都是根据试验的目的要求，以如何能更好的模拟原有荷载等因素来选择的。
在进行结构的动力试验时，对于荷载激振设备或加载方法的选择主要决定于试验的任务与试验对象的性质；
正确的荷载设计和选择适合于试验目的需要的加载设备是保证整个试验工作顺利进行的关键之一；
（一）结构试验荷载的类别
静力加载：
重力加载方法；
液压加载方法；
机械加载法；
气压加载法等。
动力加载：
利用惯性力或电磁系统激振；
电液伺服加载系统和地震模拟振动台加载；
人工爆炸和利用环境随机激振（脉动法）加载。
（二）结构试验对加载设备的要求？
（2008.01）
1.选用的试验的加载设备和试验装置应满足结构设计计算荷载图示的要求。
2.荷载传力方式和作用点明确，产生的荷载数值要稳定，特别是静力荷载要不随加载时间、外界环境和结构的变形而变化。
3.荷载分级的分度值要满足试验量测的精度要求，加载设备要有足够的强度储备。
4.加载装置本身要安全可靠，不仅要满足强度要求，还应满足刚度要求。
5.加载设备要操作方便，便于加载和卸载，并能控制加载速度，又能适应同步加载或先后加载和恒载等不同要求。
6．试验加载方法要力求采用现代化先进技术，减轻体力劳动，提高试验质量。
重力加载法
（一）重力加载的概念重力加载就是利用物体本身的重量加于结构上作为荷载。
加载方式：
★直接加载将重物直接施加于试验结构或构件上；
★间接加载通过杠杆原理将荷载放大作用在结构上；
★注意事项：
使用砂石等松散材料颗粒材料加载时，如果将材料直接堆放于结构表面，将会造成荷载材料本身的起拱，而对结构产生卸荷（2011.01）作用，为此，最好将颗粒材料置于一定容量的无底箱框中，然后叠加于结构之上，在试验构件跨度方向施加的箱框数量不应少于两个；
（二）重力直接加载和杠杆加载的特点和使用注意事项
（四）电液伺服加载系统加载
（五）地震模拟振动台加载
地震模拟振动台由振动台台体结构、液压驱动和动力系统、控制系统、测试和分析系统组成。
振动台必须安装在质量很大的基础上（2010.10），这样可以改善系统的高频特性，并减小对周围建筑和其他设备的影响。
使用频率范围由所做试验模型的第一频率而定，整个系统的频率范围应该大于10Hz。
第四节
机械力加载法
（一）机械力加载使用的机具种类
吊链、卷扬机、绞车、花篮螺丝、螺旋干斤顶及弹簧等。
（二）利用机具对结构施加拉力的试验装置与特点吊链，卷扬机，绞车和花篮螺丝等主要是配合钢丝或绳索对结构施加拉力，还可与滑轮组联合使用，改变作用力的方向和拉力大小。
拉力的大小通常用拉力测力计测定，按测力计的量程有两种装置方式。
螺旋千斤顶是利用齿轮及螺杆式蜗轮蜗杆机构传动的原理，当摇动手柄时，就带动螺旋杆顶升，对结构施加顶推压力，用测力计测定加载值。
★（三）弹簧加载的特点与注意事项
弹簧加载法常用于构件的持久荷载试验。
用弹簧作持久荷裁时，应布先估计到由于结构徐变使弹簧压力变小时，其变化值是否在弹簧变形的允许范围内。
（四）机械力加载的优缺点是什么？
机械力加载的优点是设备简单，容易实现，当通过索具加载时，很容易改变荷载作用的方向，故在建筑物、柔性构筑物（桅杆、塔架等）的实测或大尺寸模型试验中，常用此法施加水平集中荷载。
其缺点是荷载值不大，当结构在荷载作用点产生变形时，会引起荷载值的改变。
第五节
气压加载法
（一）气压加载法（正压或负压加载）的工作原理气压加载法主要是利用空气压力对试件施加荷载。
气压加载产生的是均布荷载。
（二）气压加载的试验装置与特点优点是加载、卸载方便，荷载稳定。
缺点是试件受力载面无法观测，利用真空加载时试件周边密封要求较高。
第六节
惯性力加载法
★
（一）惯性力加载法的含义、分类（2010.10）
在结构动力试验中，利用物体质量在运动时产生的惯性力对结构施加动力荷载的方法称之为惯性力加载法；
根据荷载作用方法不同，分为冲击力加载和离心力加载两种。
（二）冲击力加载方法的特点与注意事项
冲击力加载：
荷载作用时间极为短促，通过突加荷载或张拉卸载，使被加荷载结构产生自由振动，适用于进行结构动力特性的试验；
冲击力加载包括初位移加载法（张拉突卸法）、初速度加载法（突加荷载法）。
初位移加载法（张拉突卸法）
加载原理：
在结构上拉一钢丝缆绳，使结构变形而产生一个人为的初始强迫位移，然后突然释放，使结构在静力平衡位置附近作自由振动。
加载时为防止结构产生较大的变形，加载的数量必须正确控制，经常是按所需的最大振幅计算求得。
初速度加载法（突加荷载法）
利用摆锤或落重的方法使结构在瞬时内受到水平或垂直的冲击，产生初速度，同时使结构获得所需的冲击荷载。
利用垂直落重冲击时，为防止重物回弹再次撞击和结构局部受损，拟在落点处铺设100~200mm的砂垫层。
（三）离心力加载方法的特点与注意事项
离心力加载的含义及特点（2011.01）：
根据旋转质量产生的离心力对结构施加简谐振动荷载；
其特点是运动具有周期性，作用力的大小和频率按一定规律变化，使结构产生强迫振动。
第七节
电磁加载法
（一）电磁激振器的构造与工作原理
电磁式激振器是由磁系统（包括励磁线圈、铁芯、磁极板）、动圈（工作线圈）、弹簧、顶杆等部件组成。
当激振器工作时，在励磁线圈中通入稳定的直流电，使在铁芯与磁极板的空隙中形成一个强大的磁场。
与此同时，由低频信号发生器输出一交变电流，并经功率放大器放大后输入工作线圈，这时工作线圈即按交变电流谐振规律在磁场中运动并产生一电磁感应力F，使顶杆推动试件振动。
（二）电磁振动台的工作原理和组成
电磁振动台通常是由信号发生器，振动自动控制仪，功率放大器，振动台激振器和台面组成。
电磁振动台原理基本上与电磁激振器一样，在构造上实际是利用电磁激振器来推动一个活动的台面而构成。
第八节
其他加载方法（了解）
反冲激振器加载法的含义；
人工爆炸加载法的含义；
人激振动加载法的含义；
环境随机激振加载法的含义；
第九节结构试验荷载装置和试验台座
（一）结构试验荷载装置
结构试验荷载装置的作用和主要组成是什么？
（2011.01）
结构试验荷载装置是满足试验荷载设计、实现试验荷载图示、模拟边界条件要求、保证试验加载正常进行的关键之一。
它由试件支承装置（支座、支墩）、荷载传递装置、荷载支承装置、结构试验台座和试验辅助装置等部分组成。
试件支承装置，荷载传递装置，荷载支承装置，结构试验台座，试验辅助装置。
（二）试件支承装置
支座和支墩。
试件支承装置的主要作用是什么？
支承结构构件、正确传递作用力、模拟实际荷载图示（2011.01）和边界条件。
支座的形式铰支座（滚动铰支座、固定铰支座）、固定端支座、受压构件刀铰支座、梁式受扭构件转动支座
铰支座的划分:
按照自由度的不同划分滚动铰支座和固定铰支座
按照型式的不同划分滚轴式和刀铰式
★对铰支座的基本要求1、必须保证结构在支座处能自由水平移动和自由转动；
2、必须保证结构在支座处力的传递；
3、如果结构在支承处没有预埋支承钢垫板，则在试验时必须另加垫板，垫板的尺寸满足强度及相关的构造要求；
4、滚轴的长度，一般取等于试件支承处截面宽度b；
5、滚轴的直径根据受力进行选择，并应进行强度验算；
支墩支墩的构造要求：
在试验荷载作用下，支墩和地基的总压缩变形不宜超过试件挠度（2011.01）的1/10。
支墩的高度一般在400~600mm，以满足仪表安装、测读、裂缝观测和加卸荷载的要求；
各支座支墩的高差不宜大于试件跨度的1/200。
（三）荷载传递装置
杠杆，分配梁和卧梁。
分配梁的构造要求和使用注意事项：
分配梁一般均为单跨简支形式，不能用多跨连续梁的形式；
单跨简支分配梁均为等比例分配，即将一个集中荷载分为两个集中力；
分配梁的层次不宜大于三层；
如需不等比例分配，比例不宜大于1:
4，且需将荷载分配比例大的一端设置在靠近固定铰支座的一侧；
（四）荷载支承装置竖向荷载的支承装置，水平荷载的支承装置（水平反力梁和反力墙）。
（五）结构试验台座（2010.10）抗弯大梁式台座，空间桁架式台座，槽式台座，地锚式台座，箱式台座（孔式台座）和抗侧力台座。
（六）试验辅助装置竖向荷载的支承装置，水平荷载的支承装置（水平反力梁和反力墙）。
（七）结构现场试荷载装置构件试验和整体结构试验。
第三章结构试验的数据采集和测量仪器
（二）数据采集的方法始采集的数据分析处理试验结果数据采集得到的数据，是数据处理的原始资料。
数据采集是结构试验的重要步骤，是结构试验成功的必要条件之一。
★数据采集的方法1.用最简单的量测工具进行人工测量、人工记录（直尺测量）2.用一般的量测仪器进行测量、人工记录（百分表测量）3.用仪器进行测量、记录（传感器、X-Y函数记录仪）4.用数据采集系统进行测量和记录（传感器、数据采集仪、计算机）
数据采集方法的选用原则:
用最经济合理的代价来获取最多的有用数据
（三）数据流通的过程和数据采集的原则
★数据的采集原则
同时性：
要求一次采集（或一次测量）得到的所有数据是同一时刻试件受到的作用和试件的反应,这些同一时刻的数据才能正确的反映和描述某一时刻试件的作用和试件的反应之间的关系。
客观性：
要求按照客观事实进行数据采集，并把所有关于试验实际情况的数据都加以测量和记录，使采集得到的数据能够客观、完整的反映和描述整个试验过程。
（四）数据采集的仪器分类按功能和使用情况分类
传感器（感受各种物理量，并将其转换成电信号或其他容易处理的信号放大器（把传感器传来的信号进行放大，使之可以显示和记录）显示器（把信号用可见的形式显示出来）记录仪（将采集得到的数据记录下来，作长期保存）分析仪器（对采集得到的数据进行分析处理）
数据采集仪（用于自动扫描和采集数据）
完整的数据采集系统（集成式仪器，包括传感器、数据采集仪和计算机或其他记录器、显示器等，可用于进行自动扫描、采集及数据处理）
量程（2011.01）仪器可以测量的最大范围。
灵敏度被测量的单位物理量所引起仪器输出或显示装置示值的大小，即仪器对被测物理量变化的反应能力。
分辨率仪器测量被测物理量最小变化值的能力。
线性度仪器校准曲线对理想拟合直线的接近程度。
稳定性当被测物理量不变，仪器在规定的时间内保持示值与特性参数不变的能力。
重复性（2010.10）在同一工作条件下，仪器多次重复测量同一数值的被测量时，保持示值一致的能力。
频率响应动测仪器输出信号的幅值和相位随输入信号的频率而变化的特性。
精确度（精度）仪器指示值与被测值的符合程度。
目前常以最大量程时的相对误差来代表精度，并以此相对误差值来判定仪表的精度等级。
如精度为0.2级的仪表,其测定值的误差不超过最大量程的±
0.2%。
六）结构试验对测量仪器的要求和仪器标定
结构试验对测量仪器的要求1.测量仪器不应该影响结构的工作，要求仪器自重轻，尺寸小，尤其是对模型结构试验，还要考虑仪器的附加质量和仪器对结构的作用力。
2.测量仪器具有合适的灵敏度和量程。
3.安装使用方便，稳定性和重复性好，有较好的抗干扰能力。
4.价廉耐用，可重复使用，安全可靠。
维修容易。
5.在达到上述要求的条件下尽量要求多功能、多用途，适应多方面的需要。
★仪器的标定
含义：
为了确定仪器设备的精确度和灵敏度，确定试验数据的误差，而将仪表指示值和标准量进行比较的过程。
单件标定确定某一件仪器的灵敏度和精确度；
系统标定确定某些仪器组成的系统的灵敏度和精确度；
第二节仪器的工作原理
（一）传感器和放大器的工作原理
机械式传感器的组成部分有哪些（2010.01）
感受机构直接感受被测量的变化转换机械将被测量的变化转换成长度或角度等的变化，并加以放大或转换等；
显示装置用来显示被测量的大小，通常由指针或度盘等组成；
附属装置如外壳、装夹具等，使仪器成为整体，并便于安装使用机械式传感器是带有显示器的传感器
电测式传感器的组成部分有哪些（2011.10）
感受部分直接感受被测量的变化
转换部分把感受到的物理量变化转换成电量变化
传输部分把电量变化的信号传输到放大器或记录器和显示器的导线和相应的接插件等
附属装置如传感器的外壳、支架等
（二）记录器的工作原理
记录器的功能：
把放大部分传来的量测结果按照一定的方式记录在某种介质上，需要时可以把这些数据读出或输送到其他分析仪器进行处理。
模拟式记录器将模拟量直接记录在介质上，数据一般是连续的；
数字式记录器将模拟量转换成数字量后再记录在介质上，数据一般是间断的；
★第三节应变测量仪器
应变（2011.10）：
单位长度内的变形（拉伸、压缩和剪切变形）线应变：
单位长度内的直线变形剪应变：
单位长度内的剪切变形
测量应变的仪器和方法（2010.01、2011.10）
1.电阻应变仪（结构试验中用来测量试件应变的最常用仪器）2.手持应变仪3．位移计方法4.光测法（云纹法、激光衍射法、光弹法）
有些仪器和方法可以直接测量应变，另一些仪器和方法只能测量相对位移（2010.01），需要通过换算得到应变。
（一）电阻应变仪（应变测量电桥）和电阻应变计的工作原理、构造和使用技术
电阻应变仪
利用电阻应变计作为应变传感器，和应变仪中的电阻元件（2011.01）组成测量电桥，进行应变测量，还可以用电阻应变仪配合各种电阻应变式传感器，测量其他物理量的变化。
★电阻应变计的工作原理
利用某种金属丝导体的“应变电阻效应”，即此金属丝的电阻值随着其机械变形而变化的物理特性。
电阻应变计的构造
在拷贝纸或薄胶膜等基底与覆盖层之间粘贴合金敏感器（电阻栅），敏感栅的两端焊上引出线。
★主要技术指标
电阻值R：
选用时应考虑与应变仪配合，一般电阻值为120Ώ;
标距L：
敏感栅的有效长度，根据试件测点处应变梯度的大小来进行选择;
灵敏系数K（2011.01）：
表示单位应变引起应变计的相对电阻变化;
电阻应变计的粘贴要求（2011.01）
测点基底平整，清洁、干燥；
粘结剂的电绝缘性、化学稳定性和工艺性能良好，以及蠕变小、粘贴强度高，温湿度影响小；
同一组应变计规格型号应相同；
粘贴牢固、方位准确、不含气泡；
在应变计粘贴完成后，有时还需对应变计作防潮绝缘处理；
★应变测量电桥
试件受力变形时，应变计将试件的应变转换成电阻变化。
采用惠斯顿电桥（1/4电桥、半桥接法、全桥接法），将电阻变化转换为电压或电流的变化，使信号得以放大，并可以解决温度补偿等问题。
1/4电桥仅连接一个应变计（R1为应变计）
半桥接法连接二个应变计（R1、R2为应变计）
全桥接法连接四个应变计（R1、R2、R3、R4均为应变计）
注意事项：
1、输出电压和四个桥臂的应变的代数和呈线性关系
2、相邻桥臂的应变符号相反，相对桥臂的应变符号相同
应变测量的温度补偿
试验过程中，设法去除由于温度变化所引起的应变。
温度补偿片的布置方法在试件旁边，与试件同样的温度环境中，放置一与试件同样材料的物体，此物体仅受温度作用，它的应变即代表试件由于温度引起的应变。
在试件的零应力部位布置应变测点，该测点的应变仅受温度影响，与荷载作用无关，该测点的应变可用于温度补偿。
（二）其他方法测量应变
手持应变仪，位移计方法，光测法。
手持应变仪工作原理：
在标距两端粘结两个脚标（每边各一个），通过测量结构变形前后两个脚标之间距离的改变，求得标距内的平均应变。
位移计方法工作原理：
利用位移计测量一条直线上两点之间的相对位移来表示两点之间的平均应变。
光测法（云纹法、激光衍射法、光弹法）常用于测量平面应变，较多应用于节点或构件的局部应力分析
第四节位移测量仪器
（一）线位移传感器的工作原理和构造（百分表、千分表、电阻应变式位移传感器、滑阻式位移传感器和差动式位移传感器）
线位移传感器（位移传感器）
测量内容：
测点相对于位移传感器支架固定点的位移。
工作原理：
利用一可滑动的测杆去感受线位移，然后把这个位移量用各种方法转换成表盘读数或各种电量。
通常把传感器支架固定在试验台或地面的不动点（2011.10）上，这时的所测得的位移表示测点相对于试验台座或地面的位移。
常用的位移测量仪器及其构造
（机械式）百分表：
由测杆、弹簧、外壳、指针、齿轮、刻度盘等构成；
电子百分表：
由测杆、弹簧、外壳、刻度盘、电阻应变计、电缆等构成；
滑阻式位移传感器：
由测杆、弹簧、外壳、电缆、电阻丝等构成；
差动式位移传感器：
由测杆、线圈等构成；
（二）角位移传感器的工作原理和构造（水准管式倾角仪、电阻应变式倾角传感器及DC一10水准式角度传感器）
角位移传感器
测量内容：
测量一个截面相对于另一个截面的相对角位移；
或一个截面相对于某一物体的角位移。
工作原理：
将角位移传感器附着在结构上，以重力作用线为参考，以感受元件相对于重力线的某一状态为初值，当传感器随测量截面一起发生角位移后，其感受元件相对于重力线的状态也随之改变，将这个相应的变化量用各种方法转换成表盘读数或各种电量。
常用的角位移测量仪器及其对应的感受元件
水准管式倾角仪利用水准管作为感受元件
电阻应变式倾角传感器利用梁式摆作为感受元件
DC-10水准式角度传感器利用液体摆作为感受元件
第五节力值测量仪器
力传感器和液压传感器的工作原理、构造和使用（机械式测力传感器、电阻应变式测力传感器及液压传感器）
力传感器和液压传感器的类型：
机械式和电测式两种
利用弹性元件感受力或液压，使弹性元件发生与外力或液压成对应关系的变形，测量此变形值并作适当转换后即可得到作用力的数值。
机械式传感器：
利用机械装置对变形进行放大和显示的装置机械式传感器为直读仪器，可直接从传感器上读取力值；
应变式传感器：
利用电阻应变计将变形转变成电阻变化后进行测量的装置；
第六节裂缝测量
开裂，即裂缝发生的时刻和位置；
度量，即裂缝的宽度和长度；
裂缝测量仪器的类型：
裂缝测量仪器有放大镜、读数显微镜等，放大镜用于观察发现开裂，读数显微镜用于测量裂缝宽度。
最常用的发现开裂的简便方法是借助放大镜用肉眼观察
（二）裂缝测量的仪器（读数显微镜、裂缝标尺和塞尺）
第七节振动测量仪器
（一）测振传感器的基本原理
测振传感器的基本原理：
由惯性质量、阻尼和弹簧组成一个动力系统，此动力系统固定在振动体上（即传感器的外壳固定在振动体上），与振动体一起振动，通过测量惯性质量相对于传感器外壳的运动，来获得振动体的振动规律。
（三）磁电式速度传感器的工作原理、构造和特性
★主要技术指标：
灵敏度、频率响应、阻尼
（四）压电式加速度传感器的工作原理、构造和特性
压电式加速度传感器的构造和特点
构造：
压电式加速度传感器是由外壳、硬弹簧、质量块、压电晶体、输出端等构成。
特点：
电式加速度传感器是利用晶体的压电效应而制成的，其特点是稳定性高，机械强度高及能在很宽的温度范围内使用，但灵敏度较低。
灵敏度、安装谐振频率、频率响应、横向灵敏度比、幅值范围
第八节数据采集系统
（一）数据采集系统的组成
数据采集系统的组成及各部分的作用
1.传感器部分
组成：
各种电测传感器等
作用：
感受各种物理变量，如线位移、角位移等，并把这些物理量转变为电信号。
2.数据采集仪
包括与各种传感器相对应的接线模块和多路开关、A/D转换器、主机、储存器、其他辅助部件。
第四章结构试验设计
（一）结构试验的程序和主要环节
第二节结构试验的试件设计
（一）结构试件设计的内容
★当不能用原型或足尺模型结构进行试验时，也可采用它的缩尺比例的模型结构或构件，这时试验的模型应考虑与原型之间的相似关系（2013.01）。
结构试验对试件设计的要求
科研性试验的试件设计应包括试件形状的设计、尺寸和数量的确定、构造措施、同时必须满足结构和受力的边界条件的要求。
试件设计要求考虑的具体内容有哪些？
试件的形状、试件的尺寸、试件的数量、结构试验加载和测试对试件设计的要求。
★
（二）试件的形状
试件的形状设计，主要是要求满足在试验时形成和实际工作相一致的应力状态。
当从整体结构中取出部分构件单独进行试验时，特别是对在比较复杂的超静定体系中的构件，必须要注意其
（三）试件的尺寸
1、结构试验所用试件的尺寸和大小，总体上分为原型和模型两类。
•尺寸效应
（四）试件的数量
★控制试件数量的因素和正交试验设计
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