结构力学实验指导书
- 格式:doc
- 大小:7.24 MB
- 文档页数:29
《结构力学》结构仿真试验指导书仿真试验包含三个试验内容1、桁架仿真计算2、连续梁仿真计算3、刚架仿真计算1. 桁架结构概述通过下面的例题,比较内部1次超静定桁架和内、外部1次超静定桁架两种结构在制作误差产生的荷载和集中力作用时结构的效应。
内部1次超静制作误差5mm内、外部1次超静制作误差5mm图 1.1 分析模型➢材料钢材类型 : Grade3➢截面数据 : 箱形截面 300×300×12 mm➢荷载1. 节点集中荷载 : 50 tonf2. 制作误差 : 5 mm →预张力荷载(141.75 tonf)P = Kδ = EA/L x δ = 2.1 x 107 x 0.0135 / 10 x 0.005 = 141.75 tonf设定基本环境打开新文件以‘桁架分析.mgb’为名存档。
设定长度单位为‘m’, 力单位为‘tonf’。
文件/ 新文件文件/ 保存( 桁架分析 )工具 / 单位体系长度 > m ; 力> tonf↵图 1.2 设定单位体系设定结构类型为 X-Z 平面。
模型/ 结构类型结构类型 > X-Z 平面↵定义材料以及截面构成桁架结构的材料选择Grade3(中国标准),截面以用户定义的方式输入。
模型 / 特性/ 材料设计类型 > 钢材规范 > GB(S) ; 数据库 > Grade3↵模型 / 特性 / 截面数据库/用户截面号( 1 ) ; 形状 > 箱形截面 ;名称(300x300x12 ) ; 用户(如图2.4输入数据)↵图1.3定义材料图 1.4 定义截面建立节点和单元首先建立形成下弦构件的节点。
正面捕捉点 (关) 捕捉轴线 (关)捕捉节点 (开) 捕捉单元(开) 自动对齐(开)模型 / 节点/ 建立节点坐标系 (x , y, z ) ( 0, 0, 0 )图 1.5 建立节点用扩展单元功能建立桁架下弦。
单元类型为桁架单元。
建筑结构试验09级实验指导书说明一、试验报告必须用墨水笔工整书写,原始记录不得涂改,每个学生必须按时独立完成试验报告,(包括预习思考题及试验作业题)。
二、严格遵守实验室规则:1.做好试验课前的预习。
2不得动用与本次实验无关的仪器设备。
3试验完毕,清理整理所用仪器设备及环境卫生,填好实验使用登记本,并交给任课老师后方可离开实验室。
4如有仪器设备损坏,按学校有关规定处理。
三、实验指导书所列试验方法均以现行国标和规范为依据。
编者:陈高2012年5月目录实验一等强度梁实验 (1)一、实验目的: (1)二、实验原理 (1)三、实验步骤 (2)四、实验记录 (3)实验二纯弯梁实验 (4)一、实验目的 (4)二、实验原理 (4)三、实验步骤 (5)四、实验结果 (6)五、实验记录表格 (7)实验三同心拉杆实验 (8)一、实验目的 (8)二、实验原理 (8)三、实验步骤 (9)四、实验记录表格 (9)实验四:偏心拉杆实验 (10)一、实验目的 (10)二、实验原理 (10)三、实验步骤 (12)四、实验结果处理 (12)实验五典型桁架结构静载实验 (14)一、实验目的 (14)二、实验原理 (14)三、实验操作步骤简介 (15)四、实验记录 (16)实验六混凝土无损检测实验 (18)一、实验目的 (18)二、实验仪器 (18)三、试验方法及步骤 (18)四、实验报告 (18)五、思考题 (18)实验一 等强度梁实验一、实验目的:1、学习应用应变片组桥,检测应力的方法2、验证变截面等强度实验3、掌握用等强度梁标定灵敏度的方法4、学习静态电阻应变仪的使用方法 二、实验原理1、电阻应变测量原理电阻应变测试方法是用电阻应变片测定构件的表面应变,再根据应变—应力关系(即电阻-应变效应)确定构件表面应力状态的一种实验应力分析方法。
这种方法是以粘贴在被测构件表面上的电阻应变片作为传感元件,当构件变形时,电阻应变片的电阻值将发生相应的变化,利用电阻应变仪将此电阻值的变化测定出来,并换算成应变值或输出与此应变值成正比的电压(或电流)信号,由记录仪记录下来,就可得到所测定的应变或应力。
Central South University结构力学实验报告学院 :班级 :姓名 :学号 :导师 :目录一、《结构力学实验》指导书 (4)1.1、学时与学分: (4)1.2、实验教材: (4)1.3、实验课的任务、性质与目的: (4)1.4、实验项目名称: (4)1.5、仪器设备: (4)1.6、实验方式与基本要求: (4)1.7、实验报告编写说明与要求: (5)二、实验任务书 (6)2.1、实验资料 (6)2.2、实验内容与要求 (6)2.3、实验名称: (8)2.4、实验目的与原理: (8)三、实验步聚 (10)3.1、确定单榀平面刚架KJ—7的计算单元即负荷范围如图三所示: (10)3.2、选取平面刚架KJ—7的计算简图如图四所示: (11)3.3、荷载计算: (11)四、上机操作 (15)4.1 绘制KJ-7的刚架图 (15)4.2 出图 (16)4.3 后期处理 (16)五、输出电算实验数据 (17)六、分析实验结果与总结 (79)一、《结构力学实验》指导书1.1、学时与学分:实验学时:6 ;实验学分:0.51.2、实验教材:1.)《结构力学》周竞欧主编同济大学出版社2.)《结构力学实验》指导书蒋青青编3.)《PK用户手册及技术条件》中国建筑科学研究院PKPM CAD工程部1.3、实验课的任务、性质与目的:实验教学是理论联系实际、培养学生实验技能和实践能力的重要教学环节。
根据城市地下空间工程专业本科培养方案和教学计划安排,结构力学是一门与工程设计密切相关的重要学科,《结构力学实验》课为三性实验(综合性、设计性、研究性)。
通过该实验课的教学,要求学生掌握结构力学的手工计算方法和电算方法,使学生熟悉结构力学电算的基本原理;正确分析结构的传力途径和准确计算作用在结构上的荷载;学会使用结构CAD系列软件PKPM中的PK计算软件来分析平面杆件结构内力和位移的实际操作步骤和方法;了解结构力学在地下空间工程中的用途,培养学生综合运用所学理论知识解决地下结构实际工程问题的动手技能和初步具备设计能力,为今后学习《混凝土结构》、《地下建筑结构》等专业课程打下一定的基础。
《结构试验》实验指导书陈友兰编土木工程学院结构实验室二O一二年十月教学实验纪律1.实验前应预习,没有预习者不准参加实验。
对于设计性实验项目,实验方案需经教师检查认可方可参加实验。
2.实验时,需带实验指导书及相关资料,遵守操作规程、爱护仪器设备,严肃认真,积极动手。
对不严肃认真,违规操作不接受教育者不得继续进行实验。
3.实验完毕,应将实验数据交教师审查,教师认可后,方可结束实验,并整理实验场地。
4.按规定或预约的时间参加试验,不得迟到或早退,注意人身安全,与当次实验无关的仪器、设备不准触动。
5.保持实验环境的安静、整洁、不准吸烟、不得随便扔废纸、吐痰。
6.按规定的时间交出实验方案和实验报告。
7.未参加实验、不交实验报告及实验报告经更正仍不合格者,不得参加本课程的考核。
目录实验一静态电阻应变仪单点接桥练习 (4)实验二简支钢桁梁静载试验 (7)实验三钢筋混凝土简支梁静载试验 (13)实验四测定结构动力特性与动力反应 (16)实验五钢筋混凝土结构无损检测 (18)实验六电阻应变片的粘贴及防潮技术 (27)附录一DH3818静态应变测试仪 (30)附录二DH5937动态应变仪 (34)附录三DJUS—05非金属超声波仪 (38)附录四DJGW-2A钢筋位置测定仪 (53)实验一静态电阻应变仪单点接桥练习一、实验目的1.了解电阻应变片、电阻应变仪、百分表的构造。
2.通过等强度梁的加载实验,掌握电阻应变片、电阻应变仪、百分表的使用方法及相应的数据处理方法。
二、仪器和设备1.dh3818静态电阻应变仪一台;2.等强度梁一套(附砝码4个)(梁板弾性模量E=1.21×105MPa);3.应变片:(1)工作片4枚,温度片1枚,已贴在梁板上,见布片图1-1,(2)技术指标:阻值R=120Ω,型号L×a=3mm×2mm ,灵敏系数K=2.12。
4.外径千分尺和游标卡尺各一把。
5.百分表及磁性表座三、实验要求1.根据电桥的加减特性公式和图1-1的应变片编号,设计输出正应变值和负应变值的半桥温度片补偿、半桥工作片互为补偿和全桥工作片互为补偿的接线图(即在图1-2各接线方案图中直接标出各桥臂所接入应变片的编号)。
结构力学实验大纲与实验指导书实验班级:09土木工程各班指导教师:郭卫青2012年2月结构力学实验大纲一、实验目的1、理解结构力学求解器的算法原理、理解平面刚架静力分析程序设计步骤2、掌握使用求解器编制数值输入程序,通过结构力学上机实验合理输入平面结构的数据与变量,并掌握进行力学求解的方法二、实验大纲1、认真学习使用结构力学求解器输入平面结构及其命令格式。
通过学习与上机操作,掌握使用结构力学求解器输入平面结构及其命令格式2、通过学习与上机操作,掌握使用结构力学求解器对指定平面体系进行几何构造分析的基本方法3、通过学习与上机操掌握,能对某平面框架结构进行编程和数据输入,使用结构力学求解器求解位移与内力4、按以上要求独自拟写二份实验报告;编制结构力学求解器输入平面结构数据输入程序,对某平面框架结构进行编程和数据输入上机实验指导书一、结构力学求解器数值输入程序的编制与输入:1、打开结构力学求解器,建立新文件2、对输入图示指定平面结构进行文件编号,建立“保存”路径3、对平面结构划分结点与单元,建立结构的整体坐标系与局部坐标系后,进行平面结构的数值程序的编制与输入4、title,数值输入B5、结点,1,0,06、结点,2,0,17、结点,3,1,18、结点,4,1,09、结点,5,1,210、结点,6,2.5,011、结点,7,2.5,2.512、单元,1,2,1,1,0,1,1,113、单元,2,3,1,1,1,1,1,014、单元,4,3,1,1,0,1,1,115、单元,3,5,1,1,1,1,1,116、单元,5,7,1,1,1,1,1,017、单元,6,7,1,1,1,1,1,018、结点支承,6,6,0,0,0,019、结点支承,4,4,0,0,020、结点支承,1,4,0,0,021、单元荷载,1,3,1,0,1,9022、单元荷载,2,1,10,1/2,9023、单元荷载,4,3,2,0,1,9024、单元荷载,5,3,1,0,1,9025、单元材料性质,1,6,-1,1,1,10,-126、自振频率参数,10,1,0.000527、屈曲荷载参数,5,1,0.000528、极限荷载参数,0.00000529、“END”结束本次平面结构输入并予以“保存”30、运用结构力学求解器求解平面体系的几何构造分析31、对已输入平面结构进行内力与位移求解与计算32、运用结构力学求解器求解位移和内力后,对一个平面结构手绘出其结构的内力图(M、Fs、Fn33、对以上结构进行输入与求解,演示给指导老师,进行评分弯矩图M(单位:KNM7 -1.35 (5 0.23 0.03 5 (4 0.47 (6 3.83 0.67 2 3.83 (2 -6.17 (1 1.03 3 -6.17 0.35 (3 1.67 1 4 6 剪力图 FS(单位:KN)7 (5 -0.05 5 (4 -0.24 (6 -1.26 2 (2 0.67 3 (1 -3.83 (3 -6.41 1 4 6 轴力图 FN(单位:KN)二、运用结构力学求解器输入并求解图示平面框架结构: 20.00 2.00 20.00 5 EI=1 (4 EI=2 (6 6 EI=1 (5 10.00 4.00 EI=2 (2 10.00 10.00 3 EI=2 (1 4 EI=2 (3 1 2 1、TITLE,二层框架 2、结点,1,0,0 3、结点,2,6,0 4、结点,3,0,3 5、结点,4,6,3 6、结点,5,0,6 7、结点,6,6,6 8、单元,1,3,1,1,1,1,1,1 9、单元,3,4,1,1,1,1,1,1 10、 11、12、 13、单元,2,4,1,1,1,1,1,1 单元,3,5,1,1,1,1,1,1 单元,4,6,1,1,1,1,1,1 单元,5,6,1,1,1,1,1,114、 15、 16、 17、 18、 19、 20、 21、 22、 23、 24、 25、 26、 27、结点支承,1,6,0,0,0,0 结点支承,2,6,0,0,0,0 结点荷载,3,1,10,0 结点荷载,5,1,20,0 单元荷载,6,1,20,1/2,90 单元荷载,2,1,10,1/3,90 单元荷载,2,1,10,2/3,90 单元荷载,2,3,4,0,1,90 单元荷载,6,3,2,0,1,90 单元材料性质,1,3,-1,2,0,0,-1 单元材料性质,4,5,-1,1,0,0,-1 单元材料性质,2,2,-1,2,0,0,-1 单元材料性质,6,6,-1,2,0,0,-1 END 三、通过学习与上机操作,能对某平面框架结构进行编程和数据输入,使用结构力学求解器求解平面框架结构的位移与内力并将上述求解与计算过程进行演示,由指导教师给予评分;要求独立完成填写二份实验报告,不得抄袭。
《结构力学》结构仿真试验指导书仿真试验包含三个试验内容1、桁架仿真计算2、连续梁仿真计算3、刚架仿真计算1. 桁架结构概述通过下面的例题,比较内部1次超静定桁架和内、外部1次超静定桁架两种结构在制作误差产生的荷载和集中力作用时结构的效应。
内部1次超静制作误差5mm内、外部1次超静制作误差5mm图 1.1 分析模型材料钢材类型 : Grade3截面数据 : 箱形截面 300×300×12 mm荷载1. 节点集中荷载 : 50 tonf2. 制作误差 : 5 mm →预张力荷载(141.75 tonf)P = Kδ = EA/L x δ = 2.1 x 107 x 0.0135 / 10 x 0.005 = 141.75 tonf设定基本环境打开新文件以‘桁架分析.mgb’为名存档。
设定长度单位为‘m’, 力单位为‘tonf’。
文件/ 新文件文件/ 保存( 桁架分析 )工具 / 单位体系长度 > m ; 力> tonf ↵图 1.2 设定单位体系设定结构类型为 X-Z 平面。
模型/ 结构类型结构类型 > X-Z 平面↵定义材料以及截面构成桁架结构的材料选择Grade3(中国标准),截面以用户定义的方式输入。
模型 / 特性/ 材料设计类型 > 钢材规范 > GB(S) ; 数据库 > Grade3↵模型 / 特性 / 截面数据库/用户截面号( 1 ) ; 形状 > 箱形截面 ;名称(300x300x12 ) ; 用户(如图2.4输入数据)↵图1.3定义材料图 1.4 定义截面建立节点和单元首先建立形成下弦构件的节点。
正面捕捉点 (关) 捕捉轴线 (关)捕捉节点 (开) 捕捉单元(开) 自动对齐(开)模型 / 节点/ 建立节点坐标系 (x , y, z ) ( 0, 0, 0 )图 1.5 建立节点用扩展单元功能建立桁架下弦。
单元类型为桁架单元。
《结构力学》实验课程结构数值仿真实验实验教学指导书土木工程学院结构实验中心《结构力学》结构仿真实验指导书1.实验内容对《结构力学》课程中静定结构、超静定结构的内力、位移计算和结构影响线的基础上,采用结构数值的计算方法,通过计算软件完成同一结构的仿真分析,并将两种计算结果进行对比,找到数值分析方法和《结构力学》基本求解方法的差异,并对电算原理进行初探性学习。
2.实验目的1)锻炼学生计算分析能力,激发学生的学习兴趣;2)通过仿真试验可拓展专业课的教学空间,激发学生学习兴趣,增加教与学的互动性,使学生更多地了解复杂结构的试验过程,从而更深刻地理解所学《结构力学》课程内容。
3)通过数值仿真计算和《结构力学》中解析法(力法、位移法等),验证所学结构力学方法的正确性;4)对电算原理及有限元理论有初步认识,并开始初探性学习;3.实验要求计算机,安装有MIDAS/civil等有限元计算软件。
预习指导书和数值计算仿真过程录像。
二、实验指导内容每个学生必须掌握的主要内容有:1、连续梁结构仿真分析;2、桁架结构仿真分析;3、框架结构仿真分析;4、影响线及内力包络图分析。
三、实验报告要求1、每人一个题目,完成结构的《结构力学》的手算计算,手算计算需要详细,要求手写在实验报告之中;2、在完成上述手算工作后,进行结构数值仿真计算,描述重要操作过程;3、结构数值仿真计算结果打印在实验报告之中;4、将结构数值仿真计算结果与《结构力学》手算结果进行对照,误差分析;初级课程: 连续梁分析概述比较连续梁和多跨静定梁受均布荷载和温度荷载(上下面的温差)时的反力、位移、内力。
3跨连续两次超静定3跨静定3跨连续1次超静定图 1.1 分析模型➢材料钢材: Grade3➢截面数值 : 箱形截面 400×200×12 mm➢荷载1. 均布荷载 : 1.0 tonf/m2. 温度荷载 : ΔT = 5 ℃ (上下面的温度差)设定基本环境打开新文件,以‘连续梁分析.mgb’为名存档。
实验指导书---《结构力学》编者 XX1 平面结构的输入一个平面结构体系主要有结点定义、单元定义、约束定义。
欲输入一个结构体系,首先建立一个新文件,然后输入命令。
在求解器中输入命令有两种方法:利用“命令”菜单中的子菜单,打开相应的对话框,在对话框中根据提示和选项输入命令;在命令中直接键入命令行。
第二种方法要求用户对命令格式相当熟悉,因此下面主要介绍如何应用“命令”菜单输入平面结构体系。
1. 结点的输入和定义打开“命令”菜单下的子菜单“结点”在结点对话框中输入单元码及坐标,单击“应用”在观览器中显示结点将命令自然写在文档上利用上述步骤,连续输入所需的结点,完成输入后,单击“关闭”按钮,关闭结点对话框。
2. 单元的定义打开“命令”菜单下的子菜单“单元”选择单元端点的连接方式,单击“应用”在观览器中显示单元将命令自然写在文档上利用上述步骤,连续输入所需的单元,完成输入后,单击“关闭”按钮,关闭单元对话框。
若要预览;可以单击“预览”。
修改时可以修改命令。
3. 结点支座的定义打开“命令”菜单下的子菜单“位移约束”选择结点码、支座类型等,单击“应用”在观览器中显示支座将命令自动写在文档上利用上述步骤,连续输入所需的结点支座,完成输入后,单击“关闭”按钮,关闭支座约束对话框。
若要预览,可以单击“预览”。
修改时可以修改命令。
最后形成所需的平面几何体系。
下面讨论如何利用求解器进行几何组成分析。
2 用求解器求解几何构造分析对于几何构造分析,求解器具有两种求解功能。
1. 自动求解打开“求解”菜单下的“几何组成”显示几何组成分析结果利用自动求解:可以判断几何可变还是几何不变;对于可变体系,给出体系的自由度,指出是常变体系还是瞬变体系,并静态或动画显示机构运动模态;若体系有多余的约束,给出多余约束的数目。
2. 智能求解打开“求解”菜单下的“几何构造”,显示几何组成分析对话框平面体系图形3.用求解器计算结构的影响线利用《结构力学求解器》可以求解任意结构的任意单元中任意截面的内力影响线,单位荷载可以是单位竖向力、水平力、单位力矩;内力可以是弯矩、剪力或轴力。
结构⼒学实验指导与报告(2015.12)重点讲义资料《结构⼒学》实验指导与报告姓名:学号:班级:西南交通⼤学峨眉校区基础课部应⽤⼒学教研室2015年12⽉学⽣实验须知1、⽹上需提前预约选课;2、每⼈⼀份实验指导及报告;3、实验前需预习相关实验内容,并积极思考实验指导后⾯的预习思考题;4、提前5分钟到实验室签到;5、需提供⼀份完整的实验数据供⽼师签字认可;6、实验完毕整理好实验场地,并协助打扫实验室房间卫⽣;7、⼀周时间内上交实验报告。
第⼀部分结构⼒学实验指导实验项⽬及内容实验⼀三铰拱截⾯内⼒及位移测定实验实验⼆超静定封闭框架结构内⼒及位移测定实验实验⼀三铰拱截⾯内⼒及位移测定实验⼀、实验⽬的1、了解三铰拱装置的构造;2、测定三铰拱指定截⾯的内⼒及位移;3、计算内⼒及位移的理论值,并与实验值相⽐较,计算相对误差。
⼆、实验仪器及设备三铰拱、加⼒装置、分析系统、百分表等三、实验原理1、三铰拱装置主要参数拱轴线半径R=200mm ,截⾯20.0×4.0mm 2;材料弹性模量E=210GPa ;应变⽚电阻值为120Ω,灵敏系数Ks=2.14;最⼤设计荷载P=400N ;⾃重:3kg 。
2、实验安装将左右⽀座⽤螺钉与底板固定,插上左右⽀座及中间铰处的销钉,形成⼀个三铰拱结构。
3、实验值测量在指定截⾯处,内外表⾯各粘贴⼀⽚应变⽚。
⽤四分之⼀桥接法(另接温度补偿⽚),分别测量出截⾯内外侧的应变内ε和外ε,如图1所⽰。
图1 内外应变分离图则弯矩M 对应的应变M ε与轴向⼒N 对应的应变N ε分别为:2-外内εεε=M ; 2N 外内εεε+=于是 M EW M ε?=; N EA N ε?=4、理论值计算先计算出⽀座反⼒,根据各测点坐标可直接计算出指定截⾯上的弯矩、轴⼒及剪⼒值。
转⾓位移计算提⽰:单位荷载法。
四、实验步骤1、安装三铰拱装置;2、调整加⼒装置及测试分析系统;3、连接各测点导线及安装百分表;4、给三铰拱分级加载( P=100N),并记录各测点读数;5、计算截⾯内⼒(弯矩及轴⼒)及转⾓的理论值、实验值及相对误差。
《结构力学》课程上机实验指导书一、课程基本信息课程代码:06118 课程名称:结构力学课程英文名称;Mechanics of Structure课程所属单位(院(系)、教研室):土木工程与建筑学院课程面向专业:土木工程课程类型:(填写必修课或选修课):必修课先修课程:理论力学,材料力学学分:5.5 总学时:88 (其中理论学时:78 上机学时:10)二、上机实验目的运用清华大学土木系所编制的计算机辅助分析计算软件《结构力学求解器(SM Solver for Windows)》,进行平面结构(体系)的几何构造分析、影响线绘制、静定结构与超静定结构的内力和变形计算。
目的是通过上机实验的教学,使学生加深对课堂讲授内容的理解,熟悉结构力学计算机软件的操作环境和使用方法,掌握结构力学计算机软件的特点、功能,具备运用结构力学计算机软件进行力学分析、计算的基本能力。
三、上机实验要求1.熟悉《结构力学求解器(SM Solver for Windows)》的操作平台何使用方法,熟悉该软件的一些基本命令的命令代码。
2.每次上机实验之前,必须预习实验指导书中相关的内容,了解本次实验的任务和要求。
复习与本实验有关的理论知识,熟悉问题的计算方法和求解步骤。
3.按预约实验时间准时进入计算机房,不得无故迟到或缺席。
4.独立完成每次上机实验的计算任务,并对计算结果进行定量校核或定性判断。
实验任务中的自选题按相应的实验内容自己确定。
5.独立完成上机实验报告,实验报告要求用word文档撰写并打印,按时上交。
四、《SM Solver for Windows》的使用说明《SM Solver for Windows》是一个面向教师、学生以及工程技术人员的计算机辅助分析计算软件,该软件界面方便友好、内容体系完整、功能完备通用,使用过程中可随时调用联机帮助而获得有关的说明和帮助信息。
1.软件安装在Windows环境下运行光盘上的SMSetup.exe。
城市建设学院结构检测实验报告实验名称:__________________________________________________学生姓名:__________________________________________________学生学号:__________________________________________________专业班级:__________________________________________________指导老师:__________________________________________________完成时间:__________________________________________________目录试验一电阻应变片的粘贴技术试验二静态电阻应变仪器操作试验试验三位移传感器标定试验试验四压力传感器标定试验实验五简支钢桁架非破坏静载试验实验六回弹法检测砼抗压强度试验实验七:变时基锤击法简支梁模态测试实验八:连续弹性体悬臂梁模态测试实验九:连续弹性体等强度梁模态测试实验十鱼腹式钢梁非破坏静载试验成绩综合评定注意事项:1、按实验报告要求认真做好实验前预习准备。
2、在实验过程中严格按指导老师和实习指导书要求,结合相关参考教材内容做好实验,并准确记录相关数据。
3、按实验报告要求完成实验报告,并提出有结论性分析。
武汉科技大学城建学院土木系结构实验室试验一电阻应变片的粘贴技术日期______________ 第______周、星期____________、第_____________ 节课、地点、____________组员名单_________________ 指导老师________________电阻应变粘贴技术电阻应变测量是结构试验中很重要的手段,是本门课程实验的重点内容,其中电阻应变片的粘贴质量是保证应变测试质量的主要因素,电阻应变粘贴技术是结构试验技术人员应掌握的一项技术,只有掌握好电阻应变粘贴过程中的各个环节及其技术,才能有效地保证试验质量,才能处理好试验过程中遇到的技术问题一、试验目的1、掌握电阻应变片的选用原则和方法。
结构力学实验指导书一、课程性质和任务结构力学实验课程是《结构力学》课程的重要实践教学环节,是由基础理论过度到专业实践的重要基础课程。
通过该课程的学习,要求学生对结构构件的力学特性有明确的认识,熟悉基本概念、必要的基础知识,具备一定的分析能力和初步的实验能力。
二、教学目的及要求通过该实验课程,使学生亲自动手操作,以达到熟悉仪器、验证和巩固一般结构性能的过程。
要求学生掌握梁、刚架、桁架等结构的受力特点。
三、实验内容:结构模型制作1、制作模型材料:A0标准绘图纸、普通胶水和一般针线三种材料,若超出范围算不合格模型。
2、实验内容:结构模型设计和制作。
模型设计包括模型材料及连接试验、模型设计计算书;模型制作需参赛者提前制作,比赛时带成品进行现场加载试验。
3、作品要求:作品应力求有创造性,贴近实际,结构合理,制作精巧。
完整的作品包括以下部分:①模型设计说明书。
a、模型设计说明书封面;b、方案的构思、可行性分析;c、模型三面透视图、效果图;d、结构制作图,包括主要构件、结点详图,并注明详细尺寸、材料。
②结构模型(实物)。
模型制作需符合设计制作要求并与说明书一致,如修改模型,要求同时修改说明书。
4、模型制作工具美工刀、剪刀,铅笔,60cm直尺﹑三角尺﹑圆规,大头针﹑大头钉若干(需参赛者自行准备)5、模型技术要求:(1)模型设计所需信息①、模型加载台不提供水平力限制,加载台的支点(中心)跨径为700mm,加载台支点平面离地面净空可调节,最小净空1200mm,最大净空1500mm;②、模型长度不小于100mm,模型横向宽度满足加载要求即可;③、模型加载点的标高不能低于支承点平面标高。
(2)模型设计要求①、各参赛队自由选择结构模型;②、提供制作的相关结构模型的设计书,设计书提交后不得再予更改;③、结构模型计算跨径为700mm(支点跨径),宽度不超过200mm,高度限制为150mm—300mm;④、凡经评委现场检验认定,参赛模型用材超出指定材料,一律取消比赛资格。
《结构力学》上机实验指导
为使学生切实掌握结构分析程序设计的基本理论、基本方法和常用技巧,采用原理、程序、上机实习相结合的方式进行教学,有利于培养学生的动手能力和创新能力。
二、Visual Fortran上机操作步骤
1、建立数据文件。
2、启动V. FOR
开始→程序→Compaq visual fortran6.6 Developer studio
3、建立工程文件
File→new→project→fortran console aplication Project name: PFL Location: E:\PFL
4、打开源文件并插入工程
File→open→PFL
在文件空白处右击Insert file project→PFL
说明:源文件放在“网上邻居”→proxy→cywjian
5、编辑链接工程文件形成目标文件
Build→Build all
6、运行目标文件
按提示输入数据文件名和结果文件名。
7、看结果文件
直接点击结果文件名。
8、绘制结构的内力图
三、关于程序调试的基本步骤和方法,见教材第十一章“程序调试”。
结构力学实验报告结构力学实验报告一、引言结构力学是工程学科中的重要分支,研究物体在受力作用下的变形和破坏规律。
本实验旨在通过实验手段,研究材料的力学性质,探讨结构力学的基本原理。
二、实验目的1. 了解力学性质测试的基本原理和方法;2. 掌握常用的结构力学实验仪器的使用方法;3. 分析和评价材料的力学性能。
三、实验材料与仪器1. 实验材料:选用了常见的金属材料,如铝合金和钢材等;2. 实验仪器:拉伸试验机、压缩试验机、扭转试验机等。
四、实验步骤1. 拉伸试验:将铝合金和钢材试样固定在拉伸试验机上,逐渐增大载荷直至试样断裂,记录拉伸过程中的载荷和变形数据。
2. 压缩试验:将铝合金和钢材试样放置在压缩试验机中,逐渐增加载荷直至试样破坏,记录压缩过程中的载荷和变形数据。
3. 扭转试验:将铝合金和钢材试样装入扭转试验机,施加扭矩,记录扭转过程中的载荷和变形数据。
五、实验结果与分析1. 拉伸试验结果:根据实验数据绘制应力-应变曲线,分析试样的屈服点、极限强度和断裂点等力学性能指标。
2. 压缩试验结果:根据实验数据绘制应力-应变曲线,分析试样的屈服点、极限强度和破坏形态等力学性能指标。
3. 扭转试验结果:根据实验数据绘制扭转力矩-扭转角度曲线,分析试样的扭转刚度和破坏形态等力学性能指标。
六、实验讨论1. 对比不同材料的实验结果,分析其力学性能的差异;2. 探讨不同实验方法对材料性能的影响;3. 分析实验结果与理论计算值的差异,并探讨可能的原因。
七、结论通过对不同材料进行拉伸、压缩和扭转试验,我们得到了它们的力学性能数据,并进行了分析和讨论。
实验结果表明,不同材料在受力作用下表现出不同的变形和破坏行为,力学性能也有所差异。
本实验为我们深入了解结构力学提供了实际的数据支持,并为工程设计和材料选用提供了参考依据。
八、实验总结通过本次实验,我们掌握了结构力学实验的基本原理和方法,熟悉了常用的结构力学实验仪器的使用。
实验过程中,我们还发现了一些问题和不足之处,例如实验数据的测量误差和试样制备的不均匀性等。
结构力学实验指导书(土木、力学等专业)DASP软件上海大学力学系2009 - 3实验一刚架(桁架)多点应力应变测量一、实验目的直观地了解钢架、桁架、多杆系、超静定、装配应力模拟等系统的实际工作状况,掌握实验应力分析的方法,提高工程应用的能力,并能自行设计实验方案并实施实验,从而达到掌握力学实验的基本原理与基本操作方法,提高综合分析问题与解决问题的能力。
二、实验装置及介绍1.刚架(桁架)多功能组合试验台(拱式和三角式,见图1-1)。
2.DH3818静态电阻应变仪、GGD-B载荷显示器、计算机(参见图1-2)。
3.电阻应变计安装用材料及工具。
本实验装置“刚架(桁架)多功能组合试验台”(拱式和三角式),设计成钢架和桁架二者可转换的结构,使学生通过实验能直观地了解这二种结构的差别和受力状态的不同。
利用本实验装置可以进行包括钢架静态应力分析系统、桁架静应力分析系统、不同支撑的钢架(桁架)应力分析系统、多杆系应力分析系统、超静定系统、装配应力模拟系统等多个力学实验的项目。
数据处理部分采用国内先进的计算机多点自动数据采集与分析系统。
此实验装置能根据学生的教学需要将各种实验内容分成几个相互独立的实验,也可将其组合成多种受力状态的综合性实验。
(a) 拱式刚架(b) 三角式刚架图1-1 刚架(桁架)多功能组合试验装置图1-2 多功能组合测试系统(a)(b) (c) ((b)(b)(c)图1-3 刚架(桁架)的正视图上部(a)、节点局部(b)和侧视图(c)三、实验原理刚架及桁架是工程上最常见的结构之一,刚架及桁架模拟实验装置的结构形式如图1-15-3(a)所示,其节点局部如图1-15-3(b)所示,调节螺栓可以实现刚架和桁架结构的转换。
刚架(桁架)的侧视图如图1-15-3(c)所示,调节下部的螺栓可以改变刚架(桁架)的支撑条件,同时侧面结构还具有超静定系统、装配应力模拟等实验功能。
四、实验方法及步骤1.确定试验方案:根据需要确定要做的试验内容,进行刚架或桁架结构的组合,并设置边界条件。
2.选择并确定需要测量的位置,测量尺寸和角度。
3.按照电阻应变计的粘贴工艺将电阻应变计安装在被测点上,选取合适的桥路组合。
4.连接并调试电阻应变仪:打开DH3818静态测试系统控制软件,软件的操作界面如图1-15-4所示,系统自动由“手动控制”状态切换到“自动控制”;查找机箱:选择合适的串行口COM1或COM2。
5.平衡操作:输入自定义文件名,单击“平衡”按钮。
若需要显示平衡结果,点击“显示平衡结果”选框;若存在不平衡点,在“未平衡测点数”下拉式列表框中显示不平衡点,找出不平衡原因。
6.进行参数设置(具体操作见仪器使用说明书),参数设置的弹出框如图1-15-5所示;选择采样方式:单次采样或定时采样。
7.打开GGD-B载荷显示器,调零;转动手柄等差加载,应变仪记录实验数据。
8.整理试验数据,并与有限元的计算结果进行比较,分析误差原因。
图1-4 DH3818静态测试系统软件的操作界面图1-5 参数设置的弹出框五、主要实验内容1.弹性支撑条件下的刚架、桁架应力分析。
2.钢架结构、桁架结构应力分析。
3.结构装配应力实验。
4.多杆系、复合材料杆系组合实验。
5.超静定结构实验。
6.空间力系、复杂应力状态下的应力测试实验。
7.多点巡检应力测量。
实验二曲梁与拱的应力实验一、实验目的1.测量曲梁与两铰拱结构的轴向应变与应力。
2.由实验结果算出结构的轴力和弯矩,并与理论值比较,分析曲梁和拱结构的受力特点。
二、实验设备多功能压杆试验台、曲梁与拱装置、应变仪、游标卡尺、直尺等图2-1 实验装置简图图2-2 截面应力分布三、实验装置与实验原理实验装置如图16-1所示。
试件为弹簧钢制成的矩形截面曲杆,圆心角为120o,拱顶有承压座,两侧拱腰的30 o截面处对称地贴有电阻应变片,拱角两端通过辊轴压在两个铰支座上,可产生微小的转动。
铰支座置于方形钢管制成的底梁上,其两端装有止推座,调整推力顶丝,可改变支座的约束形式。
实验时,将本装置置于压杆试验台的底版正中,装上传力挺杆,调整好杆长,匀速、缓慢地转动施力旋钮,并通过力传感器即可进行加载实验, 构件的变形由电阻应变片和应变仪测得,并通过应力分布规律导出横截面上的轴力和弯矩。
在实验中,通过改变拱址部分的约束条件,可分别完成简支曲梁、二铰拱和无铰拱的实验。
1.二铰拱实验(1)松开蝶形螺母和锁定螺丝,检查支座安装是否妥当,推力顶丝是否顶紧。
(2)安装传力顶杆,保证有足够的行程,并调节好杆长,使初始时顶杆与承载座和滚珠座之间有良好的接触但又基本不受力。
(3)电路连接。
(4)应变仪调整。
(5)正式实验之前,先预压几次,观察试件的变形形式并检验仪器工作是否正常。
(6)分级缓慢加载,并记录各级荷载所对应的应变值。
2.曲梁实验拆除两端的水平约束,在铰支座下放好减摩垫片,实验程序同二铰拱。
五、数据处理和实验结果分析(1)记录各级荷载作用下的应变值。
(2)根据实验结果,求出所测截面上的轴力和弯矩,并与理论值比较。
(3)比较曲梁和拱结构的应力和内力,并分析其原因。
实验三:变时基锤击法简支梁模态测试一、实验目的1.学习模态分析原理;2.学会模态测试方法;3.学习变时基的原理和应用。
二、实验仪器安装示意图DASP软件图3-1 简支梁模态分析仪器连接示意图1.模态分析方法及其应用模态分析方法是把复杂的实际结构简化成模态模型,来进行系统的参数识别(系统识别),从而大大地简化了系统的数学运算。
通过实验测得实际响应来寻示相应的模型或调整预想的模型参数,使其成为实际结构的最佳描述。
主要应用有:用于振动测量和结构动力学分析。
可测得比较精确的固有频率、模态振型、模态阻尼、模态质量和模态刚度。
可用模态试验结果去指导有限元理论模型的修正,使计算模型更趋完善和合理。
用来进行结构动力学修改、灵敏度分析和反问题的计算。
用来进行响应计算和载荷识别。
2.模态分析基本原理工程实际中的振动系统都是连续弹性体,其质量与刚度具有分布的性质,只有掌握无限多个点在每瞬时的运动情况,才能全面描述系统的振动。
因此,理论上它们都属于无限多自由度的系统,需要用连续模型才能加以描述。
但实际上不可能这样做,通常采用简化的方法,归结为有限个自由度的模型来进行分析,即将系统抽象为由一些集中质块和弹性元件组成的模型。
如果简化的系统模型中有n 个集中质量,一般它便是一个n 自由度的系统,需要n 个独立坐标来描述它们的运动,系统的运动方程是n 个二阶互相耦合(联立)的常微分方程。
模态分析是在承认实际结构可以运用所谓“模态模型”来描述其动态响应的条件下,通过实验数据的处理和分析,寻求其“模态参数”,是一种参数识别的方法。
模态分析的实质,是一种坐标转换。
其目的在于把原在物理坐标系统中描述的响应向量,放到所谓“模态坐标系统”中来描述。
这一坐标系统的每一个基向量恰是振动系统的一个特征向量。
也就是说在这个坐标下,振动方程是一组互无耦合的方程,分别描述振动系统的各阶振动形式,每个坐标均可单独求解,得到系统的某阶结构参数。
经离散化处理后,一个结构的动态特性可由N 阶矩阵微分方程描述:)(t f Kx x C xM =++ (1)式中)(t f 为N 维激振力向量;x 、x 、x分别为N 维位移、速度和加速度响应向量;M 、K 、C 分别为结构的质量、刚度和阻尼矩阵,通常为实对称N 阶矩阵。
设系统的初始状态为零,对方程式(1)两边进行拉普拉斯变换,可以得到以复数s 为变量的矩阵代数方程[])()(2s s s s F X K C M =++ (2)式中的矩阵[]K C M Z ++=s s s 2)( (3)反映了系统动态特性,称为系统动态矩阵或广义阻抗矩阵。
其逆阵[]12)(-++=KC M H s s s (4)称为广义导纳矩阵,也就是传递函数矩阵。
由式(2)可知)()()(s s s F H X = (5)在上式中令ωj s =,即可得到系统在频域中输出(响应向量)(ωX )和输入(激振向量)(ωF )的关系式)()()(ωωωF H X = (6)式中)(ωH 为频率响应函数矩阵。
)(ωH 矩阵中第i 行第j 列的元素)()()(ωωωj i ij F X H =(7)等于仅在j 坐标激振(其余坐标激振力为零)时,i 坐标响应与激振力之比。
在(3)式中令ωj s =,可得阻抗矩阵C M K Z ωωωj +-=)()(2(8)利用实对称矩阵的加权正交性,有⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡= r T m M ΦΦ ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡= rT k K ΦΦ 其中矩阵[]N φφφΦ,,,21 =称为振型矩阵,假设阻尼矩阵C 也满足振型正交性关系⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=r T c C ΦΦ 代入(8)式得到1ΦΦ)(--⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡= rT z ωZ (9) 式中 r r r r c j m k z ωω+-=)(2因此T r z ΦΦ)()(1⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡==- ωωZ H []∑=+-=Nr r r rrrjri ij j m 1222)()(ωωξωωωφφH (10)上式中,ωr rrk m 2=,ξωr r r r c m =2r m 、r k 分别称为第r 阶模态质量和模态刚度(又称为广义质量和广义刚度)。
r ω、r ξ和r φ分别称为第r 阶模态频率、模态阻尼比和模态振型。
不难发现,N 自由度系统的频率响应,等于N 个单自由度系统频率响应的线形叠加。
为了确定全部模态参数r ω、r ξ和r φ(r=1,2,…,N ),实际上只需测量频率响应矩阵的一列(对应一点激振,各点测量的)(ωH )或一行(对应依次各点激振,一点测量的T)(ωH )就够了。
试验模态分析或模态参数识别的任务就是由一定频段内的实测频率响应函数数据,确定系统的模态参数——模态频率r ω、模态阻尼比r ξ和振型TrN r r r ),,,(21φφφ =φ,r=1,2,…,n (n 为系统在测试频段内的模态数)。
3.模态分析方法和测试过程(1)激励方法为进行模态分析,首先要测得激振力及相应的响应信号,进行传递函数分析。
传递函数分析实质上就是机械导纳,i 和j 两点之间的传递函数表示在j 点作用单位力时,在i 点所引起的响应。
要得到i 和j 点之间的传递导纳,只要在j 点加一个频率为ω的正弦的力信号激振,而在i 点测量其引起的响应,就可得到计算传递函数曲线上的一个点。
如果ω是连续变化的,分别测得其相应的响应,就可以得到传递函数曲线。
然后建立结构模型,采用适当的方法进行模态拟合,得到各阶模态参数和相应的模态动画,形象地描述出系统的振动型态。
根据模态分析的原理,我们要测得传递函数矩阵中的任一行或任一列,由此可采用不同的测试方法。