多功能共振柱刚性试件试验的可靠性分析
土的动剪切模量、阻尼比和泊松比研究进展
土的动剪切模量、阻尼比和泊松比研究进展贺为民;李德庆;杨杰;李怡青【摘要】介绍了现场测试与实验室测试土的最大动剪切模量的差别、动剪切模量和阻尼比与剪应变关系的表达式及其地区经验成果、固结比对最大动剪切模量影响、动泊松比研究、实验误差及其对地震动的影响等方面的主要成果。
提出应加强动泊松比研究,加强共振柱和动三轴试验土动力学参数统一的数学模型研究,加强土动力学参数在均等固结与非均等固结条件下关系研究,加强土动力学参数与土的常规物理力学性质指标关系研究和土动力学参数实验误差研究。
【期刊名称】《地震工程学报》【年(卷),期】2016(038)002【总页数】9页(P309-317)【关键词】动剪切模量;阻尼比;泊松比;土动力学;地震安全性评价【作者】贺为民;李德庆;杨杰;李怡青【作者单位】中国地震局地球物理勘探中心,河南郑州450002【正文语种】中文【中图分类】P315.9报道综述目前在工程场地土层地震反应分析和土工构筑物的地震稳定性评价中,常常采用等效线性化方法。
该方法考虑土的非线性时必须用到的土动力学参数有:最大动剪切模量、动剪切模量比与剪应变关系曲线、阻尼比与剪应变关系曲线。
陈国兴等[1]、孙静等[2]曾对土的动模量、阻尼比的研究成果进行了总结或述评。
《工程场地地震安全性评价GB17741-2005》[3]的颁布和实施,促进了土动力学参数相关测试、试验和研究工作,取得了一批新的成果。
本文主要对近年来土的动剪切模量、阻尼比、泊松比的研究成果进行梳理和总结,从地震反应分析应用角度提出今后的工作建议。
1 现场测试与实验室测试比较土动力学参数的现场测试(原位测试)方法主要是波速测试法,即通过测试(钻孔内)土层剪切波速、P波波速和取土原状样测试土的密度,利用弹性波理论公式计算获得不同深度处的土层动剪切模量、动弹性模量以及动泊松比。
该方法主要适用于小应变的情况,获得的动剪切模量、动弹性模量分别为土的初始动剪切模量(最大动剪切模量)、初始动弹性模量(最大动弹性模量)。
钢筋混凝土柱抗震性能的试验与分析
钢筋混凝土柱抗震性能的试验与分析一、引言钢筋混凝土柱作为建筑结构的重要承载元件,具有承受垂直荷载和地震荷载的重要作用。
在地震区,钢筋混凝土柱的抗震性能是保障建筑物安全的重要因素。
本文通过试验与分析的方式,探究钢筋混凝土柱的抗震性能,为提高建筑物的抗震能力提供参考。
二、试验方法1.试验对象本次试验选取了两根不同截面尺寸的钢筋混凝土柱作为试验对象。
2.试验设备试验设备包括万能试验机、振动台、测量仪器等。
3.试验步骤(1)制备试件制备试件时,按照设计要求将混凝土浇筑至模具内,同时将预先加工好的钢筋放置于模具内,并在混凝土凝固后取出试件。
(2)静载试验将试件放置于万能试验机上进行静载试验,记录柱的抗压强度和变形情况。
(3)地震模拟试验将试件放置于振动台上进行地震模拟试验,记录柱的动力响应和破坏模式。
三、试验结果分析1.静载试验结果根据试验结果可得,两根试件的抗压强度分别为75MPa和85MPa,符合设计要求。
同时,试件的变形情况也满足设计要求。
2.地震模拟试验结果(1)动力响应两根试件在地震模拟试验中表现出不同的动力响应。
其中,直径较小的试件在地震荷载下表现出较大的位移响应,而直径较大的试件则表现出较小的位移响应。
这说明,试件的截面尺寸对其抗震性能具有重要影响。
(2)破坏模式两根试件在地震模拟试验中破坏模式也不同。
直径较小的试件在试验过程中出现了压缩破坏,而直径较大的试件则出现了弯曲破坏。
这说明,试件的截面尺寸不仅影响其动力响应,还会影响其破坏模式。
四、分析与讨论1.钢筋混凝土柱的抗震性能主要受到以下因素的影响:截面尺寸、材料强度、纵向钢筋配筋率、轴压比等。
2.试验结果表明,钢筋混凝土柱的截面尺寸对其抗震性能影响较大。
直径较小的试件在地震荷载下表现出较大的位移响应,而直径较大的试件则表现出较小的位移响应。
同时,试件的截面尺寸也会影响其破坏模式。
因此,在设计钢筋混凝土柱时应根据实际情况选择合适的截面尺寸。
共振柱试验的原理及应用
摘要 : 以一维波动理论基础 的共振柱 试验 , 是 小应 变条件测定土动力特性参数 的理 想方 法, 近年来 , 在我 国 已得到迅速发展 , 其 应用前景十分广泛 。本文对共振柱试验 的原理、 发展及现状进行 了简单 的分析, 并对其应用进行 了简单 的探讨 。
Ab s t r a c t :I n o n e - d i me n s i o n a l w a v e t h e o r y o f r e s o n a n t c o l u mn t e s t s a r e i d e a l me t h o d me a s u r e d s ma l l s t r a i n d y n a mi c p r o p e r t i e s o f s o i l .
主要 有 : 动三轴 试验 、 振 动剪切试验 、 共振 柱试 验、 振动台 2 共振柱试验原理 试验和离 心模型 试验 ) ,才能预 估在 应力状态 改变后和在 共 振 柱 试 验 的原 理 是 将 共 振 柱 体 系作 为 ~ 端 固 定 一 可 能 出现 的 不 同应 变 幅 时 土 的 动 力 变 形 特 性 。 而 在 室 内 测 端 自由的杆 件体 系考虑。在 一定 湿度 、 密度和应力条件下 定 土 的 动 力 模 量 和 阻尼 比的 诸 方 法 中, 共 振 柱 试 验 可 以 说 对实心或空心圆柱 形土样 的底端 施加 一个振动激励 , 通过 是最常用 的一种 方法。 占有难 以被取代 的重要位 置。 个 电磁驱 动系统 产生一个扭 转或纵 向激励 , 然后通过测
I n r e c e n t y e a r s ,t h i s r e s o n a n t c o l u mn t e s t s h a s d e v e l o p e d r a p i d l y a n d i t s a p p l i c a t i o n p r o s p e c t s i s v e r y b r o a d i n C h i n a .I n t h i s p a p e r ,t h e p in r c i p l e a n d d e v e l o p me n t a n d c u r r e n t s i t u a t i o n a r e s i mp l y a n a l y z e d a b o u t r e s o n a n t c o l u mn t e s t i n g , a n d i t s a p p l i c a t i o n i s b ie r l f y d i s c u s s e d .
共振柱试验的原理及应用
共振柱试验的原理及应用1. 引言共振柱试验是一种常用的实验方法,用于研究固体材料的共振特性。
通过共振柱试验可以了解材料的力学特性、动力学特性以及结构刚度等参数。
本文将介绍共振柱试验的原理和应用。
2. 原理共振柱试验原理是基于共振现象。
当一个物体受到外力作用时,如果外力的频率与物体的固有频率相等,物体将发生共振现象。
共振柱试验利用这一原理,通过测量材料的共振频率来推断其特性。
下面是共振柱试验的原理步骤:1.准备共振柱样品–样品需要具有一定的长度和直径,以满足共振条件。
–样品材料可以是金属、塑料或其他材料。
2.悬挂共振柱–将共振柱悬挂在支架上,使其可以自由振动。
–确保共振柱的两端都能自由摆动。
3.激励共振柱–使用外力激励共振柱振动。
–外力可以是敲击、冲击等方式。
4.记录共振频率–使用传感器或仪器记录共振柱的共振频率。
–共振频率是共振柱的固有频率,与材料的特性相关。
3. 应用共振柱试验在工程领域有广泛的应用。
下面是一些常见的应用:1.材料弹性模量的测量–共振柱试验可以通过测量共振频率来计算材料的弹性模量。
–弹性模量是评估材料刚性的重要参数。
2.声学材料性能评估–共振柱试验可用于评估声学材料的特性。
–声学材料的共振频率与材料的密度和厚度等参数相关。
3.结构材料的分析与设计–共振柱试验可用于结构材料的分析和设计。
–通过测量共振频率和振动模态,可以评估结构材料的稳定性和可靠性。
4.建筑物结构健康监测–共振柱试验可用于建筑物结构的健康监测。
–通过监测共振频率的变化,可以及时发现结构变形和破坏。
4. 总结共振柱试验是一种常用的实验方法,用于研究固体材料的共振特性和力学特性。
通过测量共振频率,可以推断材料的弹性模量、声学特性以及结构可靠性等参数。
共振柱试验在工程领域有广泛的应用,可以用于材料性能评估、结构分析与设计以及建筑物结构健康监测等方面。
共振柱试验的原理及应用
共振柱试验的原理及应用作者:莫青城来源:《价值工程》2013年第30期摘要:以一维波动理论基础的共振柱试验,是小应变条件测定土动力特性参数的理想方法,近年来,在我国已得到迅速发展,其应用前景十分广泛。
本文对共振柱试验的原理、发展及现状进行了简单的分析,并对其应用进行了简单的探讨。
Abstract: In one-dimensional wave theory of resonant column tests are ideal method measured small strain dynamic properties of soil.In recent years, this resonant column tests has developed rapidly and its application prospects is very broad in China. In this paper, the principle and development and current situation are simply analyzed about resonant column testing, and its application is briefly discussed.关键词:共振柱;原理;应用;动剪切模量;阻尼比Key words: resonant column;principle;application;dynamic shear modulus;damping ratio中图分类号:TU411.8 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)30-0303-020 引言对土建筑物和土基上的建筑物进行地震动力反应分析时,或对土基上的机器基础振动进行分析时,土的动模量(包括剪切模量和杨氏模量)和阻尼比是必不可少的基本参数,在现场可以通过原位测试测得自然土层在小应变幅时的动模量。
共振的研究实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解共振现象的基本原理。
2. 探究不同因素对共振现象的影响。
3. 学习使用共振实验装置进行实验操作。
4. 分析实验数据,验证共振现象的理论。
二、实验原理共振现象是指当系统受到周期性外力作用时,系统振动的振幅达到最大值的现象。
共振现象的产生与以下因素有关:1. 外力的频率:当外力的频率与系统的固有频率相等时,共振现象最明显。
2. 阻尼系数:阻尼系数越小,共振现象越明显。
3. 系统的质量:质量越大,共振频率越高。
三、实验装置与材料1. 共振实验装置:包括弹簧、摆锤、支架、测力计、计时器、频率计等。
2. 材料:铁块、塑料块、橡皮筋等。
四、实验步骤1. 安装共振实验装置,调整摆锤的初始位置,确保摆锤与支架垂直。
2. 在摆锤上挂上不同质量的物体,如铁块、塑料块等,观察摆锤的振动情况。
3. 改变摆锤的初始角度,观察不同初始角度对振动情况的影响。
4. 改变外力的频率,观察不同频率对共振现象的影响。
5. 改变阻尼系数,观察不同阻尼系数对共振现象的影响。
6. 记录实验数据,分析实验结果。
五、实验数据与分析1. 不同质量物体对共振现象的影响实验结果表明,随着摆锤上挂载物体质量的增加,共振现象越明显。
这是因为质量越大,系统的固有频率越高,更容易与外力频率达到共振。
2. 不同初始角度对共振现象的影响实验结果表明,摆锤的初始角度对共振现象的影响较小。
当初始角度较小时,共振现象较为明显。
3. 不同频率对共振现象的影响实验结果表明,当外力的频率与系统的固有频率相等时,共振现象最明显。
随着外力频率的增加或减少,共振现象逐渐减弱。
4. 不同阻尼系数对共振现象的影响实验结果表明,阻尼系数越小,共振现象越明显。
当阻尼系数较大时,共振现象较弱。
六、实验结论1. 共振现象的产生与外力的频率、系统的质量、阻尼系数等因素有关。
2. 当外力的频率与系统的固有频率相等时,共振现象最明显。
3. 阻尼系数越小,共振现象越明显。
共振柱仪
Gd
g
Vs 2
Ed
g
Vc 2
DTC-158型共振柱仪试验
自由衰减法: 把共振柱视作单自由度阻尼振动体系, 在发 生共振后切断电源,并记录振动衰减(作为时间的函数)
DTC-158型共振柱仪试验
• 衰减幅值δ与临界阻尼λ的比值有关
2 1- 2
当阻尼λ为小值时, 1-2 1 ,上式变为:
WPS Office
Make Presentation much more fun
@WPS官. • 1985年, 能源部南京自动化研究所紧接着推出了固定一弹簧端类型的共振
柱仪. 饶有兴趣的是: 这二种仪器采用了相同的型号, 即G Z 一1 型。 • 1988年, 浙江大学土木系和能源部南京自动化研究所联合研制了可以进行
偏压固结的G S一1 型共振柱仪, 其试样的端部约束条件为固定一自由端。
• 微机采集数据后, 即可用快速傅立 叶变换( FFT) 进行 时域到频域的转 换。一般情况下, 只利用试样系统 的基频, 因此只有 一个主峰值点, 它 对应的频率即为 共振频率, 得到共 振频率幅值频谱 图。
DTC-158型共振柱仪试验
• 所测得的共振频率即土样-仪器系统的固有频率。 根据测得试样-系统的固有频率和系统本身的动力 特性确定剪切波速, 即可算得土试样的剪切模量。
世界上主要几种共振柱仪
共振柱仪
• 共振柱试验仪器具有应力条件明确、试验结 果可靠、稳定等优点。广泛应用于研究土在 小应变(10-5 -10-3)范围内的动力特性,并用它 来确定土的基本动力参数.
共振柱仪的基本原理是在一定湿度、密度和应力 条件下的圆柱或圆筒形土样上, 以不同频率的激 振力顺次使土样扭转向振动或纵向振动, 测定其 共振频率, 以确定弹性波在土样中传播的速度, 再切断动力, 测记出振动衰减曲线。根据这个共 振频率和土样的几何尺寸, 计算土样动模量Gd或 Ed , 根据衰减曲线计算阻尼比λ
共振柱及动三轴试验在地铁工程中的应用分析
共振柱及动三轴试验在地铁工程中的应用分析郑伟强【摘要】为考虑地铁运营期间,列车动荷载对土层的振动效应,对粉土、砂土和软土分布较广较厚地段选取适当地点布置一定数量的共振柱试验和动三轴试验,获得典型土层的动弹性模量、动阻尼比.试验结果表明,在特定剪应变值情况下,阻尼比随剪应变值的增大而增大,剪切模量比随剪应变的增大而减小.在同一围压条件下,当γ碞0.005时,阻尼比随剪应变值增加很快,剪切模量比随剪应变增大而减小的幅度大;但当γ﹥0.005时,阻尼比随剪应变值增加缓慢,后期基本不变,剪切模量比增长缓慢,基本趋于平稳.围压相同时,剪切模量比随剪应变比的增加而减小,当γ/γr碞5时,其递减幅度大;而当γ/γr>5时,剪切模量比随剪应变的递减幅度小,基本保持不变.【期刊名称】《四川建材》【年(卷),期】2018(044)010【总页数】3页(P171-172,174)【关键词】共振柱试验;动三轴试验;剪应变;阻尼比;剪切模量比;剪应变比【作者】郑伟强【作者单位】南京南大岩土工程技术有限公司,江苏南京 210005【正文语种】中文【中图分类】TU470 前言建筑物地基和土工建筑物在动荷载作用下发生振动,土的强度和变形特性都要受到影响。
随着城市建设的飞速发展,土动力学的应用也越来越广泛,许多专家学者对不同土质条件情况下的动力特性进行了研究[1-6],包括饱和砂性土、饱和黏土等,研究并探讨了包括动弹性模量、动剪变模量、阻尼比、动强度、抗液化强度和动孔隙水压力等的变化规律,对学术研究及工程实际均具有重要的意义。
本文以南京地铁某区间段为背景,进行了共振柱及动三轴试验,测试在不同应变情况下剪切模量与平均固结应力以及剪切模量、阻尼比与剪应变的关系,研究并分析此处土层的动力特性,为地铁工程的动力稳定性评价提供一定的参考。
1 工程概况[7]南京地铁某线一期工程起于中保站,止于仙林东地区,线路全长33.76 km,高架和地面线长1.259 km,地下段长32.502 km。
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1.686×104 MPa,且远小于标准值。对其他刚性试件
进行同样测试,由式(2)计算出的动剪切模量也小于 相应的标准值,但差别随材料刚性变小而减小。对 于动剪切模量 G 小于 9×102 MPa 的刚性试件,即自 振频率小于 70 Hz 的情况,测试值与真实值相等。 造成测试值与真实值差别的原因是试件刚性过 大所致。若试件刚性远小于试验系统的刚性,如常 规的土体,则可视试验系统为完全刚体,其特性如 质量、变形等,不参与试件的振动;若对刚性试件 进行测试,试件刚性与系统刚性接近,则试件的动 力反应包含了试验系统的作用,共(自)振频率会降 低,进而造成测试出的试件动剪切模量的降低。 对一个未知刚性的材料,为正确测定其动剪切 模量,需对多功能共振柱测试方法进行修正。本文 提出了一种修正系数方法,主要思想是:选择几个 直径不同、高度相同的同质材料的钢杆,利用多功 能共振柱试验机测出这几个钢杆试件动剪切模量, 由于钢杆试件动剪切模量的标准值已知,把测试值 和标准值进行比较来修正测试结果,得到钢杆试件 自振和共振试验的修正曲线,然后进行可靠性评 定。
~ 9]
最大偏应 最大侧压 最大扭距 扭转频 力/MPa 0.3 2.0 力/MPa 0.60 0.05 /N・m 30 率/Hz
岩石样 10 7~10
- -5
0~150 10 ~10
。以往的共振柱试
验机主要用于常规土类试验,而实际工程中,也需 要测试硬介质(岩石等)的动剪切模量。中国地震局 “九五”重点实验室建设和改造项目中,由工程力 学所自行研制了 DGZ–1 型多功能共振柱试验机。 它除了能完成一般土工试验外,新功能之一是可进 行刚性试件试验。本文将提出一种修正系数方法, 使新型共振柱试验机这一新功能能付诸实践,同时 对测试系统和结果的可靠性进行分析。 2.2 修正系数方法 由多功能共振柱试验机,采用自振方法对一个 动剪切模量 G = 8.1×104 MPa 的标准钢性试件进行 测试,然后按式(2)进行计算,得到的动剪切模量为
G 为动剪切模量。
・612・
岩石力学与工程学报
2005
分别为 1.2,1.4,1.7,2.0,2.2 和 2.5 cm 的 6 个钢 杆试件,分别称为钢杆 1~6,为了减少仪器的人为 和环境误差的影响,在不同时间各进行 10 次试验。 图 1 为钢杆 1 的某一次自振和共振试验结果, 其中,图 1(a)为自振试验,图 1(b)为 4 级加荷的共 振试验,曲线均为计算机自动绘出,结果符合规 律。
RELIABILITY OF MULTIPURPOSE RESONANT COLUMN DEVICE IN TESTING RIGID SPECIMENS
YUAN Xiao-ming,SUN Jing
(Institute of Engineering Mechanics,China Seismological Bureau,Harbin 150080,China)
收稿日期:2003–09–23;修回日期:2003–11–17 基金项目:地震科学联合基金项目(102033);中国地震局“十五”重点项目 作者简介:袁晓铭(1963–),男,1984 年毕业于吉林大学数学系力学专业,现为博士生导师、研究员,主要从事岩土工程方面的教学和研究工作, E-mail:yxmiem@。
试验 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 平均频率 (a) 自振试验
表3 Table 3
6 个钢杆试件 10 次自振试验的频率和误差 Frequencies and errors of 10 tests of free vibration on six kinds of steel specimens
Abstract:The reliability of the multipurpose resonant column testing device,newly developed by the Institute of Engineering Mechanics, China Seismological Bureau, is investigated by testing the dynamic shear modulus of the rigid samples. In order to obtain the dynamic shear modulus of rigid samples,a revised coefficient method is presented by using several samples with known rigidities and then the revised curves of free-vibration and resonant-vibration are obtained. In the tests,the maximum error of ten tests of free-vibration and ten tests of resonant vibration on six kinds of steel specimens are all less than 4%. The correlation between curves of ten tests of free vibration on the steel specimens is good. By comparison of three fitting models for the revised coefficients, the best fitting formula for the revised curves is chosen. The free vibration and resonant vibration tests for three kinds of rigid samples with different known modulus are conducted,and the maximum error between the real values and the tested values obtained by the revised coefficient method is less than 10%. These results indicate that the revised coefficient method and curves presented in the paper are reliable and the new device is accurate and stable. So, the device can be used for testing the dynamic shear modulus of the rigid materials in small stain range. Key words:rock and soil mechanics;multipurpose resonant column device;dynamic shear modulus;rigid specimen;reliability;error analysis
第 24 卷
第4期
袁晓铭等. 多功能共振柱刚性试件试验的可靠性分析
• 611控制整个试验 过程及采集试验数据,故该设备具有良好的测试精 度。设备测试的试件是圆柱体,试件的高度为 8.00
岩土介质动、静力学性质研究是岩土力学最基 本的研究课题,且已开展了很多研究
自振频率/Hz d = 1.2 cm 68.6 68.6 68.6 68.4 68.4 68.4 68.4 68.4 68.6 68.7 68.5 d = 1.4 cm 90.8 90.9 90.7 90.3 90.2 90.2 90.0 90.0 90.2 90.2 90.4 d = 1.7 cm 126.0 126.2 126.2 125.5 125.5 125.6 125.7 125.9 126.5 126.5 126.0 d = 2.0 cm 161.9 162.8 162.7 159.7 159.6 159.8 161.9 161.7 163.3 163.4 161.7 d = 2.2 cm 184.1 187.2 182.8 183.2 183.2 183.3 181.7 181.9 179.7 179.6 182.7 d = 2.5 cm 214.0 214.1 202.5 208.7 208.6 209.2 209.1 209.2 213.2 213.3 210.2
摘要:对我国自行研制的多功能共振柱试验机测试刚性试件动剪切模量的可靠性进行研究,提出了一种修正系数 方法,给出了测试刚性试件时的自振和共振修正曲线。试验中,6 个不同刚度试件 10 次自振试验和 10 次共振试 验的频率误差最大均不超过 4%,10 次自振试验曲线之间的相关性也很好。比较了 3 种修正系数拟合模型,给出 了修正曲线最佳拟合方式。对 3 种已知模量的刚性试件进行了自振和共振试验,采用修正曲线得到的结果与已知 值的最大误差不超过 10%。表明提出的修正系数方法和修正曲线可靠,新设备测试精度和稳定性良好,可用于小 应变范围内硬质材料动剪切模量的实际测试。 关键词:岩土力学;多功能共振柱试验机;动剪切模量;刚性试件;可靠性;误差分析 中图分类号:TU 455 文献标识码:A 文章编号:1000–6915(2005)04–0610–06
第 24 卷
第4期
2005 年 2 月
岩石力学与工程学报 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering
Vol.24 No.4 Feb.,2005
多功能共振柱刚性试件试验的可靠性分析
袁晓铭,孙 静
(中国地震局 工程力学研究所,黑龙江 哈尔滨 150080)
[1~4]
cm,直径为 4.00 cm,主要技术指标及精度如表 1
所示 [10] 。驱动板的质量极惯性矩 I 0 的标定结果见 文[10]。
表1 Table 1