常规三轴压缩实验的测量系统误差及其影响
三轴压缩试验成果的影响因素分析研究
三轴压缩试验是材料力学领域中重要的试验方法之一，能够提供材料在三维空间内的力学性质和变形规律等信息。
本文将从三轴压缩试验成果的影响因素分析入手，对其进行研究和探讨。
一、三轴压缩试验的测试及成果分析方法三轴压缩试验是一种将材料同时施加垂直于三个正交轴线的压应力，并测量其应力应变关系的试验方法。
三轴压缩试验的原理基于胡克定律和达西定律，采用的是破坏性试验方法。
试验时将被试材料放置于圆柱或正方体试样室中，在试验机中施加等比例的三个轴向压力，进行力学参数测量。
从三轴压缩试验中获得的成果主要包括力学参数和变形规律，其中主要的力学参数包括材料的压缩强度、应变硬化指数、杨氏模量、泊松比、断裂应变等。
变形规律包括材料的应力应变曲线、破坏模式、变形状态等。
在分析三轴压缩试验成果时，常采用一些图表、曲线等形式进行直观的表示，如应力应变曲线、断裂类型图等。
二、三轴压缩试验成果的影响因素1、样品制备对成果的影响搭配不当的样品几何尺寸容易导致试验结果不准确。
对于三轴压缩试验，样品几何形状、样品制备和处理过程，都会对测试结果产生影响。
首先，样品的几何尺寸应统一，以确保在试验机中施加的均匀力。
其次，样品的表面和内部缺陷也可能影响测试结果，需要在样品制备过程中保证质量。
2、应力率对成果的影响应力率是指施力速率，是影响三轴压缩试验测试结果的重要因素之一。
较高的应力率会使材料发生更明显的塑性变形和热效应，而较低的应力率可以使材料在试验过程中较小变形。
此外，在三轴压缩试验过程中，应注意控制应力率和使用相对缓慢的应力率，以保证较准确的测试结果。
3、试验温度对成果的影响试验温度对三轴压缩试验成果的影响也很大。
较高的温度有助于材料内部的塑性变形，从而增加材料的裂纹延伸能力；而较低的温度则会使材料脆性增加，塑性变形能力下降。
因此，在试验过程中需注意控制试验温度，确保温度对测试结果的影响最小化。
4、样品纹理对成果的影响材料的微观结构和纹理也可能影响三轴压缩试验的测试结果。
三坐标测量机主要误差分析
三坐标测量机误差分析概述:三坐标测量机的静态误差来源主要有：三坐标测量机本身的误差，如导向机构的误差（直线、回转）、基准坐标系的变形、测头误差、标准量的误差；与测量条件相关联的各种因素引起的误差，如测量环境的影响（温度、尘埃等）、测量方法的影响以及一些不确定因素的影响等。
三坐标测量机的误差源纷繁复杂，很难将它们一一检测分离出来并加以修正，一般只修正那些对三坐标测量机精度影响比较大的误差源和那些比较容易分离的误差源。
目前研究最多的是三坐标测量机的机构误差。
生产实践中使用的三坐标测量机绝大多数是正交坐标系三坐标测量机，对于一般的三坐标测量机而言，机构误差主要是指直线运动部件误差，包括定位误差、直线度运动误差、角运动误差、以及垂直度误差。
三坐标测量机主要误差分析对三坐标测量机精度评定或实施误差修正，要以坐标测量机固有误差的模型为基础，其中，必须给出各误差项的定义，分析，传递及误差合成后的总误差。
所谓的总误差，在三坐标测量机的精度检定中，是指反映坐标测量机精度特性的综合误差，即指示精度，重复精度等：在三坐标测量机的误差修正技术中，则是指空间点的矢量误差。
机构误差分析三坐标测量机的机构特征，导轨对被它引导的部件限制五个自由度，测量系统控制运动方向上的第六个自由度，因此导向部件在空间的位置，由导轨及其所属的测量系统确定。
测头误差分析三坐标测量机的测头分为两种：接触式测头按其结构又分为开关式（又称触发式或动态发讯式）和扫描式（又称比例式或静态发讯式）两大类。
开关式测头的误差由开关行程，测头各向异性，开关行程分散性，复位死区等引起。
扫描式测头的误差由测力一位移关系，位移一位移关系，交叉耦合干扰等引起。
测头的开关行程为测头与工件接触至测头发讯，测头所偏摆的一段距离。
这是测头的系统误差。
测头的各向异性是开关行程在各个方向上的不一致性。
它是系统误差，但通常作随机误差处理。
开关行程的分解性指重复测量时开关行程的离散程度。
浅谈三轴剪切试验的特性及局限
浅谈三轴剪切试验的特性及局限摘要：土工试验数据作为岩土工程勘察报告中的重要依据，也是工程建设设计的重要参数，土工试验的质量对工程总体的质量有着直接的重大的影响。
本文介绍了具体的三轴试验过程中反映出来的土的一些变形特性以及三轴试验的一些局限性的讨论。
关键词：三轴试验；应力-应变；弹、塑性变形；三轴试验包括三种试验方式：不固结不排水试验；固结排水试验；固结不排水试验。
在三轴试验中，既能令试样沿着轴向压缩，也能令其沿着轴向伸长。
通过试验可以测定试样的应力、应变、体积应变、强度和静止侧压力系数等。
本文介绍了在具体的三轴试验过程中反映出来的土的一些变形特性，以及三轴试验的一些局限性。
试样的轴向应变是根据试样帽的轴向位移量和试样的起始高度算得的。
试样的侧向应变是根据试样的体积变化量和轴向应变间接算得的。
试样的体积变化量是通过试样中排出的流体体积或进入受压室的水的体积量得的。
[1]在三轴试验中作用在试样上的轴向压力为大或小主应力，而作用在试样侧面的压力为相等的其他两个主应力。
因此与直剪试验相比较，三轴试验中，试样的应力相对的比较明确和均匀。
土在三轴试验中得出的轴向应力δ1-δ3与轴向应变εe之间的关系曲线，初始直线阶段很短，对于松砂和正常固结粘土，几乎没有直线阶段，加荷一开始就呈非线形。
土的这一非线性变形特征比其他材料明显很多。
图1-1 土的应力应变关系图1-2 加荷与卸荷的应力应变曲线这种非线形变化的产生，就是因为除弹性变形之外还出现了不可恢复的塑性变形。
土体是松散介质，受力后颗粒之间的位置调整在荷载卸除以后，不能恢复，形成较大的塑性变形。
如果加荷到某一应力后再卸荷，曲线将如图1-2所示。
OA 为加荷段，AB为卸荷段。
卸荷后能恢复的应变εe即弹性应变，不可恢复的那部分为塑性应变。
经过一个加荷卸荷循环后，再加荷，将如图1-2中的BC段所示，它并不与AB线重合，而存在一个回滞环，回滞环的存在是因为卸荷再加荷的工程中消耗了能量，要给以能量的补充。
三轴机床允许的误差
三轴机床允许的误差
1. 位置精度，三轴机床在加工过程中所能达到的位置精度是一个重要的指标。
通常来说，机床的位置精度受到机床本身结构、导轨、传动系统等因素的影响。
一般来说，机床的位置精度可以通过国际标准ISO 230-1来进行评定，通常要求在几微米到几十微米之间。
2. 重复定位精度，重复定位精度是指机床在多次加工中，同一位置的加工精度能否保持一致。
这个指标也受到机床本身结构、传动系统、控制系统等因素的影响。
在实际应用中，重复定位精度一般要求在几微米到几十微米之间。
3. 直线度和平行度，对于三轴机床来说，轴线的直线度和轴线之间的平行度也是重要的误差指标。
这些误差会直接影响到加工零件的质量和精度。
总的来说，三轴机床允许的误差是一个综合考虑机床精度、使用要求、加工材料等多个因素的结果。
在实际应用中，需要根据具体的加工要求和机床性能来进行评估和控制。
同时，也需要通过定期的维护和保养来保证机床的精度和稳定性。
常规三轴压缩实验的测量系统误差及其影响
常规三轴压缩实验系统误差及其影响摘要:三轴剪切试验被认为是测定土的抗剪强度的一种较完善的方法。
与直剪试验相比，三轴剪节试验有以下优点：1、能控制试验过程中试样的排水条件；2、能量测试样固结和排水过程中的孔隙水应力；3、试样内应力分布均匀。
三轴剪切试验能得到不同条件下土的抗剪强度指标和变形参数。
根据试验过程中排水条件的不同，将三轴试验分为不固结不排水剪（UU）、固结不排水剪（CU）和固结排水剪（CD）等三种类型。
关键词：土工试验系统误差1.引言土的强度指标是确定土的承载能力的一个重要指标，因此，准确测定土的抗剪强度指标，对于建筑工程的设计和施工有着很大的意义。
目前，用三轴剪切试验测土的抗剪强度指标是较为普遍的一种方法，而且对于高层建筑，在进行地质勘察时，要求对取出的原状土，用三轴剪切实验来测定土的抗剪强度指标。
随着社会的发展，兴建的高层建筑越来越多，使得三轴剪切实验的应用也越来越广泛，所以，使三轴实验的检测不断地完善有着很大的必要性。
2. 基本原理三轴压缩试验是测定土的抗剪强度的一种方法。
它通常用3-4个圆柱形试样，分别在不同的恒定周围压力（σ3）下，施加轴向压力，即主应力差（σ1-σ3），进行剪切直到破坏；然后根据摩尔-库伦理论，求得抗剪强度参数。
适用于测定细粒土及砂类土的总抗剪强度参数及有效抗剪强度参数。
3. 试验操作三轴剪切试试样为圆柱状。
试验过程中测量以下参数：1、周围压力，2、竖向应力增量q，3、竖向变形量或竖向应变ε1，4、试样底部的孔隙水应力u，5、试样顶部接排水管量测试样排水量，6、反压力。
根据排水条件，三轴试验分为不固结不排水剪试验（UU）、固结不排水剪试验（CU）、固结排水剪试验（CD）三种试验类型。
三轴压缩试验方法适应于细粒土和粒径小于20mm的粗粒土。
不同类型的三轴剪切试验加载过程如下：一组试验通常需三～四个试样，试验加载顺序如下：1、在每个试样的周围施加相同的初始固结应力，待其固结完成后，量测试样轴向变形量和体积变化；2、对各个试样分别施加不同的围压增量作用，在作用期间不允许试样固结排水，量测由产生的孔隙应力u= ；3.1、不固结不排水剪试验（UU）：施加竖向偏应q(q自零开始增加，至试样破坏时达到最大值qmax)。
三轴压缩试验结果影响的因素浅析
三轴压缩试验结果影响的因素浅析三轴试验的结果直接影响岩土工程勘察的质量，本文对三轴试验中的围压、孔压消散程度、加荷速率以及饱和度等因素对试验的影响作了详细分析，使试验结果更加可靠。
标签三轴压缩试验；孔隙水压力；围压；饱和度；加荷速率三轴压缩试验是土工试验中的一个重要的力学性质试验，根据其不同试验方法所提供的粘聚力C、内摩擦角φ可用于计算地基承载力、评价地基稳定性、边坡支挡结构土压力等。
因此，测定土的抗剪强度具有重要意义。
三轴压缩试验的优点是能够严格控制试样排水条件、受力条件明确、可以控制大小主应力、能够测量孔隙水压力及体积变化等。
所以《建筑地基基础设计规范》（GB50007- 2011）4.2.4规定当采用室内剪切试验确定抗剪强度时宜选择三轴压缩试验的自重压力下预固结不排水试验（CU），《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）土压力及水压力计算、土的各类稳定性验算时，一般应采用三轴压缩试验（CU或UU）抗剪强度指标。
由于三轴压缩试验结果的准确与否直接关系建筑物的安全与稳定，所以必须在试验过程中了解其影响因素，确保试验结果准确。
1、三轴压缩试验的测试方法按《土工试验方法标准》（GB/T50123-99）要求制备3～4个性质相同的试样，在不同的围压σ3下施加轴向压力σ1，直至试样剪切破坏。
根据破坏时的最大主应力σ1，最小主应力σ3绘制摩尔-库仑线求出粘聚力c、内摩擦角φ。
三轴压缩试验方法根据不同的排水情况分为：（1）不固结不排水试验（UU），（2）固结不排水试验（CU），（3）固结排水试验（CD）。
2、影响三轴压缩试验结果的因素2.1取土试验及试样制备《岩土勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）规定强度试验应采用I级试样，取样方法根据土质情况可采用薄壁取土器、回转取土器及探井取样，取样宜用快速静力连续压力法。
不同取土器适合于不同土质，但很多单位在施工时只携带一种。
少数勘察人员对此重视不够，如规范规定软土层应使用薄壁取土器，倘若使用厚壁取土器，势必对软土造成更大的扰动。
十三 三轴压缩试验
十三、三轴压缩试验（一）试验目的三轴压缩试验是测定土的抗剪强度的一种方法。
对堤坝填方、路堑、岸坡等是否稳定，挡土墙和建筑物地基是否能承受一定的荷载，都与土的抗剪强度有密切的关系。
（二）试验原理土的抗剪强度是土体抵抗破坏的极限能力，即土体在各向主应力的作用下，在某一应力面上的剪应力（τ）与法向应力（σ）之比达到某一比值，土体就将沿该面发生剪切破坏。
常规的三轴压缩试验是取4个圆柱体试样，分别在其四周施加不同的周围压力（即小主应力）σ3，随后逐渐增加轴向压力（即大主应力）σ1直至破坏为止。
根据破坏时的大主应力与小主应力分别绘制莫尔圆，莫尔圆的切线就是剪应力与法向应力的关系曲线。
三轴压缩试验适用于测定粘性土和砂性土的总抗剪强度参数和有效抗剪强度参数，可分为不固结不排水试验（uu）；固结不排水试验（cu）和固结排水试验（CD）。
（三）试验设备1．三轴仪：包括轴向加压系统、压力室、周围压力系统、孔隙压力测量系统和试样变形量测系统等。
2．其它：击样器、饱和器、切土盘、分样器、承膜筒等。
（四）试验步骤1．切取土样：先用钢丝锯或切土刀切取一稍大于规定尺寸的土柱，放在切土架上，用钢丝锯或切土刀紧靠侧板，由上往下细心切削，边切削边转动圆盘，按规定的高度将两端削平、称量；并取余土测定试样的含水率。
2．试样饱和：试样有抽气饱和、水头饱和及反压力饱和三种方法，最常用的是抽气饱和。
即将试样装入饱和器内，放入真空缸内，与抽气机接通，开动抽气机，连续真空抽气2～4h ，然后停止抽气，静止12h 左右即可。
3．试样安装：将压力室底座的透水石与管路系统以及孔隙水测定装置充水并放上一张滤纸，然后再将套上乳胶膜的试样放在压力室的底座上，最后装上压力筒，并拧紧密封螺帽，同时使传压活塞与土样帽接触。
4．施加周围压力：分别按100、200、300、400Kpa 施加周围压力。
5．测孔隙水压力：在不排水条件下测定试样的孔隙水压力。
6．调整测力计：移动量测轴向变形的位移计和轴向压力测力计的初始“零点”读数。
三轴压缩试验成果的影响因素分析研究
压 ０ 下进行试 验 ， － 试验 开始后 ， 在试 样顶部施 加轴 向应力 ０ ， － 直 ｌ 至试样 出现破坏为止。根据 每个试样 在剪坏 时的最 大 主应力 ０ － ｔ 和最小 主应 力 ０ ， ０ ＋０ ）２为圆心 ， ０ ～０ ）２为半径 ， － 以（ １ － ／ ３ － ３ （ｌ ＂ ／ － ３ 绘
图 １ 三 轴 压 缩 试 验 的 压 力 图
ａ 的增大而增大 ， ３ 其强度也 随着增 大 。强度包 线则 为倾 斜线 ， 即
， 如图 ３ 实线所示 。如要测定 Ｃ ， ， 则在试验过程 应力圆包线用库仑公式表示 ： ＝Ｃ＋０ｇｏ ｒ ＂ ￣ ｔ 。其 中， ， 分别 可求得 Ｃ ％ ， ｒ 中测定孔隙压力 ， 这样就可求得试 样达到破坏 时的有效 主应力 为作用在剪切面上 的剪应力及垂 直应力 。其与 大主应力 ０ 及小 ＂ １ 一Ｕ ，３＝ 一Ｕ ， ｓ口 ３ ｓ以 １，＂作有 效应力圆 ， ０ ３ 即 １ ３ 即 １＝ ， ， 主应力 ３ 与破坏面 的倾 角 口具 有如下 关系 ： ＝１２（ ＋０ ） ／ ｌ ＂ ＋ ３ 可得到有效应力强度包线及相应 的 Ｃ ， 值 （ 如图 ３中虚线所示 ） 。 １２ ０ 一０ ） ２ 。 ｒ ／ （ ｌ ３ｓ ２ 。 ／ （ ｔ ＂ ∞ｓ口 ＂ ３ ＝１ ａ —ａ ）ｉ ａ ２ ｎ 其 中 ， 为大主应力 面与破坏面的倾 角 ， ：４ 。 ／。 ｇ ｔ ａ ５ ＋ ２
控制排水条件 ， 无法测量孔 隙水压力 ， 而三轴压缩试验其优 点是 ：
能严格控 制试样排水条件 、 受力状态 明确 、 以控制 大小主应力 、 可 能 准确地测定土 的孔 隙压 力及 体积变化的特 点。所 以 Ｇ ０ ０ — Ｂ ５ ０ ７ ２０ ０２建筑地基基础设计 规范规定 地基 承载力计算 应采 用三轴试 验提供 的指标 ， 以确保 勘察 报告所 提供 的地基 承载力 安全可 靠 。 由于三轴试验成果 的准确性直接关 系剑建筑物 的安全性 、 稳定性 和经济性 ， 以为确保 三轴试 验成果 的 准确性 ， 所 必须 ｌ解 在试验 『 过程 中各种影响 因素 ， 并尽量扬长避短 ， 确保试验数据 真实 可用 。
三轴压缩实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除三轴压缩实验报告篇一：三轴试验报告静力三轴试验报告——静力三轴压缩试验1.概述：静力三轴压缩试验是试样在某一固定周围压力下，逐渐增大轴向压力，直至试样破坏的一种抗剪强度试验，是以摩尔-库伦强度理论为依据而设计的三轴向加压的剪力试验。
2.试验方法：根据土样固结排水条件和剪切时的排水条件，三轴试验可分为不固结不排水剪试验（uu）、固结不排水剪试验（cu）、固结排水剪试验（cD）等。
本试验采用固结排水试验方法。
3.仪器设备：静力三轴仪。
由以下几个部分组成：三轴压力室、轴向加荷系统、轴向压力量测系统、周围压力稳压系统、孔隙水压力测量系统、轴向变形量测系统、反压力体变系统、计算机数据采集和处理系统Tgwin程序。
附属设备：击实筒、承膜筒和砂样植被模筒、天平、橡胶模、橡皮筋、透水石、滤纸等。
4.试验材料：本试验材料为Iso标准砂，测得该材料最大干密度为?dmax=1.724g/cm3，最小干密度为?dmin=1.429g/cm3。
5.成样方法：试样高度为h=80mm，直径为d=39.1mm，体积可算得为V=96.1cm3，本试验采用初始成样相对密实度为Dr=50%。
先根据公式Dr??dmax(?d??dmin)反算?d(?dmax??dmin)出?d=1.562g/cm3，则可求出制备三轴试样所需的干砂的总质量m=153g。
本试验采用干装法，将取好的干砂4等分，每份38.25g，均匀搅拌后，先将承膜筒将试样安装到试验仪器上，然后直接在承膜筒中分4层压实到指定高度进行成样。
6.试验步骤及数据处理（1）成样方法按照上述步骤进行，成样之后降低排水管的高度，使排水管内水面高度低于试样中心高度约0.2m，关闭排水阀，这样在试样内部形成一定的负压，以便试样能够自立。
（2）安装压力室。
试样制备完毕后，安装压力室。
安装前应先将加载杆提起，以免在放置过程中碰到试样，安装好压力室后依次渐进拧紧螺丝，保持压力室各个方向均匀下降，避免地步产生较大的缝隙。
三轴试验报告
三轴试验报告引言：三轴试验是一种常用的地质力学试验方法，通过对土壤样品的加载和变形进行观测和分析，以了解土壤力学性质和工程行为。
本报告旨在分析和总结三轴试验的实验结果，并对土壤的力学特性进行评估和解释。
一、实验目的三轴试验旨在研究土壤在不同应力状态下的力学特性，包括抗剪强度、应力应变关系和变形特性等。
通过本次实验，我们希望了解土壤的抗剪强度、塑性和压缩特性。
二、实验装置和方法本次试验使用了常规的三轴试验装置，包括试验设备、介质装置和传感器等。
试验过程中，首先根据土壤的物理性质选取了适当的试样，并将其制备成规定的尺寸和密度。
然后，我们在试样上施加一定的垂直荷载，并通过三轴装置施加一定的径向和切向应力。
在试验过程中，我们根据实验要求逐步增加荷载，直至试样破坏。
三、实验结果分析根据试验数据和实验结果，我们得出以下结论：1. 抗剪强度：通过三轴试验获得了土壤的抗剪强度参数，包括摩擦角和内聚力。
实验结果表明，土壤的抗剪强度与应力状态、密实度和颗粒特性有关。
高密度和尺寸较大的颗粒通常表现出较好的抗剪强度。
2. 应力应变关系：三轴试验结果还提供了土壤的应力应变关系，其中包括应力路径、应变曲线和模量等。
试验结果显示，土壤的应变特性在不同应力状态下表现出不同的非线性和弹塑性行为。
3. 变形特性：通过三轴试验，我们还能得到土壤的变形特性，如压缩系数、剪胀性和渗透系数等。
实验结果表明，土壤在受到应力加载时会出现不同程度的压缩变形和剪切变形。
四、实验误差和改进在本次实验中，我们认识到存在一些实验误差和不足之处。
其中包括采样过程中的干扰、试样制备的不均匀性以及实验过程中的操控误差等。
为了提高实验结果的准确性和可靠性，我们可以采取以下改进措施：加强对土样的采集和处理、优化试样的制备过程、加强实验操作的规范和标准化、提高仪器设备的精度和稳定性等。
五、实验应用和意义三轴试验在工程领域中具有重要的应用价值和深远的意义。
通过对土壤力学性质的研究和评估，可以为岩土工程设计和施工提供基础数据和依据。
浅谈常规三轴试验及其影响因素
浅谈常规三轴试验及其影响因素三轴试验主要目的是测定土的抗剪强度和探究其应力应变关系，本文具体介绍了常规三轴试验及其试验方法，详细分析了试样制备、端部约束、试样饱和方法、橡皮膜、试样剪切速率等影响因素。
为探寻三轴试验影响因素及提高试验精度提供基础。
标签：三轴试验；试验方法；影响因素；橡皮膜三轴压缩试验是土工试验中一种非常重要的力学性能试验，其用途主要是测定土的抗剪强度和应力应变关系。
研究土的抗剪强度规律对于工程设计、施工和管理都具有非常重要的理论和实际意义。
土的抗剪强度影响因素很多，比如土的组成、结构、孔隙比、排水条件、荷载形式、土中应力等，正确测定这些影响参数是理论分析与实际运用的基础。
室内测定抗剪强度的方法一般分为三种：直接剪切试验，三轴压缩试验，无侧限抗压强度试验。
无侧限抗压试验，即三轴试验中的一种特殊情况。
三轴压缩试验和直接剪切试验都是利用摩尔-库仑原理测定土的抗剪强度指标，但是直接剪切试验不能控制试样的排水条件，受力状态不明确，无法测量孔隙水压力，因此，三轴试验越来越得到广泛的应用。
1、三轴压缩试验仪器三轴压缩试验直接测量的是试样在不同恒定周围压力下的抗压强度，然后利用摩尔-库伦破坏原理间接推求土的抗剪强度。
三轴压缩仪主要由压力室，加压系统和测量系统三部分组成。
三轴压力室是一个金属顶盖、底座、透明有机玻璃圆筒组成的密闭容器。
试样为圆柱体，高度与直径之比按照《土工试验方法标准》采用2～2.5。
试样安装在压力室中，外用柔性橡皮膜包裹，橡皮膜扎在试样帽和底座上，试样上、下两端可根据要求放置透水石或不透水板。
试验时试样的排水，由与顶部连通的排水阀来控制。
试样底部与孔隙水应力量测系统相连接，试样的周围压力，由与压力室直接相连的压力源来供给。
试样的轴向压力增量，由与顶部试样帽直接接触的传压活塞杆来传递使试样受剪，直至剪破。
在受剪过程中同时要测读试样的轴向压缩量，以便计算轴向应变。
2 、常规三轴试验方法三轴试验根据试样的固结和排水条件不同，可分为不固结不排水剪（UU试验）、固结不排水剪（CU试验）、固结排水剪（CD试验）三种方法。
浅谈三坐标测量机测量误差原因及预防措施
浅谈三坐标测量机测量误差原因及预防措施沈丹【摘要】三坐标测量机是一种集计算机技术与自动化控制技术于一体的精密测量仪器，主要用零部件尺寸、形态和相互位里的检测为了保证测量数据的精确性，需要对产生测量误差的原因进行有效的分析，从而取科学的预防措施。
本文将三坐标测量机测量误差的原因归纳为测量方法误差、三坐标测量机设备误差、测量环境误测量人员误差和被测工件身误差五个方面，对这五个方面进行了详细的分析，并提出了具体的预防措施。
【关键词】三坐标测量；方法；措施精度是三坐标测量机的一项重要技术指标。
随着工业生产和科学技术的发展，对三坐标测量机的精度要求也愈来愈高。
研究误差的类型及其对测量数据的影响，掌握误差传递与合成、转化和相互作用的规律，并对其进行修正具有重要意义。
三坐标测量机产生测量误差的原因很多，影响测量精度的差别较大，不易进行比较和评定，所以一般着重讨论机器精度的检测，尤其是几何误差的检测1测量方法误差及预防措施三坐标测量机用于零件和部件的尺寸误差和形位误差的测量，特别对于形位误差测量更显示其高准确度、高效率、测量范围大的优点而形位误差的测量方法种类非常多，如果在测量形位误差时采用的检测原则不对，选用的方法不完善、不严密、不确切，便会造成测量方法误差。
因此，从事三坐标测量机工作的人，一定要熟悉测量方法，特别是对形位误差的五种检测原则和100余种测量方法要非常熟悉，才能减少测量方法误差。
2三坐标测量机设备误差及预防措施任何一种三坐标测量机均存在误差，三坐标测量机的误差归纳为长度测量的示值误差E和探测误差R二类。
其中三坐标测量机长度测量的示值误差E是指用三坐标测量机测量长度实物标准器的两标称平行平面间的法向（与一个面正交）两相对点距离的示值误差，即测得长度与长度实物标准器长度真值之差，以微米计算，并以下列三个表达式的任一式表示：E二A十UKE二A+IJKE二B式中：A一常数项，由三坐标测量机制造厂提供um；L一被测长度，mm；K一无量纲常数，由三坐标测量机制造厂提供；B一E的最大值，由三坐标测量机制造厂提供，um.而探测误差R是指用三坐标测量机测量标准球半径的变化范围而确定的误差，它是一项正值常量误差，其值也是由三坐标测量机制造厂提供"以上两项误差是三坐标测量机自身存在的，是自身集光、机、电、计算机和自动控制等五种误差的综合误差。
三坐标测量的误差分析及校正
三坐标测量的误差分析及校正摘要：三坐标测量机的测头是坐标测量机的关键部件，主要用来触测工件表面。
精度是三坐标测量机的一项重要技术指标。
文中系统地对三坐标测量机的误差来源进行分类，针对几何误差总结了现存的检测方法，最后给出了有利于实现低成本精度升级的误差修正方法。
关键词：三坐标测量，误差，修正，精度1. 背景概况三坐标测量机(Coordinate Measuring Machine，CMM)是指在一个六面体的空间范围内，能够表现几何形状、长度及圆周分度等测量能力的仪器，又称为三坐标测量仪或三次元。
三坐标测量机就是在三个相互垂直的方向上有导向机构、测长元件、数显装置，有一个能够放置工件的工作台(大型和巨型不一定有)，测头可以以手动或机动方式轻快地移动到被测点上，由读数设备和数显装置把被测点的坐标值显示出来的一种测量设备。
显然这是最简单、最原始的测量机。
有了这种测量机后，在测量容积里任意一点的坐标值都可通过读数装置和数显装置显示出来。
测量机的采点发讯装置是测头，在沿X、Y、Z三个轴的方向装有光栅尺和读数头。
其测量过程就是当测头接触工件并发出采点信号时，由控制系统去采集当前机床三轴坐标相对于机床原点的坐标值，再由计算机系统对数据进行处理和输出。
因此测量机可以用来测量直接尺寸，也可以获得间接尺寸和形位公差及各种相关关系，也可以实现全面扫描和一定的数据处理功能，为加工提供数据和测量结果。
自动型还可以进行自动测量，实现批量零件的自动检测。
一下是两种三坐标测量机的实图。
2. 关键问题TP是接触式结构三维测头，由测头体、测杆、导线组成。
测头体内部结构如下图所示，这是一个弹簧结构，弹力大小即测力。
由3个小铁棒分别枕放在2个球上，在运动位置上形成6点接触。
在接触工件后产生触发信号，并用于停止测头的运动。
在测杆与工件接触之后，再离开时弹簧把测杆恢复到原始位置。
测球恢复位置精度可达到1um。
TP是接触式测头，其功能是在测尖接触表面的瞬间产生一个触发信号，因此其内部为一微开关电路。
三轴压缩实验报告
测记一次测力计读数和轴向变形值。 则剪切至轴向应变达 15%~20%。 转动粗调手轮， 将压力室降下， 打开排气孔， 排除压力室内的水， 拆卸压力室罩， 拆除试样，揩干试样周围的余水，脱去试样外的橡皮膜，描述试样破坏形状。 六、计算及制图 1.轴向应变：
1
式中： 1 ——轴向应变；%
h1 100 h0
1000 1100 1200 1300 1400 1500
12.50 13.75 15.00 16.25 17.50 18.75
13.71 13.91 14.12 14.33 14.55 14.77
94.5 99 102 105 108 111
516.8 533.7 541.9 549.6 556.9 563.7
27.5 28.2 29 37 45 52 56.5 61 65 69.5
159.0 160.8 163.1 205.2 246.1 280.3 300.2 319.3 335.2 352.9
周 围 压 力 3 ： 200 Kpa 7.5N/0.01mm。 轴向应变 读数 0.01mm 轴向应变
参考文献： [1]土力学实验指导书.浙江大学. [2]土力学实验指导书.上海交通大学. [3]土工实验指导书及实验报告.河南理工大学. [4]陈仲颐,周景星等.土力学.清华大学出版社. [5]曹伟,王晓渝.影响三轴压缩实验精度的主要因素.工程与建设.2007 年 01 期. [6]张文珍.影响三轴压缩实验成果的因素分析.华南地质与矿产.2005 年 03 期.
600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500
7.50 8.75 10.00 11.25 12.50 13.75 15.00 16.25 17.50 18.75
工程岩土与测试：土的三轴压缩实验
三轴压缩试验
《工程岩土与测试》
三轴压缩试验
土的抗剪强度是指土体抵抗破坏的极限能力。在土坡稳定、地基承载力及土 压力等计算中，土的抗剪强度是个很重要的指标。
测定土的抗剪强度最简单的方法是直接剪切试验。
三轴压缩试验
缺点:
①剪切破坏面人为的固定为上下盒之 间的水平面，不符合实际情况。 ②试验中不能严格控制排水条件，不 能量测土样的孔隙水压力。
三轴压缩试验
（2）有效应力法。 表达式为： τf =c′+σ′tanφ′
σ′= σ-u 式中： c′—土的有效粘聚力
φ′—土的有效内摩擦角。 σ′、u—土的有效应力 和孔隙水压力 该法以法向应力σ′为横坐标，剪应力τ为纵坐标。在横坐标上以（σ1′+σ3′） /2为圆心，以（σ1′+σ3′）/2为半径做应力圆，绘制破坏总应力圆，如图直线Ⅱ。
σ3
σ3
σ3
（a）试件受周围压力
三轴压缩试验
σ1=σ3+△σ
45°+φ/2
σ3
σ3
σ1
（b）破坏时试件上的主应力
（4）施加轴向压力。通过传力杆对试件施加竖向压力，这样，竖向主应 力就大于水平向主应力，当水平向主应力保持不变，而竖向主应力逐渐 增大时，试件终于受剪而破坏如图 (b) 。
三轴压缩试验
三轴压缩试验
• 常规的三轴压缩试验是取3-4个圆柱体试样，分别在其四周施加 不同的恒定周围压力，随后逐渐增加轴向压力，直至破坏为止。 根据破坏时的大主应力与小主应力分别绘制莫尔圆，莫尔圆的切 线就是剪应力与法向应力的关系曲线，通常近似的以直线表示， 其倾角为φ，在纵轴上的截距为c。
【三坐标技术支持】影响三坐标测量机的误差因素
【三坐标技术⽀持】影响三坐标测量机的误差因素【三坐标技术⽀持】影响三坐标测量机的误差因素为了提⾼三坐标测量机的测量速度，缩短测量周期，分析了影响给定的三坐标测量机动态误差的因素。
对三坐标测量机的具体结构作了分析，⽤电感测微仪进⾏了动态偏转⾓误差的测量，并推导出由动态偏转误差得到测头处的动态位移误差的⽅法。
同时，对由导轨的直线度造成的误差进⾏了讨论。
指出动态误差主要是由各构件绕⽓浮导轨连接处的偏转和各运动构件本⾝的弯曲变形造成的。
从理论上可以证明，在⽓浮导轨⼒矩刚度和横梁弯曲刚度已知的情况下，只要测量出两侧⽓浮导轨滑架的偏转⾓误差，就可以得到测头位置处的动态位移误差。
1.除了静态或准静态误差外，三坐标测量机测量结果的精度还受到动态误差的影响。
测量机速度的加快使动态误差对测量结果的影响更⼤。
2.随着三坐标测量机的动态误差对测量结果的影响越来越⼤，对三坐标测量机动态误差的研究也越来越受到⼈们的重视。
动态误差主要是由三坐标测量机的结构特性，如质量的分布、构件刚度、阻尼特性、控制及⼲扰⼒所决定的，由各构件绕⽓浮导轨连接处的偏转和各运动构件本⾝的弯曲变形造成的。
当测量速度较低时，这⼀误差很⼩，可以忽略不计。
当测量速度较⾼时，尤其在⾼速扫描测量中，这⼀误差对测量结果影响较⼤。
实验过程及结果在实验中，往往测量各构件绕⽓浮导轨连接处的偏转⾓误差是⽐较容易⽽且可⾏的。
各构件的动态偏转误差综合起来，成为测头位置处的动态位移误差。
测量各构件绕⽓浮导轨连接处的偏转⾓误差有很多⽅法，例如⽤激光⼲涉仪就可以准确地得到测量结果。
但是激光⼲涉仪的测量结果受环境参数影响较⼤，对使⽤环境要求较⾼。
在实际中，往往希望⽤较简单的⽅法来完成测量任务。
为达到这⼀⽬的，我们在所研究的三坐标测量机上⽤其它⽅法进⾏了实验，采⽤的仪器是微位移传感器。
实验中实际应⽤的是电感测微仪。
3、⽓浮导轨刚度测量可以看出，⽓浮导轨仍然是刚度较差的环节，其主要原因是⽓膜刚度较差。
三坐标使用中常见测量误差初步分析
三坐标使用中常见测量误差初步分析摘要：作为一种常见的几何精密测量仪器，三坐标测量在对某些形位的公差进行测量时，在结果的重复性以及准确性方面存在较大的偏差。
鉴于此，本文就三坐标使用中常见测量误差初步分析展开探讨，以期为相关工作起到参考作用。
关键词：数据可靠；测量误差；原理1.坐标测量机的工作原理及主要组成部分通过运转探测系统，测量工件表面坐标的测量系统称为坐标测量系统。
这是ISO标准对坐标测量系统的定义。
任何物体的形状都是由空间点组成的，而所有的几何测量都可以归结为空间点的测量，因此精确进行空间点坐标的采集，是评定任何几何形状及误差的基础。
坐标测量的基本原理是将被测零件放入允许的测量空间，精确地测出零件表面的点在空间3个坐标位置的数值，将这些点的坐标数值经过计算机数据处理，拟合形成测量元素，如圆、圆柱、圆锥等，再经过数学计算的方法得出其形状、位置公差及其他几何数据。
图1为测量机检测零件的工作原理图。
图1测量机检测零件的工作原理图测量机的组成部分主要有：主机、控制系统、测头测座系统、计算机系统。
各部分按照功能来分是相互独立的系统，一套控制系统可以连接不同的主机及测头测座系统。
测量机的基本硬件有多种形式：包括活动桥式、固定桥式、高架桥式、水平臂式、关节臂式。
在现在企业中，80%的测量机都是活动桥式，它结构简单，精度非常高，应用范围广。
（1）测量机控制系统原理及功能控制系统类似于一台电脑的主机，是测量机的控制中枢，主要功能有：控制、驱动测量机的运动、保持三轴同步、速度、加速度控制；对光栅读数进行处理；在有触发信号时采集数据；根据补偿文件，对测量机进行误差补偿；采集温度数据，进行温度补偿；对测量机的工作状态进行检测（形成控制、气压、速度、读数、测头等），采取保护措施；对扫描测头的数据进行处理，并控制扫描；与计算机进行各种信息交流；（2）测头测座系统测头测座系统是数据采集的触发系统，主要功能有：侧头传感器在探针接触点被测点时发出触发信号；控制器根据命令控制测座旋转到指定角度，并控制测头工作方式转换；测座连接测头，可以根据命令（或手动）转换角度方便测量。
三轴压缩试验实验报告
三轴压缩试验实验报告实验目的：1.了解和掌握三轴压缩试验的基本原理和方法；2.掌握用三轴仪进行试验的操作流程；3.了解土的力学性质，并分析土的变形规律。
实验仪器和材料：1.三轴仪：用于施加垂直和平行于土体压力的装置；2.土样：选取本地土进行实验；3.过滤纸：用于包裹土样。
实验步骤：1.准备土样：从野外取得土样，将土样压实，并按照一定的尺寸和比例进行切割和制备；2.准备试样：将土样切割成相应的尺寸，并在试验室内进行制备，在试样的两端用过滤纸包裹；3.实验设置：将试样放置在三轴仪上，并通过调整压力、浸润和温度等条件进行设定；4.进行实验：根据设定条件，施加一定的轴向压力，在一定的时间内进行观察和记录土样的变形情况；5.实验数据处理：根据实验结果，计算土样的压缩指数、变形特征、抗剪强度等数据；6.实验结果分析：参考实验数据，对土体的力学性质进行分析和解释。
实验结果和结论：1.通过实验观察和记录，得到了土样在不同压力和时间下的变形特征；2.计算得到了土样的压缩指数和抗剪强度，并分析了其随着压力和时间的变化规律；3.通过实验结果的分析，可以得出土体在应力作用下的变形规律，以及其力学性质的参数。
实验中遇到的问题和解决方法：1.实验过程中，土样的尺寸和形状会对结果产生一定的影响。
为了减小这种影响，需要对试样进行规范的制备和切割；2.在实验过程中，土样的水分条件也会对结果产生一定的影响。
为了减小水分的变化，可以通过温度控制和浸润等方法进行处理；3.在实验过程中，要保证实验环境的稳定和准确，以确保得到可靠和有效的实验结果。
结论：通过三轴压缩试验，我们可以了解土体在应力作用下的变形规律和力学性质的参数。
通过实验结果分析可以得到土体的压缩指数和抗剪强度等重要数据，为土体工程设计和施工提供了依据和参考。
同时，实验也对三轴仪的操作和实验流程进行了熟悉和掌握。
土力学三轴剪切实验的误差分析
土力学三轴剪切实验的误差分析
(1)仪器误差
由于测量工具、设备、仪器结构上的不完善，电路的安装、布置、调整不得实验分析仪器实验，当仪器刻度不准确或刻度的零点发生变动，样品不符合要求等原因引起的误差。
(2)人为误差
指试验检测操作人员感官的最小分辨力和某些固有习惯引起的误差。
例如，由于观察者的最小分辨力不同，在测量数值的估读或与界面的接触程度上，不同观测者就有不同的判断误差。
有的试验检测人员的固有习惯，如在读取仪表读数时总是把头偏向一边，也可能会引起误差。
(3)外界误差
外界误差也称环境误差，是由于测试环境，如温度、湿度等的影响而造成的误差。
(4)方法误差
由于测试者未按规定的方法进行试验检测，或测量方法的理论依据有缺点，或引用了近似的公式，或试验条件达不到理论公式所规定的要求等造成的误差。
(5)试剂误差
在材料的成分分析及某些性质的测定中，有时要用一些试剂，当试剂中含有被测成分或含有干扰杂质时，也会引起测试误差，这种误差称为试剂误差。
一般来说，系统误差的出现是有规律的，其产生原因往往是可知或可掌握的，只要仔细观察和研究各种系统误差的具体来源，就可设法消除或降低其影响。
(6)随机误差原因分析
随机误差往往是由不能预料、不能控制的原因造成的。
例如试验检测人员对仪器最小分度值的估读很难每次严格相同；测量仪器的某些活动部件所指示的测量结果在重复测量时很难每次完全相同，尤其是使用年久或质量较差的仪器设备时更为明显。
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常规三轴压缩实验系统误差及其影响
摘要:三轴剪切试验被认为是测定土的抗剪强度的一种较完善的方法。
与直剪试验相比，三轴剪节试验有以下优点：1、能控制试验过程中试样的排水条件；
2、能量测试样固结和排水过程中的孔隙水应力；
3、试样内应力分布均匀。
三轴剪切试验能得到不同条件下土的抗剪强度指标和变形参数。
根据试验过程中排水条件的不同，将三轴试验分为不固结不排水剪（UU）、固结不排水剪（CU）和固结排水剪（CD）等三种类型。
关键词：土工试验系统误差
1.引言
土的强度指标是确定土的承载能力的一个重要指标，因此，准确测定土的抗剪强度指标，对于建筑工程的设计和施工有着很大的意义。
目前，用三轴剪切试验测土的抗剪强度指标是较为普遍的一种方法，而且对于高层建筑，在进行地质勘察时，要求对取出的原状土，用三轴剪切实验来测定土的抗剪强度指标。
随着社会的发展，兴建的高层建筑越来越多，使得三轴剪切实验的应用也越来越广泛，所以，使三轴实验的检测不断地完善有着很大的必要性。
2. 基本原理
三轴压缩试验是测定土的抗剪强度的一种方法。
它通常用3-4个圆柱形试样，分别在不同的恒定周围压力（σ3）下，施加轴向压力，即主应力差（σ1-σ3），进行剪切直到破坏；然后根据摩尔-库伦理论，求得抗剪强度参数。
适用于测定细粒土及砂类土的总抗剪强度参数及有效抗剪强度参数。
3. 试验操作
三轴剪切试试样为圆柱状。
试验过程中测量以下参数：1、周围压力，2、竖向应力增量q，3、竖向变形量或竖向应变ε1，4、试样底部的孔隙水应力u，5、试样顶部接排水管量测试样排水量，6、反压力。
根据排水条件，三轴试验分为不固结不排水剪试验（UU）、固结不排水剪试验（CU）、固结排水剪试验（CD）三种试验类型。
三轴压缩试验方法适应于细粒土和粒径小于20mm的粗粒土。
不同类型的三轴剪切试验加载过程如下：
一组试验通常需三～四个试样，试验加载顺序如下：
1、在每个试样的周围施加相同的初始固结应力，待其固结完成后，量测试样轴向变形量和体积变化；
2、对各个试样分别施加不同的围压增量作用，在作用期间不允许试样固结排水，量测由产生的孔隙应力u= ；
3.1、不固结不排水剪试验（UU）：施加竖向偏应q(q自零开始增加，至试样破坏时达到最大值qmax)。
在整个过程中，从加周围压力和增加轴向压力直到剪坏为止，均不允许试样排水；对饱和试样可测得总抗剪强度参数或有效抗剪强度参数和孔隙水压力系数。
在加q的过程中，量测q的数值、由q产生的轴向应变和孔隙水应力u= （为由q产生的孔隙水应力）。
3.2、固结不排水剪试验（CU）：先使试样在某一围压力下固结排水，然后保持在不排水情况下增加轴向压力直到剪坏为止，可以测得总抗剪强度参数或有效抗剪强度参数和孔隙水压力系数。
3.3、固结排水剪试验（CD）：在整个试验过程中允许试样充分排水，即在某一围压下排水固结，然后在充分排水的情况下增加轴向力直到剪坏为止，可以测定有效抗剪强度指标。
4. 结果整理：
以（σ1－σ3）的峰值为破坏点，无峰值时，取15％轴向应变时的主应力差值作为破坏点。
以法向应力为横坐标，剪应力为纵座标，在横坐标上以（σ1f+σ3f）/2为圆心，（σ1f－σ3f）/2为半径（f注脚表示破坏），在τ～σ应力平面图上绘制破损应力图，并绘制不同周围压力下破损应力圆的包线，由破损应力圆的包线求出强度参数c、Φ，包络图如下图所示。
不固结不排水剪强度包线
固结不排水剪强度包线
固结排水剪强度包线5. 试验分析与误差总结：
1.该试验的要点是制样及试样安装：试验用试样，必须保证土的原状样状
态，在制样削土过程中不得使试样扰动，若是重塑样，则需控制重塑
样品的土体均匀性及标准性，试样安装样品时一定要轻拿轻放，以免
因为手的挤捏，破坏试样，同时试样安装要居中垂直，以免施加围压
或偏差压力时，受力方向偏差，造成结果有偏差。
2.结果整理时的注意事项：
（1）．同一组的几个试样应是同一层土，密度值不应超过允许误差。
（2）．画τ-σ曲线时，纵横坐标分度值要统一（如1cm都代表100kPa）。
延伸：由于岩土工程的特殊性，不同地区的地质情况千变万化，三轴试验也不能拘泥定式，一层不变，试验人员应该多结合现场实际情况，土层较复杂时增大试验频率，必要时增加现场检测，与室内静三轴对比，以为工程提供科学、准确的试验数据。
参考文献：
（1）.《土工试验方法标准》，国家质量技术监督局、中华人民共和国建设部联合发布
〔2〕. 《工程地质手册》，工程地质手册编委会，北京：中国建筑工业出版社。