风洞试验(精)

2．速度
疲劳试验荷载在单位时间内重复作用次数（荷载频率）会影响材 料的塑性变形和徐变。另外频率过高对疲劳试验附属设施带来的 问题也较多。目前，国内外尚无统一的频率规定，主要依据疲劳 试验机的性能而定。 疲劳频率不应使构件及荷载架发生共振，同时，应使构件在试验 时与实际工作时的受力状态一致，为此荷载频率θ与构件固有频率 ω之比应满足：
§6-4 疲劳试验


一、概述 二、试验项目 三、试验荷载 四、试验步骤 五、疲劳试验的观测 六、试件安装
一、概述

1.疲劳的含义
结构物或构件在重复荷载作用下达到破坏时的强度比其静力强度要 低得多的现象。

2.疲劳试验的目的
了解在重复荷载作用下结构的性能及其变化规律。

3.国内外对结构构件的疲劳性能的研究比较重视的原因
三、风洞试验

风洞试验：采用缩小模型或相似模型在专门的 试验装置内模拟风力试验。 1．试验装置
风洞是产生不同速度和不同方向气流的专用试验装 置。

2．量测系统方框图（见下图） 3．测试项目
（1）不同形式的风和不同风速作用下结构的应力、 位移、变形等； （2）不同形式的风和不同风速作用下结构的振动 动力特性。
（1） 普遍采用极限强度设计和高强材料，以至于许多结构处于高应 力状态下工作。 （2）正在扩大钢筋混凝土构件在各种重复荷载作用下的应用范围。 （3）使用荷载下采用允许截面受拉开裂设计。 （4）为使重复荷载作用下构件具有良好的使用性能，改进设计方法， 防止重复荷载导致过大的垂直裂缝和提前出现斜裂缝。




2．应变测量
一般采用电阻应变片测量动应变，测点布置依 试验具体要求而定。 测试方法： 动态应变仪和记录器或静态应变仪等




3．裂缝
裂缝的开始出现和微裂缝的宽度对构件安全使 用具有重要意义。因此，裂缝测量也很重要。 目前测裂缝的方法是利用光学仪器目测或利用 应变传感器电测。


4．挠度

疲劳试验一般均在专门的疲劳试验机上 进行。 目前，国内对疲劳试验采取对构件施加 等幅匀速脉动荷载，借以模拟结构构件 在使用阶段不断反复加载和卸载的受力 状态。
二、试验项目

1．对于鉴定性疲劳试验，在控制疲劳次 数内应取得下述有关数据，同时应满足 现行设计规范的要求。 （1）抗裂性及开裂荷载； （2）裂缝宽度及其发展； （3）最大挠度及其变化幅度； （4）疲劳强度。
接触式测振仪、差动式位移计、电阻应变式位 移传感器或百分表（停机作静载试验时）。
六、试件安装

1．严格对中 2．保持平稳 3．安全防护
§6-5 工程结构的风洞试验

一、风作用力对建筑物的危害 二、风荷载作用下的实测试验 三、风洞试验
一、风作用力对建筑物的危害


风是由强大的热气流形成的空气动力现 象。其特征主要表现在风速和风向。 风速和风向随时都在变化，风速有平均 风速和瞬时风速之分，瞬时风速最大可 达60m/s以上，对建筑物将产生很大的破 坏力，风向多数是水平向的，但极不规 则。
二、风荷载作用下的实测试验


实测试验就是建筑物在自然风作用下的状态，包括位 移、风压分布和建筑物的振动参数的测定。 风荷载可以看作是静荷载和动荷载的叠加。 对于一般刚性结构可看作是静荷载，对于高耸结构如 烟囱、水塔、电视塔、斜拉桥和悬索桥的索塔以及30 层以上超高层建筑物等视为动荷载。 通常选有强风发生的地区和有代表性的建筑物，同时 测出结构的顶部的瞬时风速、风向、建筑物表面的风 压以及建筑物在风力作用下的位移、应力和振动特性 等物理量，然后对大量的实测数据进行综合分析，得 出不同等级的风力对建筑物作用的影响程度，为结构 的抗风设计提供依据。
• 2．正式疲劳试验
• （1）疲劳试验前的静载试验 • 目的：对比构件经受反复荷载后受力性能有何变 化。 • 每级取上限荷载的20%，临近开裂值时应适当加 密，荷载持续作用时间：10～15min。卸载：分 两次或一次。或等变形加载。 • （2）疲劳试验 • 调节疲劳机上下限荷载，示值稳定后读取第一次 动载读数以后每隔一定次数读取数据。 • 根据要求可在疲劳过程中进行静载试验。 • （3）破坏试验 • ①加疲劳荷载至破坏，得出承受荷载的次数。 • ②静载破坏试验。
2．正截面的疲劳性能




（1）各阶段截面应力分布状况，中和轴 变化规律； （2）抗裂性及开裂荷载； （3）裂缝宽度、长度、间距及其发展； （4）最大挠度及其变化幅度； （5）疲劳强度的确定； （6）破坏特征分析。
三、试验荷载

1．取值
上限荷载Qmax是根据构件在最大标准荷载最不利组合下产生的弯 矩计算而得，荷载下限根据疲劳试验设备的要求而定。
五、疲劳试验的观测


1．疲劳强度
科研性试验是以疲劳极限强度和疲劳极限荷载作为最大的 疲劳承载能力。构件达到疲劳破坏时的荷载上限值和应力 最大值分别为疲劳极限荷载和疲劳极限强度。 为了得到给定疲劳应力比值（值）条件下的疲劳极限强度 和疲劳极限荷载，一般采取的办法是: 根据构件实际承载能力，取定最大应力值 max，作疲劳试验， max 求得破坏时荷载作用次数n，从 与 n双对数直线关系中 求得控制疲劳次数下的疲劳极限强度，作为标准疲劳极限 强度。它的统计值作为设计验算时疲劳强度取值的基本依 据。
温度计 湿度计 气压计 差压计
低速数据 采集装置
图像 显示系统
终端
CPU
系统控制台
多通道图像 跟踪装置
低速数据 采集装置
数据 处理系统
光电式 位移计
单点式风速计 多点式风速计
风压 传感器
ห้องสมุดไป่ตู้
振动 量测装置
应力 传感器
0.5 或 1.3
三、试验荷载

3．疲劳试验的控制次数
构件经受下列控制次数的疲劳荷载作用后， 抗裂性、刚度、强度必须满足现行规范中有关 规定。 中级工制吊车梁：n=2×106次 重级工制吊车梁：n=4×106次

四、试验步骤
• 1．疲劳试验前预载 • 目的：消除松动及接触不良，压牢构件并使 仪表运转正常。 • 不大于上限荷载的20%，加1～2次。