风洞试验(精)PPT课件

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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。
仪表运转正常。 • 不大于上限荷载的20%，加1～2次。
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• 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。
§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
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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
（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。
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疲劳试验一般均在专门的疲劳试验机上 进行。
0.5 或 1 .3
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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
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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
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。
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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；
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温度计 湿度计 气压计 差压计
终端
多通道图像 跟踪装置
低速数据 采集装置
CPU
低速数据 采集装置
图像 显示系统
系统控制台
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
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振动 量测装置
应力 传感器
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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
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）。
（4）疲劳强度。
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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。
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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。
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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。
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六、试件安装
1．严格对中 2．保持平稳 3．安全防护
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§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
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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。
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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， 求求得得破控坏制时疲荷劳载次作数用下次的数疲劳n，极从限强度与，mn作a双x 为对标数准直疲线劳关极系限中 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。
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：