結(jié)構(gòu)力學(xué)指導(dǎo)書齊魯理工學(xué)院結(jié)構(gòu)力學(xué)指導(dǎo)書齊魯理工學(xué)院實驗須知實驗前必須預(yù)習實驗指導(dǎo)書中相關(guān)的內(nèi)容，了解本次實驗的目的、要求及注意事項。按預(yù)約實驗時間準時進入實驗室，不得無故遲到、早退、缺席。進入實驗室后，不得高聲喧嘩和擅自亂動儀器設(shè)備，損壞儀器要賠償。保持實驗室整潔，不準在機器、儀器及桌面上涂寫，不準亂丟紙屑，不準隨地吐痰。實驗時應(yīng)嚴格遵守操作步驟和注意事項。實驗中，若遇儀器設(shè)備發(fā)生故障，應(yīng)立即向教師報告，及時檢查，排除故障后，方能繼續(xù)實驗。實驗過程中，若未按操作規(guī)程操作儀器，導(dǎo)致儀器損壞者，將按學(xué)校有關(guān)規(guī)定進行處理。實驗過程中，同組同學(xué)要相互配合，認真測取和記錄實驗數(shù)據(jù)。實驗結(jié)束后，將儀器、工具清理擺正。不得將實驗室的工具、儀器、材料等物品攜帶出實驗室。實驗完畢，實驗數(shù)據(jù)經(jīng)教師認可后方能離開實驗室。實驗報告要求字跡端正、繪圖清晰、表格簡明、實驗結(jié)果正確。目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"實驗一典型桁架結(jié)構(gòu)靜載實驗 1\o"CurrentDocument"實驗二典型剛架結(jié)構(gòu)靜載實驗 9\o"CurrentDocument"實驗三 超靜定組合結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形測量 17

實驗四節(jié)點性質(zhì)及支座性質(zhì)的對比實驗.....錯誤!未定義書簽。實驗一典型桁架結(jié)構(gòu)靜載實驗—、概述桁架（truss）,由直線桿件組成的格構(gòu)體系，當荷載只作用于節(jié)點上時，各桿內(nèi)力主要為軸向拉力或壓力，截面上的應(yīng)力基本上均勻分布，可以充分發(fā)揮材料的作用。因此適用于較大跨度的承重結(jié)構(gòu)和高聳結(jié)構(gòu)，如屋架、橋梁、輸電線路塔、衛(wèi)星發(fā)射塔、水工閘門、起重機架等都是桁架在實際結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用，所以桁架實驗是結(jié)構(gòu)力學(xué)實驗中不可或缺的一部分。二、 實驗?zāi)康恼J識桁架結(jié)構(gòu)在節(jié)點荷載作用下的內(nèi)力分布規(guī)律。驗證桁架結(jié)構(gòu)中的零桿。三、 實驗原理典型桁架結(jié)構(gòu)受力特點（1）三角形桁架實驗圖1-1三角形桁架簡圖圖1-1所示三角形桁架在頂點結(jié)點單位荷載作用下其軸力分布如圖1-2所示，從其軸力圖可以看出其受力特點為：只有上、下弦桿件受力，腹桿全部為零桿，且所有上弦桿件受力相同，所有下弦桿件受力相同。根據(jù)該結(jié)構(gòu)的受力特點，可在實際測試時選擇測量上弦各桿及下弦各桿軸力是否相同，是否和理論值相符，腹桿是否全為零桿。在實際工程中，三角形屋架結(jié)構(gòu)的上弦和下弦桿件往往是一根通長桿件，并不像圖1-1中所示各個桿件均在節(jié)點處斷開，也就是說實際工程中采用的三角形屋架的結(jié)構(gòu)簡圖如圖1-3所示。這種結(jié)構(gòu)形式在節(jié)點荷載作用下，各個桿件的軸力大小和圖1-2所示的桿件軸力大小相同。但若考慮桿件的軸向變形會產(chǎn)生如圖1-4所示的彎矩，如桿件的抗彎能力較弱，則這部彎矩將會對實測桿件的應(yīng)力產(chǎn)生不可忽略的影響。圖1-2三角形桁架軸力圖圖1-3三角形屋架的結(jié)構(gòu)簡圖

圖1-4傳統(tǒng)三角形屋架彎矩圖0.50圖0.50圖1-6梯形桁架內(nèi)力圖圖1-5所示梯形桁架在上部中間節(jié)點單位荷載作用下的軸力分布如圖1-6所示，從其軸力圖可以看出其受力特點為：內(nèi)力呈對稱分布，且對稱軸上的豎腹桿為零桿。根據(jù)上述受力特點，可在實際測試時選擇測量各腹桿及弦桿的實測值是否和理論值相符，結(jié)構(gòu)內(nèi)力是否對稱分布以及對稱軸上的豎腹桿是否為零桿。桁架結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)測試分析原理結(jié)構(gòu)力學(xué)的實驗最終結(jié)果是要將實測值與理論值相比較，對桁架實驗而言兩者比較的項目為軸力及節(jié)點位移。軸力及節(jié)點位移的理論值利用幾何求解器可直接得到，但在實際測試時我們可以測得節(jié)點位移及桿件上某一點的應(yīng)變，卻無法直接得到桿件上軸力。對于軸力，我們是通過在桿件同一截面對稱位置粘貼電阻應(yīng)變片的方法來測量測量的。由于實測應(yīng)變的平均值由軸力引起，經(jīng)計算分析可得到該截面的軸力大小。另外，桁架結(jié)構(gòu)會不可避免的產(chǎn)生附加彎矩產(chǎn)生的次應(yīng)力，通過同一截面兩應(yīng)變的差值可以分析次應(yīng)力的大小。四、實驗方案桿件結(jié)構(gòu)實驗的目的在于研究不同桿件結(jié)構(gòu)在確定荷載下的內(nèi)力分布，實驗流程為設(shè)計實驗結(jié)構(gòu)類型，確定加載方式…分析內(nèi)力分布，確定實驗方案…加載測試f根據(jù)測試結(jié)果設(shè)計新的結(jié)構(gòu)形式或加載方案，如此循環(huán)。實驗裝置、測量工具YJ-HA型多功能結(jié)構(gòu)力學(xué)組合實驗裝置（圖1-7、1-8）、卷尺、150mm游標卡尺。YJ-HA型多功能結(jié)構(gòu)力學(xué)組合實驗裝置由機架和數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)兩部分組成，加載部分由加載機構(gòu)及相應(yīng)的傳感器組成，完成對實驗結(jié)構(gòu)的加載，并將被測物理量轉(zhuǎn)化為電參量。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由應(yīng)變儀及相應(yīng)軟件組成，主要完成實驗數(shù)據(jù)的采集、分析等。結(jié)構(gòu)模型的組裝、加載方案

圖1-7三角形屋架實驗?zāi)Ｐ蛨D1-8梯形桁架結(jié)構(gòu)模型安裝好的三角形屋架結(jié)構(gòu)模型如圖1-7所示，梯形屋架結(jié)構(gòu)模型如圖1-8所示，兩者均安裝在下橫梁的導(dǎo)軌上，加載裝置安裝在上橫梁上，當順時針轉(zhuǎn)動加載小車手柄時，蝸輪蝸桿向上運動，便可以對結(jié)構(gòu)模型施加一個向上的豎向荷載，而當逆時針旋轉(zhuǎn)加載小車手柄時，蝸輪蝸桿向下運動，便可以對結(jié)構(gòu)模型施加一向下的豎向荷載。數(shù)據(jù)測試方案結(jié)構(gòu)所受的荷載通過安裝在加載桿件端部的拉壓力傳感器測量，結(jié)構(gòu)的內(nèi)力通過粘貼在桿件上的應(yīng)變片測量，結(jié)構(gòu)的變形通過安裝在節(jié)點位置的拉線式位移傳感器測量。實驗?zāi)Ｐ偷姆治鎏幚韺嶒炃袄媒Y(jié)構(gòu)力學(xué)求解器求得實驗?zāi)Ｐ驮陬A(yù)設(shè)荷載下的內(nèi)力，并據(jù)此算出粘貼應(yīng)變片位置處的應(yīng)力，得出其應(yīng)變值，以便實驗過程中校核實驗數(shù)據(jù)的準確性。同時實驗過程中數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)能夠?qū)崟r記錄所施加的荷載及桿件應(yīng)變，實驗完成后利用數(shù)據(jù)分析軟件的相關(guān)功可以方便讀取實驗數(shù)據(jù)，得到力與應(yīng)變的關(guān)系曲線，然后依據(jù)實驗原理就可以驗證實驗數(shù)據(jù)的正確性，得出相應(yīng)結(jié)論。五、完成實驗預(yù)習報告在了解實驗原理、實驗方案及實驗設(shè)備操作后，就應(yīng)該完成實驗預(yù)習報告。實驗預(yù)習報告包括：明確相關(guān)概念、預(yù)估桿件的最大荷載、明確操作步驟等，在完成預(yù)習報告時，有些條件實驗指導(dǎo)書已給出（包括后續(xù)的試驗操作步驟簡介）、有些條件為已知條件、有些條件則需要查找相關(guān)標準或參考資料。通過預(yù)習報告的完成，將有利于正確理解及順利完成實驗。有條件的同學(xué)可以利用多媒體教學(xué)課件，分析以往的實驗數(shù)據(jù)、觀看實驗過完成實驗預(yù)習報告，并獲得輔導(dǎo)教師的認可，是進行正式實驗操作的先決條件。六、實驗操作步驟簡介下面以三角形屋架為例來說明整個實驗流程，梯形屋架的實驗流程和三角形屋架的實驗流程類似。測量、收集原始參數(shù)，調(diào)整桿的安裝尺寸（1） 選擇實驗中，實驗數(shù)據(jù)精度較高的桿件，收集到實驗得到的原始參數(shù)包括桿件的彈性模量E、外徑D及壁厚，填入相應(yīng)的計算表格。當采用可調(diào)桿件時，應(yīng)注意調(diào)整可調(diào)桿件兩固定孔的長度至設(shè)計值。（2） 收集荷載傳感器、位移傳感器的靈敏度系數(shù)及電阻應(yīng)變片的阻值、靈敏度系數(shù)、導(dǎo)線電阻等。安裝實驗裝置首先將所需桿件準備齊全，若用到了可調(diào)桿件時，要將桿件長度調(diào)整至設(shè)計值，并備緊端部的備緊螺絲，然后在地面或桌面上將結(jié)構(gòu)的上部桿件組裝成型，然后調(diào)整各個支座至安裝位置，將組裝好的上部桿件結(jié)構(gòu)安裝在支座的相應(yīng)位置，調(diào)整上橫梁上的加載裝置至合適位置，依次連接好測力傳感器、轉(zhuǎn)接桿件，通過調(diào)整減速機傳動桿的位置使得轉(zhuǎn)換桿件連接在加載點節(jié)點盤上。需要注意的是，在安裝桿件時應(yīng)注意應(yīng)變片與框架平面的關(guān)系。連接測試線路、設(shè)置測試參數(shù)及測試窗口參見實驗一。加載測試在桿件處于非受力狀態(tài)時平衡測點，啟動采樣，分級加載，得到所需要的測試數(shù)據(jù)。需要注意的是：3815N為靜態(tài)采集設(shè)備，停止采樣從新采樣時，并不覆蓋原來的數(shù)據(jù)，而是連接在原來數(shù)據(jù)的后面，這樣就為一個實驗多次采集數(shù)據(jù)提供了方便。在加載過程中，注意控制加載速度及最大荷載，應(yīng)保桿件的最大應(yīng)變不超過600。得到正確的三組數(shù)據(jù)后，方可停止加載。試件恢復(fù)到非受力狀態(tài)時，停止采集數(shù)據(jù)。這樣就完成了實驗的加載測試過程。分析實驗數(shù)據(jù)（1） 驗證數(shù)據(jù)設(shè)置一荷載-應(yīng)變X-Y曲線，以觀測數(shù)據(jù)的線性及重復(fù)性。數(shù)據(jù)應(yīng)該為線性的且有較好的重復(fù)性。（2） 讀取數(shù)據(jù)由于本實驗測試點較多，讀數(shù)時往往采用歷史曲線與數(shù)據(jù)表格聯(lián)合讀數(shù)的方式，在歷史曲線中單擊右鍵，選擇“顯示拆分”、“數(shù)據(jù)同步”、“單光標”，此時移動歷史曲線中的光標，實施曲線及數(shù)據(jù)表格中的數(shù)據(jù)就會與歷史曲線的光標數(shù)據(jù)同步。讀數(shù)時，可以通過歷史曲線左側(cè)的讀數(shù)窗口、表格數(shù)據(jù)、實時曲線的光標數(shù)據(jù)任一方式讀取實驗數(shù)據(jù)。（3） 分析數(shù)據(jù)在測得所施加的荷載及桿件不同位置的應(yīng)變以后，結(jié)合以前實驗得到的桿件原始參數(shù)，便可以還原出結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布圖。對比分析實測內(nèi)力圖與理論內(nèi)力圖可得到實驗誤差，查找誤差來源。七、實驗注意事項如果在實驗中用到了可調(diào)桿件，則在安裝桿件之前，首先要對可調(diào)桿件進行定長，將桿件端部的備緊螺栓擰緊；在安裝過程中，注意應(yīng)變片與桁架平面的關(guān)系；在加載過程中，不宜加載過快，利用砝碼加載時應(yīng)輕拿輕放，保證測試數(shù)據(jù)的平穩(wěn)。實驗二典型剛架結(jié)構(gòu)靜載實驗—、概述剛架也是由直線桿件組成的結(jié)構(gòu)，其中的結(jié)點主要是剛結(jié)點，也可以有部分鉸結(jié)點或組合結(jié)點。剛節(jié)點比鉸結(jié)點多了一個轉(zhuǎn)角約束，使得剛架結(jié)構(gòu)和桁架結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)輪廓相同的情況下，剛架可以比桁架少一些斜腹桿，從而在結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成較大空間，便于使用。與桁架結(jié)構(gòu)的受力特點不同，剛架結(jié)構(gòu)中的桿件主要受彎，在彈性段，桿件截面上的應(yīng)力按線性分布，使用中不能充分發(fā)揮材料的作用。但在承受桿件中間荷載時，剛架結(jié)構(gòu)中由于剛結(jié)點處能夠承受彎矩，在承受相同荷載作用時，往往能夠減小消減構(gòu)件跨中彎矩的峰值，使得彎矩分配趨于均衡，從而提高材料的利用效率，減小結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面尺寸。剛架結(jié)構(gòu)因其結(jié)構(gòu)形式及受力特點在實際工程中有著廣泛應(yīng)用，如工業(yè)廠房、框架結(jié)構(gòu)樓房等，因此有必要通過實驗驗證剛架結(jié)構(gòu)在特定荷載作用下內(nèi)力分布的規(guī)律，掌握剛架結(jié)構(gòu)在不同荷載作用下的內(nèi)力反映。二、 實驗?zāi)康尿炞C剛架結(jié)構(gòu)在特定荷載作用下內(nèi)力分布規(guī)律及結(jié)點位移；比較不同剛架結(jié)構(gòu)在相同類型荷載作用下的內(nèi)力分布及節(jié)點位移；進一步了解剛節(jié)點的力學(xué)特性，理解清楚剛結(jié)點的設(shè)計依據(jù)。三、 實驗原理四跨連續(xù)門式剛架水平加載內(nèi)力、節(jié)點位移測試實驗

041=10圖2-2四跨連續(xù)平面剛架彎矩圖041=10圖2-2四跨連續(xù)平面剛架彎矩圖圖2-1所示四跨連續(xù)門式剛架在水平節(jié)點荷載作用下的受力特點為：結(jié)構(gòu)彎矩和豎桿軸力（圖2-2及2-3所示）呈反對稱分布，每根桿件彎矩均呈線性分布且在桿件中部有反彎點，水平桿軸力從左向右依次減小且對稱軸處的豎桿軸力為零。圖2-3四跨連續(xù)平面剛架軸力圖圖2-4圖2-3四跨連續(xù)平面剛架軸力圖圖2-4四跨連續(xù)平面剛架桿件應(yīng)變圖圖2-5兩層兩跨平面剛架計算簡圖圖圖2-5兩層兩跨平面剛架計算簡圖圖2-6兩層兩跨平面剛架彎矩圖m.0.⑵兩層兩跨門式剛架水平加載內(nèi)力、節(jié)點位移測試實驗圖2-5所示兩層兩跨平面剛架在水平節(jié)點荷載作用下的受力特點為：結(jié)構(gòu)彎矩和豎桿軸分布，每根桿件彎矩均呈線性分布且在桿件中部有反彎點，水平桿軸力從左向右依次減小且對稱軸處的豎桿軸力為零。如圖2-6及2-7所示呈反對稱0,75,361111111111111II_-0*290.00史 0.29).36IIIIIIIIIlliII11=——-0.S圖2-7[n 0.00 0.n兩層兩跨平面剛架軸力圖兩種框架在結(jié)點荷載作用下內(nèi)力特點相似，可以任選其中一個驗證其內(nèi)力分布規(guī)律。在忽略剪力的影響的條件，桿件各個位置的應(yīng)變由軸力和彎矩疊加產(chǎn)生，由結(jié)構(gòu)的內(nèi)力圖，根據(jù)桿件的截面尺寸，就可以得出結(jié)構(gòu)在單位荷載作用下各個桿件不同位置的應(yīng)變，從而可以得出結(jié)構(gòu)在單位荷載下不同位置的應(yīng)變圖如圖2-4。在試驗過程中我們可以根據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)變圖及時觀測實驗數(shù)據(jù)是否準確。結(jié)構(gòu)力學(xué)的實驗最終結(jié)果是要將實測值與理論值相比較，兩者比較的項目為軸力、彎矩及節(jié)點位移，利用幾何求解器可直接得到，但在實際測試時我們可以測得節(jié)點位移及桿件上某一點的應(yīng)變，但無法直接得到桿件上軸力及彎矩，通過在桿件同一截面對稱粘貼電阻應(yīng)變片的方法，經(jīng)計算分析可測得該截面的軸力及彎矩。在忽略剪力影響的情況下，實測應(yīng)變的平均值由軸力引起，應(yīng)變的差值由彎矩引起。通過分析測點應(yīng)力，可以得到桿件內(nèi)力的分布，根據(jù)其內(nèi)力分布規(guī)律可以的得到結(jié)構(gòu)在對應(yīng)荷載作用下的內(nèi)力圖，對比起內(nèi)力圖可驗證在水平節(jié)點荷載作用下平面剛架的內(nèi)力分布規(guī)律。四、實驗方案桿件結(jié)構(gòu)實驗的目的在于研究不同桿件結(jié)構(gòu)在確定荷載下的內(nèi)力分布，實驗流程為設(shè)計實驗結(jié)構(gòu)類型，確定加載方式一分析內(nèi)力分布，確定實驗方案一加載測試一根據(jù)測試結(jié)果設(shè)計新的結(jié)構(gòu)形式或加載方案，如此循環(huán)。檢驗裝置、測量工具YJ-HA型多功能結(jié)構(gòu)力學(xué)組合實驗裝置、卷尺、150mm游標卡尺。YJ-HA型多功能結(jié)構(gòu)力學(xué)組合實驗裝置由機架和數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)兩部分組成，加載部分由加載機構(gòu)及相應(yīng)的傳感器組成，完成對實驗結(jié)構(gòu)的加載，并將被測物理量轉(zhuǎn)化為電參量。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由應(yīng)變儀及相應(yīng)軟件組成，主要完成實圖2-8四跨連續(xù)平面剛架驗數(shù)據(jù)的采集、分析等。結(jié)構(gòu)模型的組裝、加載方案安裝好的四跨連續(xù)平面剛架如圖2-8所示，兩層兩跨平面剛架如圖2-9，所示，兩者均安裝在下橫梁的導(dǎo)軌上，加載裝置安裝在左、右立柱上，當順時針轉(zhuǎn)動加載小車手柄時，蝸輪蝸桿向左運動，便可以對結(jié)構(gòu)模型施加一個向左的水平力，而當逆時針旋轉(zhuǎn)加載小車手柄時，蝸輪蝸桿向右運動，便可以對結(jié)構(gòu)模型施加一向右的水平荷載。數(shù)據(jù)測試方案結(jié)構(gòu)所受的荷載通過安裝在加載桿件端部的拉壓力傳感器測量，結(jié)構(gòu)的內(nèi)力通過粘貼在桿件上的應(yīng)變片測量，結(jié)構(gòu)的變形通過安裝在節(jié)點位置的拉線式位移傳感器測量。實驗?zāi)Ｐ偷姆治鎏幚韺嶒炃袄媒Y(jié)構(gòu)力學(xué)求解器求得實驗?zāi)Ｐ驮陬A(yù)設(shè)荷載下的內(nèi)力，并據(jù)此算出粘貼應(yīng)變片位置處的應(yīng)力，得出其應(yīng)變值，以便實驗過程中校核實驗數(shù)據(jù)的準確性。同時實驗過程中數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)能夠?qū)崟r記錄所施加的荷載及桿件應(yīng)變，實驗完成后利用數(shù)據(jù)分析軟件的相關(guān)功可以方便讀取實驗數(shù)據(jù)，得到力與應(yīng)變的關(guān)系曲線，然后依據(jù)實驗原理就可以驗證實驗數(shù)據(jù)的正確性，得出相應(yīng)結(jié)論。圖2-9兩層兩跨平面剛架五、完成實驗預(yù)習報告在了解實驗原理、實驗方案及實驗設(shè)備操作后，就應(yīng)該完成實驗預(yù)習報告。實驗預(yù)習報告包括：明確相關(guān)概念、預(yù)估桿件的最大荷載、明確操作步驟等，在完成預(yù)習報告時，有些條件實驗指導(dǎo)書已給出（包括后續(xù)的試驗操作步驟簡介）、有些條件為已知條件、有些條件則需要查找相關(guān)標準或參考資料。通過預(yù)習報告的完成，將有利于正確理解及順利完成實驗。有條件的同學(xué)可以利用多媒體教學(xué)課件，分析以往的實驗數(shù)據(jù)、觀看實驗過完成實驗預(yù)習報告，并獲得輔導(dǎo)教師的認可，是進行正式實驗操作的先決條件。六、實驗操作步驟簡介四跨連續(xù)平面剛架和兩層兩跨平面剛架在水平結(jié)點荷載作用下內(nèi)力特點相似，可以任選其中一個驗證其內(nèi)力分布規(guī)律，下面以四跨連續(xù)平面剛架為例來說明整個實驗流程，兩層兩跨平面剛架的實驗流程和四跨連續(xù)平面剛架的試驗流程類似。測量、收集原始參數(shù)，調(diào)整桿的安裝尺寸（1） 選擇實驗中，實驗數(shù)據(jù)精度較高的桿件，收集到實驗得到的原始參數(shù)包括桿件的彈性模量E、外徑D及壁厚，填入相應(yīng)的計算表格。當采用可調(diào)桿件時，應(yīng)注意調(diào)整可調(diào)桿件兩固定孔的長度至設(shè)計值。（2） 收集荷載傳感器、位移傳感器的靈敏度系數(shù)及電阻應(yīng)變片的阻值、靈敏度系數(shù)、導(dǎo)線電阻等。安裝實驗裝置首先將所需桿件準備齊全，若用到了可調(diào)桿件時，要將桿件長度調(diào)整至設(shè)計值，并備緊端部的備緊螺絲，然后在地面或桌面上將結(jié)構(gòu)的上部桿件按照實驗要求組裝成型，調(diào)整各個支座至安裝位置，將組裝好的上部桿件結(jié)構(gòu)安裝在支座的相應(yīng)位置，調(diào)整左側(cè)立柱上的加載裝置至合適位置，依次連接好測力傳感器、轉(zhuǎn)接桿件，通過調(diào)整減速機傳動桿的位置使得轉(zhuǎn)換桿件連接在加載點節(jié)點盤上。需要注意的是，在安裝桿件時應(yīng)注意應(yīng)變片與框架平面的關(guān)系。連接測試線路、設(shè)置測試參數(shù)及測試窗口參見實驗1.1。加載測試在桿件處于非受力狀態(tài)時平衡測點，啟動采樣，分級加載，得到所需要的測試數(shù)據(jù)。需要注意的是：3815N為靜態(tài)采集設(shè)備，停止采樣從新采樣時，并不覆蓋原來的數(shù)據(jù)，而是連接在原來數(shù)據(jù)的后面，這樣就為一個實驗多次采集數(shù)據(jù)提供了方便。在加載過程中，注意控制加載速度及最大荷載，應(yīng)保桿件的最大應(yīng)變不超過600。得到正確的三組數(shù)據(jù)后，方可停止加載。試件恢復(fù)到非受力狀態(tài)時，停止采集數(shù)據(jù)。這樣就完成了實驗的加載測試過程。分析實驗數(shù)據(jù)（1） 驗證數(shù)據(jù)設(shè)置一荷載-應(yīng)變X-Y關(guān)系曲線，以觀測數(shù)據(jù)的線性及重復(fù)性。數(shù)據(jù)應(yīng)該為線性的且有較好的重復(fù)性。（2） 讀取數(shù)據(jù)由于本實驗測試點較多，讀數(shù)時往往采用歷史曲線與數(shù)據(jù)表格聯(lián)合讀數(shù)的方式，在歷史曲線中單擊右鍵，選擇“顯示拆分”、“數(shù)據(jù)同步”、“單光標”，此時移動歷史曲線中的光標，實施曲線及數(shù)據(jù)表格中的數(shù)據(jù)就會與歷史曲線的光標數(shù)據(jù)同步。讀數(shù)時，可以通過歷史曲線左側(cè)的讀數(shù)窗口、表格數(shù)據(jù)、實時曲線的光標數(shù)據(jù)任一方式讀取實驗數(shù)據(jù)。（3） 分析數(shù)據(jù)在測得所施加的荷載及桿件不同位置的應(yīng)變以后，結(jié)合以前實驗得到的桿件原始參數(shù)，便可以還原出結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布圖。對比分析實測內(nèi)力圖與理論內(nèi)力圖可得到實驗誤差，查找誤差來源。七、實驗注意事項如果在實驗中用到了可調(diào)桿件，則在安裝桿件之前，首先要對可調(diào)桿件進行定長，將桿件端部的備緊螺栓擰緊；可調(diào)桿件在安裝過程中，注意應(yīng)變片與剛架平面的關(guān)系；在加載過程中，不宜加載過快，利用砝碼加載時應(yīng)輕拿輕放，保證測試數(shù)據(jù)的平穩(wěn)。實驗三超靜定組合結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形測量一、 實驗?zāi)康呐c要求了解超靜定組合結(jié)構(gòu)的基本特點以及測量儀器設(shè)備的基本原理和操作方法。學(xué)習超靜定組合結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的測量方法。二、 實驗原理超靜定組合結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形測量系統(tǒng)一般由傳感系統(tǒng)、放大系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與處理三部分組成。對于超靜定組合結(jié)構(gòu)采用力法求解：［頊乃+0捐二0三、 實驗對象、實驗系統(tǒng)框圖及實驗儀器實驗對象：超靜定組合結(jié)構(gòu)。實驗系統(tǒng)框圖：見圖3-1。圖3-1超靜定組合結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形測量實驗框圖實驗儀器：靜力加載架：用來給超靜定組合結(jié)構(gòu)加力。力傳感器：用來測定給超靜定組合結(jié)構(gòu)所加力的大小。應(yīng)變計：用來測定超靜定組合結(jié)構(gòu)內(nèi)力的大小。位移傳感器：用來測定超靜定組合結(jié)構(gòu)變形的大小。應(yīng)變儀：將傳感器輸出的較小的電荷信號放大成可供檢測的電壓信號。數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)：記錄和分析靜定組合結(jié)構(gòu)的各個參數(shù)的變化。四、 實驗步驟按圖所示連接實驗儀器設(shè)備，并仔細檢查確認無誤。依此打開應(yīng)變儀、數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)。預(yù)熱5分鐘。給超靜定組合結(jié)構(gòu)加力，所加力依此為5KN、10KN，20KN，30KN，40KN，50KN。分別測量并記錄在不同外力條件下超靜定組合結(jié)構(gòu)各測點內(nèi)力和位移。將各儀器設(shè)備的輸出旋扭恢復(fù)到零，依此測試儀器，并關(guān)閉數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)。整理好實驗現(xiàn)場。五、 整理實驗報告表3-1超靜定組合結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形測量測量次數(shù)123外力5KN10KN20KN內(nèi)力位移測量次數(shù)456外力30KN40KN50KN內(nèi)力位移

實驗四節(jié)點性質(zhì)及支座性質(zhì)的對比實驗—、概述在實際結(jié)構(gòu)中，由于結(jié)構(gòu)中某個節(jié)點、支座形式或加載位置的改變往往會對結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布產(chǎn)生很大影響，而結(jié)構(gòu)設(shè)計時正是基于結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布規(guī)律進行構(gòu)件截面選擇的，因此有必要對不同性質(zhì)的節(jié)點和支座對結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布的影響有一個清晰的認識，明確不同性質(zhì)的節(jié)點和支座的概念。二、 實驗?zāi)康恼J識不同性質(zhì)的節(jié)點，明確各節(jié)點的力學(xué)特性。認識不同性質(zhì)的支座，明確各支座的力學(xué)特性。三、 實驗原理0.rIHTnmrn^(b)門式剛架彎矩圖(a)門式剛架計算簡圖(c)0.rIHTnmrn^(b)門式剛架彎矩圖(a)門式剛架計算簡圖(c)門式剛架軸力圖4-1門式剛架計算簡圖及內(nèi)力圖節(jié)點性質(zhì)對比實驗桁架、剛架、組合結(jié)構(gòu)的本質(zhì)區(qū)別在于結(jié)點性質(zhì)的不同，結(jié)點的類型可分為鉸結(jié)點、剛結(jié)點以及組合節(jié)點三種，這就意味著在實驗時只要結(jié)點的性質(zhì)可變，就可以方便地得到桿件相同而結(jié)構(gòu)性質(zhì)不同的實驗結(jié)構(gòu)。圖4-1和4-2中的兩結(jié)構(gòu)的區(qū)別在于節(jié)點性質(zhì)存在差異，4-1中均為為剛結(jié)點，4-2中B、C為鉸節(jié)點，正是由于兩個節(jié)點的差異導(dǎo)致兩結(jié)構(gòu)內(nèi)力的分布截然不同。利用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器可直接得到相應(yīng)的實驗?zāi)Ｐ偷睦碚搹澗貓D及軸力圖如圖4-1及4-2所示，對比內(nèi)力圖，可以看出節(jié)點性質(zhì)的差異會對結(jié)構(gòu)內(nèi)力產(chǎn)生重要的影響。(a)排架計算簡圖(c)(a)排架計算簡圖(c)排架軸力圖(b)排架彎矩圖圖4-2排架計算簡圖及內(nèi)力圖結(jié)構(gòu)力學(xué)的實驗最終結(jié)果是要將實測值與理論值相比較，兩者比較的項目為軸力、彎矩及節(jié)點位移，利用幾何求解器可直接得到，但在實際測試時我們可以測得節(jié)點位移及桿件上某一點的應(yīng)變，但無法直接得到桿件上軸力及彎矩，通過在桿件同一截面對稱粘貼電阻應(yīng)變片的方法，經(jīng)計算分析可測得該截面的軸力及彎矩。在忽略剪力影響的情況下，實測應(yīng)變的平均值由軸力引起，應(yīng)變的差值由彎矩引起。通過分析測點應(yīng)力，可以得到桿件內(nèi)力的分布，根據(jù)其內(nèi)力分布規(guī)律可以的得到結(jié)構(gòu)在對應(yīng)荷載作用下的內(nèi)力圖，對比起內(nèi)力圖可看出節(jié)點性質(zhì)的差異對結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布的影響。測點布置：實驗時在桿件的中間截面以及距離中間截面130mm處粘貼電阻應(yīng)變片。通過測點應(yīng)變的大小可反算得測點及結(jié)構(gòu)內(nèi)力的大小，據(jù)此實驗時可通過觀測測點應(yīng)變的不同變化，對比節(jié)點性質(zhì)對結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響。支座性質(zhì)對比實驗支座是結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的連接區(qū)，按其受力特征的不同可分為：滾軸支座、鉸支座、定向支座以及固定支座，這幾種支座性質(zhì)均可在K/-HA型多功能結(jié)構(gòu)力學(xué)組合實驗裝置上方便實現(xiàn)，且可靈活轉(zhuǎn)換。由于不同支座形式的受力特征存在差異，所以支座形式的不同會對結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布產(chǎn)生顯著影響。這也就意味著在實驗時我們利用各支座形式可在YJ-HA型多功能結(jié)構(gòu)力學(xué)組合實驗裝置可靈活轉(zhuǎn)換的特點，就可以方便地得到上部桿件的組合性質(zhì)相同而支座性質(zhì)不同的結(jié)構(gòu)實驗?zāi)Ｐ?，從而驗證在相同荷載作用下其內(nèi)力分布的差異。在4-1中，我們涉及到了支座形式為固定支座的門式剛架，

而實際工程中也經(jīng)?？吹綀D4-3所示的鉸支座門式剛架。由其內(nèi)力圖可見由于支座形式的不同使得豎桿的內(nèi)力分布形式產(chǎn)生了顯著變化，鉸支座門式剛架柱的彎矩呈三角形分布（如圖4-4（b）），某些工業(yè)廠房中的柱子采用上粗下細的變截面柱正是基于上述原理，如圖4-4所示。（a）排架計算簡圖 ￡ hrJ1■（c）排架軸力圖（b）排架彎矩圖圖4-3排架計算簡圖及內(nèi)力圖（a）排架計算簡圖 ￡ hrJ1■（c）排架軸力圖（b）排架彎矩圖圖4-3排架計算簡圖及內(nèi)力圖固定支座門式剛架（等截面柱） 釵支座門式剛架（變截面柱）圖4-4門式剛架在工程中的實際應(yīng)用圖片四、實驗方案實驗裝置、測量工具YJ-HA型多功能結(jié)構(gòu)力學(xué)組合實驗裝置、卷尺、150mm游標卡尺。YJ-HA型多功能結(jié)構(gòu)力學(xué)組合實驗裝置由機架和數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)兩部分組成，加載部分由加載機構(gòu)及相應(yīng)的傳感器組成，完成對實驗結(jié)構(gòu)的加載，并將被測物理量轉(zhuǎn)化為電參量。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由應(yīng)變儀及相應(yīng)軟件組成，主要完成數(shù)

據(jù)的采集、分析等。2.結(jié)構(gòu)模型的組裝、加載方案圖4-5安裝好的實驗?zāi)Ｐ桶惭b好的結(jié)構(gòu)模型如圖4-5所示，門式框架安裝在下橫梁的導(dǎo)軌上，加載裝置安裝在左、右立柱上，當順時針轉(zhuǎn)動加載小車手柄時，蝸輪蝸桿向左運動，便可以對結(jié)構(gòu)模型施加一個向左的水平荷載，而當逆時針旋轉(zhuǎn)加載小車手柄時，蝸輪蝸桿向右運動，便可以對結(jié)構(gòu)模型施加一向右的水平荷載。數(shù)據(jù)測試方案結(jié)構(gòu)所受的荷載通過安裝在加載桿件端部的拉壓力傳感器測量，結(jié)構(gòu)的內(nèi)力通過粘貼在桿件上的應(yīng)變片測量，結(jié)構(gòu)的變形通過安裝在節(jié)點位置的拉線式位移傳感器測量。數(shù)據(jù)的分析處理實驗前利用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器求得實驗?zāi)Ｐ驮陬A(yù)設(shè)荷載下的內(nèi)力，并據(jù)此算出粘貼應(yīng)變片位置處的應(yīng)力，得出其應(yīng)變值，以便實驗過程中校核實驗數(shù)據(jù)的準確性。同時實驗過程中數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)能夠?qū)崟r記錄所施加的荷載及桿件應(yīng)變，實驗完成后利用數(shù)據(jù)分析軟件的相關(guān)功可以方便讀取實驗數(shù)據(jù)，得到力與應(yīng)變的關(guān)系曲線，然后依據(jù)實驗原理就可以驗證實驗數(shù)據(jù)的正確性，得出相應(yīng)結(jié)論。五、完成實驗預(yù)習報告在了解實驗原理、實驗方案及實驗設(shè)備操作后，就應(yīng)該完成實驗預(yù)習報告。實驗預(yù)習報告包括：明確相關(guān)概念、預(yù)估桿件的最大荷載、明確操作步驟等，在完成預(yù)習報告時，有些條件實驗指導(dǎo)書已給出（包括后續(xù)的試驗操作步驟簡介）、有些條件為已知條件、有些條件則需要查找相關(guān)標準或參考資料。通過預(yù)習報告的完成，將有利于正確理解及順利完成實驗。有條件的同學(xué)可以利用多媒體教學(xué)課件，分析以往的實驗數(shù)據(jù)、觀看實驗過完成實驗預(yù)習報告，并獲得輔導(dǎo)教師的認可，是進行正式實驗操作的先決條件。六、實驗操作步驟簡介測量、收集原始參數(shù)，調(diào)整桿的安裝尺寸（1） 選擇實驗中，實驗數(shù)據(jù)精度較高的桿件，收集到上次實驗得到的原始參數(shù)包括桿件的彈性模量