結(jié)構(gòu)工程師-結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)知識(shí)點(diǎn)解析6

　　二、模型設(shè)計(jì)

　　結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)按試驗(yàn)?zāi)康牡牟煌煞譃椋?/p>

　?、?gòu)椥阅Ｐ?mdash;—為研究在荷載作用下結(jié)構(gòu)彈性階段的工作性能，用勻質(zhì)彈性材料制成與原型相似的結(jié)構(gòu)模型。

　　②強(qiáng)度模型——為研究在荷載作用下結(jié)構(gòu)各個(gè)階段工作性能，包括直到破壞的全過(guò)程反應(yīng)，用原材料或相似材料制成的與原型相似的結(jié)構(gòu)模型。

　　模型設(shè)計(jì)按下列程序進(jìn)行：

　?、侔丛囼?yàn)?zāi)康倪x擇模型類型;

　?、诎聪嗨圃碛梅匠淌椒治龇ɑ蛄烤V分析法確定相似判據(jù);

　　③確定模型的幾何比例，即定出長(zhǎng)度相似常數(shù)Sl;

　?、芨鶕?jù)相似判據(jù)確定其他各物理量的相似常數(shù);

　?、菰O(shè)計(jì)和繪制模型的施工圖。

　　由前推導(dǎo)相似判據(jù)過(guò)程可見(jiàn)，相似常數(shù)的個(gè)數(shù)是多于相似判據(jù)的數(shù)目，設(shè)計(jì)時(shí)除首先確定長(zhǎng)度相似常數(shù)Sl外，一般根據(jù)可能條件再選定模型材料，亦即確定SE和Sσ，然后推導(dǎo)出其他物理量的相似常數(shù)。表18—7—2列出一般靜力試驗(yàn)彈性模型的相似常數(shù)。當(dāng)設(shè)計(jì)先確定SE和Sl時(shí)，其他物理量的相似常數(shù)都是SE和Sl的函數(shù)，或是等于1，如應(yīng)變、泊松比和角變位等均為無(wú)量綱數(shù)，它們的相似常數(shù)Sε、Sν和Sβ均等于1。

　　對(duì)于結(jié)構(gòu)動(dòng)力試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，除與表18—7—2靜力模型有關(guān)材料特性、幾何特性和荷載等物理量有相同的相似關(guān)系外，表18—7—3為有關(guān)動(dòng)力性能物理量的相似關(guān)系。

　　上述模型設(shè)計(jì)所得各物理量之間的相似關(guān)系均是在假定采用理想彈性材料的情況下推導(dǎo)求得的。實(shí)際上較多鋼筋混凝土或砌體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度模型要研究結(jié)構(gòu)非線性性能，因此對(duì)模型材料的相似要求更為嚴(yán)格，必須按實(shí)際情況建立相似關(guān)系。從表18—7—2可見(jiàn)SE=Sσ的關(guān)系，就是要求模型和原型結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線相似，這只有選用與原型結(jié)構(gòu)相同強(qiáng)度和變形的材料時(shí)才有可能。

　　在靜力模型的相似關(guān)系中，當(dāng)SE=Sσ=1時(shí)質(zhì)量密度Sρ=1/Sl，要求模型材料密度為原型材料的Sl倍。這事實(shí)上是沒(méi)有可能的。為此，當(dāng)需考慮結(jié)構(gòu)本身的質(zhì)量和重量對(duì)結(jié)構(gòu)性能的影響時(shí)，需要在模型上施加附加質(zhì)量，滿足材料密度相似的要求。

　　同樣在動(dòng)力模型中，模擬慣性力，重力時(shí)也必須考慮模型和原型結(jié)構(gòu)材料質(zhì)量密度的相似。由相似關(guān)系SE/(SgSρ)=Sl，通常重力加速度相似常數(shù)Sg=1，則要求模型材料的彈性模量應(yīng)比原型的小或密度比原型的大，試驗(yàn)時(shí)也采用加附加質(zhì)量的方法，來(lái)彌補(bǔ)材料密度不足所產(chǎn)生的影響。

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