¿Qué es Prueba de Estructura de Ingeniería?

Utilice carga u otros métodos para probar la estructura o componente de ingeniería, medir la fuerza interna, deformación, ángulo de rotación, desplazamiento del soporte, frecuencia, amplitud, etc. de la estructura o componente, para verificar sus requisitos de diseño o probar si es seguro y confiable y para la exploración El nuevo campo de la estructura y los medios y la base para el desarrollo de la teoría de la estructura de ingeniería.

En elsiglo XVIII, los científicos franceses utilizaron vigas de madera de soporte simple para ranurar a lo largo de la sección transversal del eje neutro y rellenarlas con bloques de madera. La prueba de la capacidad de carga a la flexión demostró que el ala superior de la sección de medio vano estaba debajo compresión y el ala inferior estaba bajo tensión.

Hay una capa neutra en el medio, que puso fin al debate sobre el estado de distribución de esfuerzos transversal de los materiales propuesto por Galileo y se prolongó durante más de 100 años, y la fórmula de cálculo para el La distribución transversal de esfuerzos de los elementos de flexión en la mecánica de materiales se estableció en la década de 1840.

A principios del siglo XIX, la estructura de ingeniería pudo explorar su condición de trabajo y confiabilidad mediante la carga de prueba. Posteriormente, debido al desarrollo de la producción y el transporte, la investigación y mejora de equipos y equipos, y la aparición de estructuras de gran envergadura, las pruebas de estructuras de ingeniería comenzaron a establecer métodos de prueba cuantitativos y promovieron el desarrollo de la teoría del cálculo de estructuras de ingeniería, haciendo Prueba de la estructura de ingeniería de una disciplina independiente.

China concede gran importancia a la construcción y desarrollo de disciplinas experimentales de estructuras de ingeniería. Desde 1956, el curso "Experimento de estructura de edificios" se ha establecido en colegios y universidades. En términos de servicios de producción directa, se han identificado el puente del río Yangtze, recipientes a presión, torres de transmisión de energía y varios tipos de edificios para nuevas estructuras, nuevos materiales y nuevos procesos, y la respuesta dinámica de varias estructuras, incluida la simulación de terremotos, industriales. La micro vibración de la planta, las estructuras de edificios de gran altura y la vibración del viento de las estructuras de gran altura han logrado una gran cantidad de resultados de medición reales.

En términos de investigación científica sobre sistemas estructurales de ingeniería, se han llevado a cabo un gran número de pruebas estáticas y dinámicas de objetos físicos o modelos sobre las propiedades materiales del acero, hormigón armado, ladrillo, piedra, madera, acero conformado en frío y otras estructuras. , componentes básicos y rendimiento general del trabajo de la estructura, etc. (Ver la imagen en color). Se han obtenido muchos resultados de pruebas, y parámetros de diseño, estándares de proceso, fórmulas de cálculo, teorías de diseño y técnicas de construcción que están en línea con la realidad actual de China. Se han propuesto condiciones que proporcionan una base básica para formular diversas especificaciones y procedimientos.

Clasificación de los métodos de prueba "Según el propósito de la investigación de prueba, se divide principalmente en prueba de identificación de producción y prueba de investigación científica. Según las propiedades de carga de la estructura, se divide en prueba estática y prueba dinámica. Según el período de tiempo, se divide en experimento de observación a largo plazo y experimento de observación a corto plazo. Según el tamaño de la estructura de prueba, se divide en prueba física y prueba de modelo. Según el grado de daño permisible de la estructura, se divide en prueba de daño y prueba no destructiva. El más básico de ellos es la prueba estática de observación a corto plazo.

Procedimientos de trabajo de prueba Preparar planes de prueba, hacer diseños de prueba y seleccionar o diseñar objetos de prueba de acuerdo con el propósito de la investigación de prueba estructural (o de componentes). Si se trata de una prueba de modelo, debe realizarse con base en teorías similares para identificar el naturaleza de los fenómenos naturales y restricciones de límites simuladas Diseño de modelos (incluida la selección de materiales y el proceso de producción). Lleve a cabo el diseño o la selección de la carga o la acción de simulación, seleccione los instrumentos y métodos de prueba apropiados, y mida y registre. Ponga un informe de investigación de prueba.

Además de la carga física, el equipo de carga generalmente utilizado para el equipo de carga se puede utilizar con gatos (Figura 1), equipos de prueba hidráulica, sistemas informáticos y vibradores en línea, mesas de vibración sísmica simulada (Figura 2), explosiones artificiales, etc. , para simular cambios estructurales o las diversas funciones reales del componente. En todos los dispositivos de prueba, hay bancos de pruebas estructurales, muros de reacción y varios dispositivos de carga.

El modelo de puente tensado por cable (4,7 metros de largo, 1: 160) simula una prueba de soplado en el túnel de viento.

Modelo de casa de bloques de 5 pisos (1: 4) para simular la prueba de mesa de sacudidas sísmicas

Prueba de rendimiento sísmico del modelo de estructura de edificio de 12 pisos (1: 6)

Método de medición Método de medición de la máquina. Mediante el uso de instrumentos mecánicos para medir los datos o parámetros requeridos, la medición de la máquina es altamente adaptable, simple, confiable y económica, es el método de medición más utilizado en ensayos estructurales. Método de medición eléctrica.

Los datos o parámetros que deben medirse en la prueba se convierten en parámetros eléctricos como resistencia, capacitancia, inductancia, voltaje o corriente a través del elemento sensor, amplificados por un amplificador y luego medidos, registrados y mostrados por el indicador y registro. El registrador de función XY registra datos y gráficos de respuesta estructural, realiza pruebas de ductilidad en las juntas de vigas y columnas y utiliza dispositivos de carga hidráulica para la simulación de carga.

Esta tecnología de conversión y medición se denomina tecnología de medición eléctrica no eléctrica, que tiene las ventajas de precisión, medición rápida, control automático, grabación continua y control remoto. Conectado con la computadora electrónica, también puede juzgar y calcular por sí mismo de acuerdo con los resultados de la medición. Método de medición de luz. Utilice la colimación de luz para amplificar, convertir y registrar continuamente los parámetros de medición, con baja amortiguación y respuesta rápida (como un osciloscopio de luz).

También es posible utilizar los efectos ópticos de los principios físicos y químicos y las propiedades mecánicas de los materiales fotosensibles bajo la acción de la luz polarizada para medir los campos de tensión (como los instrumentos fotoelásticos), que es simple, confiable e intuitiva; y la aplicación de medición de desplazamiento láser y holografía láser.

Otros métodos. Mida basada en la relación entre cantidades físicas indirectas como luz, electricidad, magnetismo y sonido y una determinada propiedad del material o elemento estructural. Por ejemplo, un detector ultrasónico utiliza la velocidad de propagación de las ondas ultrasónicas en el hormigón para determinar la resistencia del hormigón. El resultado del análisis y procesamiento se restaura a algún tipo de cantidad analógica y se muestra, para automatizar la recopilación, medición, análisis y procesamiento de datos.

Procesamiento de datos y análisis de resultados,ver análisis de pruebas de estructura.

PerspectivasDebido al desarrollo de la disciplina del experimento de estructura de ingeniería, los requisitos de capacidad, precisión y automatización del equipo son cada vez más altos. El equipo de grabación de osciloscopio ligero, popular en la década de 1960, está siendo reemplazado gradualmente por el equipo de grabación de cinta, lo que hace procesamiento manual de datos más fácil La Tierra es reemplazada por computadoras electrónicas; también debido al desarrollo de la tecnología de prueba, proporciona las condiciones para una comprensión profunda del desempeño real de las estructuras y componentes, y el uso efectivo del potencial material.

En términos de métodos de prueba, la aparición del programa de prueba de identificación del sistema, el uso de pruebas para determinar los parámetros de las ecuaciones del sistema, de modo que el análisis matemático y las pruebas estructurales estén estrechamente combinados, especialmente para estructuras grandes y complejas, debido a la La dificultad de la carga del equipo de prueba y la limitación de la capacidad de la computadora.

La estructura general se descompone en varias subestructuras, y los modelos matemáticos o parámetros de las subestructuras se determinan a través de experimentos, reemplazando así experimentos complejos y de gran escala de el sistema general, ahorrando mano de obra y recursos materiales. En términos de tipos de prueba, la investigación de pruebas de modelos dinámicos y estáticos es un tema importante, que incluye materiales de modelos, diseño de modelos, tecnología de fabricación y relaciones similares.