实验十三聚合物温度-形变曲线的测定
聚合物由于复杂的结构形态导致了分子运动单元的多重性。即使结构已经确定而所处状态不同其分子运动方式不同，将显示出不同的物理和力学性能。考察它的分子运动时所表现的状态性质，才能建立起聚合物结构与性能之间的关系。聚合物的温度-形变曲线（即热-机械曲线Thermomechanic Analysis，简称TMA）是研究聚合物力学性质对温度依赖关系的重要方法之一。聚合物的许多结构因素如化学结构、分子量、结晶性、交联、增塑、老化等都会在TMA曲线上有明显反映。在这种曲线的转变区域可以求出非晶态聚合物的玻璃化温度T g和粘流温度T f，以及结晶聚合物的熔融温度T m，这些数据反映了材料的热机械特性，对确定使用温度范围和加工条件有实际意义。
一、目的要求：
1．掌握测定聚合物温度-形变曲线的方法，了解线型非晶聚合物的三种力学状态。2．测定聚甲基丙烯酸甲酯的玻璃化温度T g和粘流温度T f，以及聚乙烯的熔点T m。
二、基本原理：
线性无定形聚合物存在三种力学状态：
①玻璃态。在温度足够低时，由于高分子链和链段的运动均被“冻结”，外力的作用只能引起高分子键长和键角的改
变，因此聚合物形变量很小，弹性模
量大，约为1010达因/厘米。是普弹形
变，表现出硬而脆的物理机械性质。
②高弹态。随着温度的升高，分子热
运动能量的逐渐增加，到达一定值后，
链段首先“解冻”，开始运动，聚合物
的弹性模量骤降约三个数量级，形变
量大增，表现为柔软而富于弹性，除
去外力发生可逆高弹形变。具有明显
图3-1
的松弛时间。
③粘流态。温度进一步升高，直至整个高分子链能够移动，成为可以流动的粘液，受力后发生塑性形变，形变量很大，且不可逆。
聚合物随着温度的升高，从玻璃态转变到高弹态，再转变到粘流态。等速升温过程中在测量的聚合物样品上施加固定的静负荷，观察试样的形变与温度的函数关系，就能得到如图13-l所示的曲线。曲线1是线型无定形高聚物的热机械曲线，以
切线法作图求得从玻璃态转向高弹态的温度，称为玻璃化温度T g，从高弹态向粘流态转变的温度称为粘流温度T f；T g是塑料的使用温度上限，橡胶类材料的使用温度下限，T f是成型加工温度的下限。
结晶聚合物的晶区中，高分子因受晶格的束缚，链段和分子链都不能运动，因此，当结晶度足够高时，试样的弹性模量很大，在一定外力作用下，形变量很小，其温度形变曲线在结晶熔融之前是斜率很小的直线，温度升高到结晶熔融时，热运动克服了晶格能，分子链和链段都突然活动起来，聚合物直接进入粘流态，形变量急剧增大，曲线突然转折向上弯曲，如曲线2所示，对于一般分子量的结晶聚合物，由直线外推得到的熔融温度T m也是粘流温度；如果分子量很大，温度达到T m后结晶熔融，聚合物先进入高弹态，到更高的温度才发生粘性流动，如曲线2′所示。结晶度不高的聚合物的温度-形变曲线上可观察到非晶区发生玻璃化转变相应的转折，这种情况下，出现的高弹形变量将随试样结晶度的增加而减小，玻璃化温度随试样的结晶度增加而升高。交联聚合物因分子间化学键的束缚，分子间的相对运动无法进行，所以不出现粘流态，其高弹形变量随交联度增加而逐渐减小；增塑剂的加入同时降低聚合物的玻璃化温度和粘流温度。
热机械曲线的形状决定于聚合物的分子量、化学结构和聚集态结构、添加剂、受热史、形变史、升温速度、受力大小等诸多因素。升温速度快，T g、T f也会高些，应力大，T f会降低，高弹态会不明显。因此实验时要根据所研究的对象要求，选择测定条件，作相互比较时，一定要在相同条件下测定。
三、仪器与试样：
自制全自动温度-形变仪。
聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙
烯薄片试样。
全自动温度-形变仪（图
13-2）由主体炉、温度控制和测
量系统、以及形变测量系统三个
部分组成。温度控制采用调压
器，温度测量则采用镍铬-镍铝
（FU）热电偶（置于样品近旁）。
由于热电偶的冷端为室温，所以
所测温度T（℃）＝25×mV＋
室温。
形变测量系统由位移传感
图13-2
器和相敏整流电路组成。其结构
原理如图14-2（a）。它是由一组
初级线圈L0和两组相同而反相
串联的次级线圈L 1，L 2组成。线圈中心放
入可沿AB 方向移动的铁芯。工作时，向
初级线圈输入一个音频信号。当铁芯中心
处于0点处则铁芯对次级线圈L 1，L 2的互
感M 1与M 2相等，即M 1＝M 2，两个次级
线圈的感应电动势大小相等相位相反，互
相抵消，使输出等于零。如果把铁芯向A
方向作一定的位移，则M 1＞M 2而使L 1与
L 2上的电压不能互相抵消，输出电压为：
200120
2()i M e M M Z ??=- 差动变压器输出的电压差与使用的信号电
源的频率、铁芯和L 0的互感、以及铁芯的
阻抗有关，图13-3（b ）为输出电压与铁芯位移的关系图，其中虚线为理想特性，实
线表示实际特性，铁芯处于零位附近，或
超出一定位移时出现弯曲，中段基本上呈线性关系。这段直线就是用来进行测量的线性范围。
四、实验步骤：
1．截取厚约1mm 的有机玻璃板一小块为试样，打开加热炉，将样品放在样品台上，压杆触头压在样品的中央，并检查压杆是否能上下自由位移。彻底清除上次测量留下的残渣，闭合炉子。
2．正确联接好全部测量线路，经检查无误后，接通形变仪和记录仪电源，等待电子仪器工作稳定。调节形变测量系统的灵敏度，当压杆位移调至2mm 时，记录仪指针偏转75cm 。调节记录仪和差动变压器零点，压杆下降lmm 时，磁芯恰好通过差动变压器零点，记录笔同时到达量程中点。
3．根据升温速度5℃/min 的要求，适当选择等速升温装置两个调压器的电压，然后接通电源开始升温。（变压器输出电压约150V ）。
4．调节完毕后，接通升温系统电源，同时放下记录仪的记录笔开始自动记录，直至画好整个温度-形变曲线为止。
5．切断升温系统电源，打开加热炉，开动微型风扇降温。
6，待炉子冷却后，更换其它高聚物样品（或改变升温速度）再做一次。
7．实验结束，切断全部电源，打开加热炉，清除残渣。
图13-3
五、数据处理：
1．求试样的T g、T f和T m（℃）
从记录仪画出的形变曲线上，相应转折区两侧的直线部分外推得到一个交点作为转变点。根据两记录笔的笔间距在等速升温线上找到转变点对应的温度。
2．实验结果列表如下：
思考题：
l．哪些实验条件会影响T g和T f的数值？它们各产生何种影响？
2．为什么本实验测定的是高聚物玻璃态、高弹态、粘流态之间的转变，而不是相变？
参考文献：
[1] 徐纪平，钱保功，高分子通讯，2（1），13（1958）
[2] 吴人洁主编，现代分析技术––––在高聚物中的应用，上海，上海科技出版社，1987
弯扭组合变形实验报告 水工二班 叶九三 1306010532 一、实验目的 1用电测法测定薄壁圆管弯扭组合变形时表面任一点的主应力值和主方向，并与理论值进行比较。 2测定分别由矩和扭矩引起的应力w σ和n τ，熟悉半桥和全桥的接线方法。 二、实验设备 仪器名称及型号：静态电阻应变仪 精度：1μm 三、试件尺寸及有关数据 试件材料：铝合金 弹性模量：70GPa 泊松比μ=0.33 应变片灵敏系数K=2.20 试件外径D=40mm 试件内径d=36mm 自由端端部到测点的距离L=300mm 臂长a=200mm 试件弯曲截面系数z W =2.16*610-3m 试件扭转截面系数P W =4.32*610-3m 四、实验数据与整理 1.实测数据 弯ε（W ε） 扭ε（n ε） 0ε 45ε 90ε 荷载F （N ） 读数με 增量με 读数με 增量με 读数με 增量με 读数με 增量με 读数με 增量με 0F 0 396 0 358 0 150 0 193 0 -19 1F 396 358 150 193 -19 393 363 150 194 -21 2F 789 721 300 387 -40 391 353 150 193 -20 3F 1180 1074 450 580 -60 394 357 149 192 -21 4F 1574 1431 599 772 -81 平均增量 393.50 357.75 150 193 -20 计算结果： εⅠ=218.7με εⅡ=-88.7με 0?=o 2.28
1σ=14.9MPa 2σ=-1.3MPa W E εσ?=*w =13.7725MPa ||1n n E εμ τ?+= =4.7072MPa 误差分析 w σ（MPa ） n τ（MPa ） I σ ∏σ 0? 实测值 13.7725 4.7072 14.9 -1.3 28.2 理论值 13.8889 4.6296 15.2 -1.4 33 相对误差% 0.84 1.68 1.9 7.1 14.5 思考题 1可以，因为主应力大小与方向是唯一的，不论应变片延哪个方向粘贴， 只要测出平面应力状态下的三要素，就可以计算出主应力的大小与主平 面方向。 2半桥自补偿法好，精度比半桥外补偿法高。 3不需要，因为采用的全桥测法已经将温度影响消除了。
薄壁圆管弯扭组合变形应变测定实验 一．实验目的 1．用电测法测定平面应力状态下主应力的大小及方向； 2．测定薄壁圆管在弯扭组合变形作用下，分别由弯矩、剪力和扭矩所引起的 应力。 二．实验仪器和设备 1．弯扭组合实验装置； 2．YJ-4501A/SZ 静态数字电阻应变仪。 三．实验原理 薄壁圆管受力简图如图1所示。薄壁圆管在P 力作用下产生弯扭组合变形。 薄壁圆管材料为铝合金，其弹性模量E 为72 2m GN , 泊松比μ为0.33。薄壁圆管截 图1 面尺寸、如图2所示。由材料力学分析可知，该截面上的内力有弯矩、剪力和扭矩。Ⅰ-Ⅰ截面现有A 、B 、C 、D 四个测点，其应力状态如图3所示。每点处已按 –450、00、+450方向粘贴一枚三轴450应变花，如图4所示。 图2 图3 图4 四．实验内容及方法 1. 指定点的主应力大小和方向的测定 薄壁圆管A 、B 、C 、D 四个测点，其表面都处于平面应力状态，用应变花测出三个方向的线应变， 然后运用应变-应力换算关系求出主应力的大小和方向。若测得应变ε-45、ε0、ε45 ，则主应力大小的计算公式为 ()()()?? ? ???-+--±++-=--24502 0454******* 1211εεεεμεεμ μσσE
主应力方向计算公式为 ()()04545045 452εεεεεεα----= --tg 或 ()45 450454522εεεεεα+---=--tg 2. 弯矩、剪力、扭矩所分别引起的应力的测定 a. 弯矩M 引起的正应力的测定 只需用B 、D 两测点00方向的应变片组成图5（a ）所示半桥线路，就可测得弯矩M 引的正应变 2 Md M εε= 然后由虎克定律可求得弯矩M 引起的正应力 2 Md M M E E εεσ= = b. 扭矩M n 引起的剪应力的测定 图5 用A 、C 两被测点-450、450方向的应变片组成图5（b ）所示全桥线路，可 测得扭矩M n 在450方向所引起的线应变 4 nd n εε= 由广义虎克定律可求得剪力M n 引起的剪应力 ()214nd nd n G E εμετ=+= c. 剪力Q 引起的剪应力的测定 用A 、C 两被测点-450、450方向的应变片组成图5（c ）所示全桥线路，可测得剪力Q 在450方向所引起的线应变 4 Qd Q εε= 由广义虎克定律可求得剪力Q 引起的剪应力 () 2 14Qd Qd Q G E εμετ=+= 五．实验步骤 1. 接通测力仪电源，将测力仪开关置开。 2. 将薄壁圆管上A 、B 、C 、D 各点的应变片按单臂（多点）半桥测量接线方法接至应变仪测量通道上。 3. 预加50N 初始载荷，将应变仪各测量通道置零；分级加载，每级100N ，加至450N ，记录各级载荷作用下应变片的读数应变，然后卸去载荷。 4. 按图5各种组桥方式，从复实验步骤3，分别完成弯矩、扭矩、剪力所引起应变的测定。 六．实验数据及结果处理
刺激响应型聚合物纳米粒子在生物医学上的应用 1 引言 纳米科技（Nano-ST）自20世纪80年代末期诞生至今，已经形成了一个完整的体系。这个体系由7个部分组成，它们分别是：（1）纳米物理学；（2）纳米化学；（3）纳米材料学；（4）纳米生物学；（5）纳米电子学；（6）纳米加工学；（7）纳米力学[1]。 纳米技术刚兴起时，科学界的研究热点是纳米材料在信息技术领域的应用，科学家希望利用纳米技术使芯片体积更小、速度更快。2004年2月12日到16日举行的美国科学年会上，专家们说，美国纳米技术的研究热点正由半导体芯片领域转向生物医学领域，纳米医学技术已经被列入美国的优先科研计划[2]。2007年，Eaton M[3]在《Nature Material》上撰文指出纳米医学是未来医学发展的关键。 生物医学的主要研究范畴是疾病的诊断和治疗，而将药物或成像剂负载在纳米粒子中, 用于药物传递和疾病诊断，是目前纳米材料在生物医用领域最重要的应用[4]。 迄今为止, 用于药物输送的纳米材料主要是聚合物。药物既可以通过物理包埋、也可以通过化学键合的方式结合到聚合物纳米粒子中。用于药物传递的聚合物纳米粒子主要有以下优势[3, 5, 6]：（1）聚合物具有丰富的相行为和溶液自组装能力，两亲性聚合物可以自组装成纳米胶束、纳米胶囊、核-壳型纳米粒子等，从而可以将药物载入；（2）聚合物纳米粒子尺寸较小，可以方便的进入细胞内，从而提高药效；（3）聚合物有较大的分子量，作为药物载体能使药物在病灶部位停留较长时间。由于药物通常被包封于聚合物内部，因此聚合物还能起到保护药物不会被提前代谢的作用；（4）聚合物比较容易被化学修饰，可以把一些具有靶向作用或具有生物活性的组分结合到聚合物粒子表面，从而实现多功能；（5）药物释放后载体材料可通过聚合物的降解被排出体外。 聚合物纳米粒子用作药物控释载体时，要解决两个问题：（1）在哪里给药？（2）能否按一定速率给药？药物一旦被人体吸收，会随着血液流向人体各个部位，我们希望药物只在病灶部位释放，从而较大限度的降低药物副作用，提高药物的生物利用度。因此，要解决第一个问题，需要药物释放载体具有靶向性，这一点可以通过在聚合物表面引入一些靶向性的官能团如叶酸[7]等加以解决。最难解决的是第二个问题，为此需要药物释放载体具有刺激响应性(stimuli-responsive)。刺激响应型聚合物可以将药物封装起来，一旦到达病灶部位，受到刺激，产生结构上的响应，这时开始缓慢释放药物。 目前，利用刺激响应型聚合物，人们发展出了一个新的概念“程序化(programmable/ programmed)”给药，例如最近Abbaspourrad等人[8]的“Polymer Microcapsules with Programmable Active Release”。程序化给药的进展已经有综述[9, 10]可以参看。
浅析既有建筑结构的检测与鉴定及加固技术方法 乔旭东 （淮北矿业集团海孜煤矿，安徽淮北 235147） 摘要：分析结构材料的检测与鉴定方法、建筑物的可靠性鉴定与评估方法、建筑结构加固与改造的原则及方法。 关键词：既有建筑物；检测与鉴定；加固技术 既有建筑的检测及鉴定不可少的工作，尤其是结构状况的检测与鉴定，它是对结构及部件的材料质量和工作性能所存在的缺损状况进行详细检测、试验、判断和评价的过程。内容可分两方面工作：一是结构材料缺损状况诊断（包括材料损坏程度检测，材料物理、化学和力学性能测试及缺损原因的分析判断等）；二是结构整体性能、功能状况鉴定（包括结构承载能力等)。 1 结构材料的检测与鉴定方法 1）混凝土强度测定方法。测试方法主要有：回弹法(即Schmidt锤法或表面硬度法)、超声波法、超声波一回弹综合法、贯入法、断裂法、拔拉法、拉脱法和取芯样试验法等。 2）构件材料缺损的检验方法。混凝土构件中常见的缺损有：裂缝、碎裂、剥落、层离、蜂窝、空洞、环境侵蚀和钢筋锈蚀等。钢构件的缺损主要是：锈蚀、裂缝、机械损伤、局部变形、焊缝缺陷和防护层损坏等（包括由于应力集中和疲劳等引起的裂缝）。检测方法：目视检查的辅助方法、超声波探伤技术、声波检测法、声发射(AE)检测、射线照相技术、放射测定技术、红外线一热检测技术等。 3）钢筋锈蚀的检测技术方法。混凝土的密实度、渗水性、含水量、含氯盐量、碳化深度、保护层厚度不足和开裂等缺损，这是导致钢筋锈蚀的诸多因素，锈蚀又促使混凝土进一步破损。对钢筋锈蚀的评定技术可分为直接评定和间接评定。检测技术方法主要有：直接评定钢筋锈蚀技术、间接评定钢筋锈蚀技术等。 2 建筑物的可靠性鉴定与评估方法 1）建筑物可靠性鉴定的基本目的。既有建筑物进行可靠性鉴定的主要目的：①为日常技术管理和大、中、小修或抢修提供技术依据。②为改变使用条件、改建或扩建提供技术依据。③为确定遭受事故或灾害后的损坏程度、制定修复或加
创作编号： BG7531400019813488897SX 创作者：别如克* 薄壁圆管弯扭组合变形应变测定实验 一．实验目的 1．用电测法测定平面应力状态下主应力的大小及方向； 2．测定薄壁圆管在弯扭组合变形作用下，分别由弯矩、剪力和扭矩所引起的应力。 二．实验仪器和设备 1．弯扭组合实验装置； 2．YJ-4501A/SZ静态数字电阻应变仪。 三．实验原理 薄壁圆管受力简图如图1所示。薄壁圆 管在P力作用下产生弯扭组合变形。 薄壁圆管材料为铝合金，其弹性模量E 为722 GN, 泊松比μ为0.33。薄壁圆管截图1 m 面尺寸、如图2所示。由材料力学分析可知，该截面上的内力有弯矩、剪力和扭矩。Ⅰ-Ⅰ截面现有A、B、C、D四个测点，其应力状态如图3所示。每点处已按–450、00、+450方向粘贴一枚三轴450应变花，如图4所
示。 图2 图3 图4 四．实验内容及方法 1. 指定点的主应力大小和方向的测定 薄壁圆管A 、B 、C 、D 四个测点，其表面都处于平面应力状态，用应变花测出三个方向的线应变， 然后运用应变-应力换算关系求出主应力的大小和方向。若测得应变ε-45、ε0、ε45 ，则主应力大小的计算公式为 ()()()?? ? ???-+--±++-=--24502 04545 45231212 11εεεεμ εεμμσσE 主应力方向计算公式为 ()() 04545045 452εεεεεεα----= --tg 或 () 4545045 4522εεεεεα+--- =--tg 2. 弯矩、剪力、扭矩所分别引起的应力的测定 a. 弯矩M 引起的正应力的测定 只需用B 、D 两测点00方向的应变片组成图5（a ）所示半桥线路，就可测得弯矩M 引的正应变 2 Md M εε= 然后由虎克定律可求得弯矩M 引起的正应力 2 Md M M E E εεσ= = b. 扭矩M n 引起的剪应力的测定 图5 用A 、C 两被测点-450、450方向的应变片组成图5（b ）所示全桥线路， 可测得扭矩M n 在450方向所引起的线应变 4 nd n εε= 由广义虎克定律可求得剪力 M n 引起的剪应力 ()2 14nd nd n G E εμετ= += c. 剪力Q 引起的剪应力的测定 用A 、C 两被测点-450、450方向的应变片组成图5（c ）所示全桥线路，
既有建筑结构检测鉴定规范的现状和发展趋势闫学良 摘要：随着人们住房压力的逐渐增加，建筑行业得到了快速发展，与此同时， 国家制定出了相关的结构规范，对建筑行业结构检测鉴定工作也提出了更高的要求，要想保证建筑结构可以有效达到国家相关标准，建筑行业不仅需要做好结构 建设工作，同时还需要明确建筑结构检测鉴定方法要点，保证结构检测鉴定工作 的有效性。 关键词：建筑结构；检测鉴定规范；发展趋势 导言： 在既有建筑结构的使用过程中，由于其使用功能或使用期限的变更、结构腐蚀、遭遇地震、火灾或飓风的袭击等诸多因素的影响，都需要对建筑结构的性能进行检测和评估。现有 规范的相关准则大多都是针对拟建结构或新建结构验收而言的，这些准则应用于使用多年的 既有建筑结构是不合适、不合理或不经济的。在这一点上，各国学者都达成了共识。然而， 既有建筑结构检测鉴定规范的发展相对滞后，为了使既有建筑结构的检测和鉴定工作有章可循，相关规范的制定和完善已提上日程。各国结构工程师和学者在这方面已经开始实践并投 入了大量的精力，但是仍然存在很多问题有待解决。 从第二次世界大战结束至今的50多年间，建筑业大致经历了三个不同的发展时期。第一个发展时期为战后重建，其特点是规模大而标准低。据测算，在我国现存的同期建筑物中， 约有0.3亿m2的住宅为危险住房，约有1300万m2的危险工业建筑[1]，而20世纪50～60 年代兴建的大批水利工程也已进入老化阶段。随着社会和经济的发展，人们不再满足原来较 单一的低标准建筑，而逐步被多元化的发展所代替，从而使建筑业过渡到新建和维修并重的 第二个发展时期。 1建筑结构检测鉴定的意义 在社会不断发展的同时，城市内建筑数量逐渐增加，而建筑不仅是人们工作的主要场所，更是人们生活、娱乐的主要场所，由此可见建筑质量对人们生活质量以及生命安全产生的影响，而结构作为一个建筑的主要支撑，要想保证建筑整体质量，首要保证建筑结构质量，基 于此，开展建筑结构检测工作意义重大。一方面，有效的建筑结构检测工作有助于约束建筑 施工单位，保证建筑施工单位施工质量。通过对建筑结构施工的分析发现，大部分施工队伍 在开展建筑结构施工过程中，首先会考虑到该项工程能够给自身创造的经济效益，而忽视建 筑结构施工材料的选择以及施工质量的保证，但是在开展建筑结构检测鉴定工作时，施工单 位会为了达到国家相关规范而做出努力，在一定程度上可以提高建筑结构的稳定性；另一方面，开展建筑结构检测鉴定工作时，施工单位可以掌握更专业的鉴定数据，更加明确建筑结 构施工存在的不足，并针对其施工中存在的不足进行调整，最终保证了建筑整体质量。 2既有建筑结构检测鉴定规范的现状和发展趋势 近几年来，我国既有建筑结构检测鉴定规范处在不断的发展和探索阶段，笔者结合我国 实际情况简述了我国既有建筑结构检测鉴定规范的现状以及未来的发展趋势。 2.1既有建筑结构检测鉴定规范的现状 从1998年实施《建筑法》以来，我国不断加强对建筑工程的质量管理工作，2002年开 始的《建筑工程质量管理条例》中对施工质量的验收标准以及工程质量的检测鉴定做出了进 一步的规定。发展至今，我国既有建筑结构检测鉴定规范的发展已经取得了非常大的进步， 建筑工程的质量管理和检查验收手段都有了很大的提高。2013年，国家颁布了新版的《建筑 工程施工质量验收统一标准》，从法律标准、技术规范以及资质管理对既有建筑结构检测鉴 定规范提出新的标准和要求。该标准规定了从材料检验到工程完工整个施工过程的结构检验 的第三方检测要求，还对结构可靠性评定做出了新规定。标志着我国既有建筑结构检测鉴定 规范又迈出了重要的一步。但是我国的既有建筑结构检测鉴定规范仍然存在很多问题，在检测手段上，相比传统经验法来说，实用鉴定法在检测技术与鉴定程序上有了很大改进。但是在工程鉴定评估中，除了对结构的评估，还需要对结构整体可靠性进行评定，目前 所采用的技术和手段多处在半概率极限状态的水平上，没有对结构可靠性给出科学的定量检测。近似概率法是检测技术的一个新的突破，但在结构可靠性的评定上也不能完全达到鉴定
实验四 薄壁圆筒在弯扭组合变形下主应力测定 实验内容： 构件在弯扭组合作用下，根据强度理论，其强度条件是[]r σσ≤。计算当量应力r σ，首先要确定主应力，而主应力的方向是未知的，所以不能直接测量主应力。通过测定三个不同方向的应变，计算主应变，最后计算出主应力的大小和方向。本实验测定应变的三个方向分别是-45°、0°和45°。 实验目的与要求： 1、用电法测定平面应力状态下一点的主应力的大小和方向 2、进一步熟悉电阻应变仪的使用，学会1/4桥法测应变的实验方法 设计思路： 为了测量圆管的应力大小和方向，在圆管某一截面的管顶B 点、管底D 点各粘贴一个45°应变花，测得圆管顶B 点的-45°、0°和45°三个方向的线应变45ε-、 0ε、45ε。 应变花的粘贴示意图 实验装置示意图 关键技术分析： 由材料力学公式： 得 从以上三式解得 主应变
根据广义胡克定律 1、实验得主应力 大小 ___ ___ ___145452()2(1)E σεεσμ-+?= ± ?-?实实方向 _________ ___ 04545 45452( )/(2) tg αεεεεε-- =+ --实 2、理论计算主应力 3、误差 实验过程 1.测量试件尺寸、力臂长度和测点距力臂的距离，确定试件有关参数。附表1 2.拟定加载方案。先选取适当的初载荷P 0(一般取P o =lO ％P max 左右)。估算P max (该实验载荷范围P max <400N)，分4～6级加载。 3．根据加载方案，调整好实验加载装置。 4．加载。均匀缓慢加载至初载荷P o ，记下各点应变的初始读数；然后分级等增量加载，每增加一级载荷，依次记录各点电阻应变片的应变值，直到最终载荷。实验至少重复两次。 5．作完试验后，卸掉载荷，关闭电源， 整理好所用仪器设备，清理实验现场，将所用仪器设备复原，实验资料交指导教师检查签字。 6.实验装置中，圆筒的管壁很薄，为避免损坏装置，注意切勿超载，不能用力扳动圆筒的自由端和力臂。
实验四弯扭组合变形时的应力测定 一、实验目的 1．用电测法测定平面应力状态下的主应力大小及其方向，并与理论值进行比较。 2．测定弯扭组合变形杆件中的弯矩和扭矩分别引起的应变，并确定内力分量弯矩和扭矩的实验值。 3．进一步掌握电测法和电阻应变仪的使用。 了解半桥单臂，半桥双臂和全桥的接线方法。 二、实验仪器 1．弯扭组合实验装置。 2．YJ-28-P10R静态数字应变仪, 或者YJ-31电阻应变仪。 三、实验原理和方法 弯扭组合变形实验装置如图5-1所示，它由薄壁管1、扇臂2、钢索3、手轮4、加 图4-1 弯扭组合实验装置
载支座5、加载螺杆6、载荷传感器7、钢索接头8、底座9、电子秤10和固定支架11组成。钢索一端固定在扇臂端，另一端通过加载螺杆、载荷传感器与钢索接头固定，实验时转动手轮，加载螺杆和载荷传感器都向下移动，钢索受拉，载荷传感器就有电信号输出，此时电子秤数字显示出作用在扇臂的载荷值，扇臂端的作用力传递到薄壁管上，使管产生弯扭组合变形。 薄壁圆管材料为铝，其弹性模量E=70GPa、泊松比μ=0.33,管的平均直径D0=37mm,壁厚t=3mm。 Ⅰ-Ⅰ 图4-2 图4-3 A、B、C、D点应力状态
薄壁圆管弯扭组合变形受力如简图4-2所示。Ⅰ-Ⅰ截面为被测位置，该截面上的内力有弯矩和扭矩。取其前、后、上、下的A 、B 、C 、D 为被测的四个点，其应力状态见图4-3（截面Ⅰ-Ⅰ的展开图）。每点处按-450 、0、+450 方向粘贴一片450 的应变花，将截面Ⅰ-Ⅰ展开如图4-4（a ）所示。 四、 实验内容和方法 1．确定主应力大小及方向： 弯扭组合变形薄壁圆管表面上的点处于平面应力状态，用应变花测出三个方向的线应变后，可算出主应变的大小和方向，再应用广义胡克定律即可求出主应力的大小和方向。 主应力 ()()()?? ?? ??-+--±++-= ?+?-?+?-24502045454522.12 1211εεεεμεεμ μσE (1) 主方向 ()() 0454*******a εεεεεεα----= ?+?-? -?+n t (2) 式中：045-ε、0ε、045+ε分别表示与管轴线成045-ε、0ε、045+ε方向的线应变 2． 单一内力分量或该内力分量引起的应变测定： (1)弯矩M 及其所引起的应变测定 （a ）弯矩引起正应变的测定： 用上、下（即B 、D 两点）两测点两片方向的应变片组成图8-4b 所示半桥测量线路，测得B 、D 两处由于弯矩引起的正应变 2 ds M εε= (3) 式中：ds ε——应变仪的读数应变 M ε——由弯矩引起的轴线方向的应变 (b)弯矩M 的测定：
pH/Temperature-Responsive Polymer Composed of Poly((N,N-dimethylamino)ethyl methacrylate-co-ethylacrylamide) Soon Hong Yuk,*Sun Hang Cho,and Sang Hoon Lee Advanced Materials Division,Korea Research Institute of Chemical Technology, P.O.Box107,Yusung,Korea305-600 Received May27,1997;Revised Manuscript Received September4,1997X ABSTRACT:The pH/temperature-induced phase transition of poly((N,N-dimethylamino)ethyl methacry- late(DMAEMA)-co-ethylacrylamide(EAAm))was investigated.Although polyDMAEMA and polyEAAm were reported to exhibit a lower critical solution temperature(LCST)at50and80°C,respectively,a LCST shift from50to4°C was observed with copolymers of DMAEMA with EAAm,and this behavior was quite different at pH4.0and7.4.This is due to the formation of hydrogen bonding between DMAEMA and EAAm residues with a hydrophobic contribution to the LCST.To apply this polymer system to glucose-controlled insulin release,a molded matrix consisting of poly(DMAEMA-co-EAAm),glucose oxidase,and insulin was prepared.This matrix exhibited a rapid change from insolubility to solubility when exposed alternately to solutions with ions and a high glucose concentration,resulting in glucose- controlled insulin release. Introduction Much interest has been focused on polymer systems that show a phase transition in response to external stimuli such as temperature,1,2pH,3,4ionic strength,5 and electric potential6because of their scientific or technological importance.Recently,polymer systems that demonstrate a phase transition in response to more than one variable,in particular temperature and pH,7-9 have been investigated.Feil et al.reported on the mutual influence of pH and temperature on the swelling of ionizable and thermosensitive hydrogels.7Later, Chen and Hoffman studied graft copolymers that exhibit temperature-induced phase transitions over a wide range of pH.8For both cases,N-isopropylacrylamide was used as the temperature-sensitive component and ionic monomers such as(N,N-diethylamino)ethyl meth-acrylate or acrylic acid were used as the pH-sensitive component.In our previous report,9a pH/temperature-sensitive polymer system with transitions resulting from polymer-water and polymer-polymer interactions has been demonstrated using poly((N,N-dimethylamino)-ethyl methacrylate(DMAEMA)-co-acrylamide(AAm)). In this study,we propose a new polymer system, which exhibits more significant pH/temperature respon-siveness compared to that of poly(DMAEMA-co-AAm), and show that glucose-controlled insulin release can be achieved with this polymer system.For this purpose, copolymers of DMAEMA and ethyl acrylamide(EAAm) were prepared and characterized as a function of the copolymer composition.Insulin release in response to glucose was observed. Experimental Section Materials.DMAEMA monomer,ammonium persulfate (APS),and tetramethylethylene diamine(TEMED)were pur-chased from Aldrich.Bovine insulin,N,N-azobis(isobutyroni-trile)(AIBN),and glucose oxidase(GOD)were purchased from Sigma Chemical Co.DMAEMA monomer was distilled before use.Other reagents were used as received. Synthesis.EAAm was synthesized in our laboratory as described previously.10Poly(DMAEMA-co-EAAm)was pre-pared by free radical polymerization as follows:7.8g of distilled monomers(mixture of DMAEMA and EAAm)and 0.02g of AIBN as an initiator were dissolved in100mL of water/ethanol binary solvent(5/5by volume).The feed compositions for copolymers are shown in Table1.The ampule containing the solution was sealed by conventional methods and immersed in a water bath held at75°C for15h.After polymerization,all polymers were dialyzed against distilled-deionized water at4°C and freeze-dried. Transmittance Measurements.The phase transition was traced by monitoring the transmittance of a500nm light beam on a Spectronic20spectrophotometer(Baush&Lomb). The concentration of the aqueous polymer solution was5wt %,and the temperature was raised from15to70°C in2-deg increments every10min.To observe their pH/temperature dependence,the phase transitions of polymers in citric-phosphate buffer solution versus temperature at two pH values (4.0and7.4)were measured. FT-IR Measurement.For Fourier transform infrared(FT-IR)measurement,thin films of polymers were cast from0.5 wt%distilled-deionized water onto separate CaF2plates at room temperature.Most of the water in the films was removed by evaporation at50°C in a vacuum oven for24h.FT-IR spectra of the dried polymer were measured on a Magna IR spectrophotometer(Nicolet Inc.,Madison,WI)using64aver-age scans at a resolution of4cm-1. Preparation of Insulin-Loaded Matrix.Lyophilized copolymer was ground down to colloidal dimensions(<1μm) using a laboratory planetary mill(Pulverisette,Fritsch GmbH, Germany).A110mg sample of copolymer powder,20mg of bovine insulin,and20mg of GOD were mixed,and the mixture was compressed into a disk-shaped matrix of5-mm thickness and15-mm diameter. Measurement of Weight Loss of Insulin-Loaded Ma-trix in Response to Glucose.After immersion in phosphate buffer solution(PBS)for a desired time at37°C,the insulin-loaded matrix was removed and dried in a vacuum oven at room temperature.The percent of weight of the matrix was determined as a function of time. *To whom correspondence should be addressed. X Abstract published in Advance ACS Abstracts,October15, 1997.Table1.Feed Composition for Copolymers in the Study DMAEMA EAAm code amt, g concn, mol% amt, g concn, mol%10-4M w a polyDMAEMA14.2100 2.8 copolymer I11.480 1.920 1.3 copolymer II8.560 3.940 2.4 copolymer III7.150 4.950 2.9 a Measured by laser scattering. 6856Macromolecules1997,30,6856-6859 S0024-9297(97)00725-0CCC:$14.00?1997American Chemical Society
既有建筑物结构安全性检测与鉴定标准 1 为使既有建筑物的结构安全性检测与鉴定有据可以，制定本标准。 2本标准使用范围为普通粘土砖、钢筋混凝土、钢等一种或几种建筑材料建造的，并已竣工的建筑物。适用于砖砌体结构不超过六 层，钢筋混凝土结构不超过九层的建筑。 3术语 3 检测与鉴定程序及项目 3.1 检测与鉴定程序 3.1.1 对既有建筑物的检测与鉴定应按下列程序进行： 3.1.2 现场检测工作内容： 工程概况的调查与现场踏勘，内容包括：结构形式、基础形式、墙体材料与砌筑方法、楼屋盖形式，工程地质勘察单位、设计单位、施工单位、监理单位等。 现场调查内容包括：鉴定建筑物的工程名称、委托鉴定单位名称、坐落地址、开竣工及投入使用日期、房屋用途、使用现状、结构受荷、周围环境等。 检测与鉴定必须明确房屋鉴定的原因。 委托鉴定单位应向受委托单位提供以下文件：检测鉴定委托书，地质勘察报告，结构设计图纸或竣工图，结构维修、加固、改造记录、原材料检验结构、施工资料，并保证以上文件的有效性与真实性。 3.1.3 委托方应积极配合检测鉴定单位工作，提供准确可靠的资料与现场必要的方便和条件，以便真实反映建筑物既有状况。 3.1.4 完成检测与鉴定后，检测鉴定单位出具检测与鉴定报告。检测报告要求有由有关主管部门批准的资质章。报告内容应明确检测方法与受检部位及检测数据，鉴定结果必须明确、具体，并应根据不同的结构状况提出不同的要求，如观察使用、整改后使用、定期检查、继续观测等。对于要部分拆除或全部拆除
的应有具体建议。 3.2 构件检测 3.2.1应测量建筑物结构及构件的下列几何尺寸： 1结构的轴线尺寸及层高。 2 对于钢筋混凝土构件，应测量梁、柱、墙的截面尺寸及楼板厚。 3对于砖砌体，应测量承重墙的厚度及高度。 4对于刚构件，应测量梁、柱、支撑的截面尺寸及板件厚度，应测量不少于3个截面的尺寸，取其平均值为构件的实测尺寸。 5 结构及构件的实测几何尺寸应与设计图纸核对，并绘制结构平面布置示意图。 3.2.2 应检测结构构件的外观，详细记录构件外观的损伤和缺陷，包括外观有损伤和缺陷的构件的位置、数量、损伤和缺陷的情况，可采用图形、照片和文字等方法记录构件的外观。 3.2.3钢筋混凝土构件的外观检测应包括： 1构件表面是否平整，是否有蜂窝麻面，是否疏松，是否有火烧痕迹，是否有裂缝。 2 框架梁受压区混凝土是否压裂、压碎。 3 框架柱混凝土是否压裂、压鼓或压碎。 4 混凝土保护层因钢筋锈蚀而开裂、疏松、剥落的情况。 3.2.4 砖砌体构件的外观检测应包括： 1 墙、柱粘土砖的风化程度。 2 砂浆的粉化程度。 3 墙体、构造柱的裂缝、损伤情况。 3.2.5钢构件的外观检测应包括： 1 锈蚀或其他损伤缺陷情况（如裂缝、锐角切口等），防锈（防水）涂层完好情况。 2 连接焊缝缺陷情况（如夹渣、漏焊、咬边、未焊透及焊缝高度明显不足等）。
实验五弯扭组合变形主应力实验 一、实验目的 1、用电测法测定平面应力状态下一点的主应力的大小和方向； 2、在弯扭组合作用下，分别测定由弯矩和扭矩产生的应力值； 3、进一步熟悉电阻应变仪的使用，学会全桥法测应变的实验方法。 二、仪器设备 1、弯扭组合变形实验装置； 2、YD-2009型数字式电阻应变仪； 三、试件制备与实验装置 1、试件制备 本实验采用合金铝制薄壁圆管作为测量对象。为了测量圆管的应力大小和方向，在圆管某一截面的管顶B点、管底D点各粘贴了一个45o应变花（如图4-5-1），圆管发生弯扭组合变形后，其应变可通过应变仪测定。 图4-5-1 2、实验装置 如图4-5-1所示，将薄壁圆管一端固定在弯扭组合变形实验装置上，逆时针转动实验架上的加载手轮，通过薄壁圆管另一端的钢丝束施加载荷，使圆管产生变形。从薄壁圆管的内力图4-5-2可以发现：薄壁圆管除承受弯矩M作用之外，还受扭矩T的作用，圆管处于“组合变形”状态，且弯矩M=P?L，扭矩T= P?a
图4-5-2 内力图 图 4-5-3 单元体图
四、实验原理 1、主应力大小和方向的测定 如图4-5-3，若测得圆管管顶B 点的-45o、0o、45o三个方向（产生拉应变方向为45o，产生压应变的方向为-45o，轴向为0o）的线应变为ε-45o、ε0o、ε45o。由《材料力学》公式 αγαεεεεεα2sin 2 1 2cos 2 2 xy - + += -y x y x 可得到关于εx 、εy 、γxy 的线形方程组 ()[]()[] 45 2sin 2 145 2cos 2 2 xy 45-?--?+ += --γ εεεεεy x y x 2 2 0y x y x εεεεε-+ += ()() 452sin 2 1 452cos 22 xy 45?- ?+ += -γεεεεεy x y x 联立求解以上三式得 εx =ε0o εy =ε-45o+ε45o-ε0o γxy =ε-45o-ε45o 则主应变为 εγεεεεε2 xy 22,1222 ??? ??+??? ??±+= -y x y x y xy x εεγα--=02tg 由广义胡克定律 ()212 11μεεμ σ+-E = ()122 21μεεμ σ+-E = 得到圆管的管顶A 点主应力的大小和方向计算公式 ( )() () ()()2 45 02 45 045 452,10 12212-- - -+ ++E ± -E = εε εε μμεεσ 45 4504545022tg -----= εεεεεα 2、弯矩产生的应力大小测定 分析可知，圆管虽为弯扭组合变形，但管顶B 和管底D 两点沿x 轴方向的应变计只能测试因弯矩引起的线应变，且两者等值反向。因此，由上述主应力测试过程得知 ε=εx =ε0o
既有建筑物结构检测鉴定技术及加固措施研究
既有建筑物结构检测鉴定技术及加固措施研究 摘要：目前，我国建筑已开始从大规模新建时期迈向了新建与维修并重时期。加固改造工程由于结构受力的特点，其设计和分析具有较大的技术难度。同时由于施工条件因素，其施工难度也较建造新的建筑为高。实践表明，对结构体系的加固和改造具有显著的经济效益和社会效益，论文中检测鉴定方法和加固方案对其同类工程有一定的参考价值和借鉴作用。 关键词:既有建筑物；检测鉴定；结构加固；计算分析 1、前言： 50年来，我国的结构验测与加固技术经历了从无到有、从单项到全面、从局部构件到整体结构的发展过程。特别是最近多年，结构的检测与加固技术得到快速的发展，其应用对象已从开始阶段的单层的破旧民居扩展到建设工程中的各类结构。 结构检测与加固技术的发展与应用对于提高建设工程的质量起到了积极的作用，在节省国家与企业的资金、保障企业生产安全和人民生命财产的安全方面也起到了一定的作用。 2、既有建筑物结构检测、鉴定及加固技术研究历史及现状 2.1、国内研究历史与现状 我国的结构检验检测、鉴定及加固技术走的是”引进一消化一提高”和”借鉴一独创”相结合的发展之路。 混凝土构件钢筋配置情况的检测开始于七十年代。开始阶段使用的是进口的仪器。目前我国己经有了第二代钢筋测定仪，该仪器可测定120mm厚混凝土层下的钢筋，并可测定钢筋直径，其测试原理为电磁感应。国产仪器可基本上满足建筑结构检测的需要。 现在，国内对既有建筑物检测手段、鉴定理论及加固材料应用的研究方兴未艾;其中，检测设备遥控化、数值化、自动化、程序化是近年出现的新变化，新材料(如碳纤维布或片材)则使强度补强方面的工作更容易，新的施工工艺(如粘贴钢板、碳纤维布或片材等)使结构补强成为可能(或可行)。 2.2、国外研究现状 目前，欧美国家对既有建筑物的检测、鉴定和加固技术已经成熟和规范;其检测设备已基本实现遥控化、数值化、自动化和程序化:其鉴定理论体系水平与国内技术水平相当。欧美及日本等国的既有建筑物的检测、鉴定和加固技术主要集中在改造(加固)技术的日益更新和完善，即主要集中解决既有建筑物的舒适 2.3、本文研究的主要内容及采用方法 本文结合“毛泽东思想胜利万岁”展览馆的改造加固工程，在对结构材料性能、结构构造和结构体系以及结构缺陷和损伤等进行了全面检测的基础上，并对结构的受力现状、受力特点及持力水平进行了详细的叙述，然后，依据检测结果提出结构体系加固改造方案，最后利用SAP2000程序对加固改造后的结构体系进行了分析。通过分析，加固后的结构强度、刚度都满足规范要求。 3、既有建筑结构的检测、评价与加固 既有建筑结构状况的检测与评价是对其结构及部件的材料质量和工作性能方面所存在的缺损状况进行详细检测、试验、判断和评价的过程其包含的项目内容大致上可分为如下两个方面:结构材料缺损状况诊断，包括材料损坏程度检测，材料物理、化学和力学性能测试及缺损原因的分析判断等;结构整体性能、功能状况鉴定，包括结构承载能力(强度、刚度和稳定性等)的鉴定等。 3.1、结构材料状况检测与评价 (1)混凝土强度测定： 现场测定构件的混凝土强度是工程中经常要求测试的项目，目前测试方法主要有回