第四章结构实验结构的应力应变测试

应力应变测试什么是应力应变测试？应力应变测试是一种用于评估材料或结构在受到外部力作用下的性能和可靠性的方法。

通过施加不同的力或应变，并测量材料或结构的响应，可以获得有关其性能和行为的重要信息。

这些信息对于设计和优化材料和结构非常重要。

应力应变测试基于材料或结构在受到外部力作用下的弹性变形和塑性变形的原理。

通过施加一定大小的力或应变，可以观察材料或结构在不同载荷下的应力应变关系，从而确定其弹性模量、屈服强度、断裂强度等性能指标。

应力应变测试的方法1. 拉伸测试拉伸测试是最常用的应力应变测试方法之一。

它通过施加拉伸力来应用应变，测量材料在不同负荷下的应变和应力。

在拉伸测试中，逐渐增大载荷，直到材料发生断裂为止。

拉伸测试可以用于评估材料的强度、延伸性、断裂韧性等性能。

通过绘制应力应变曲线，可以确定材料的屈服点、最大应力点和断裂点。

2. 压缩测试压缩测试是将作用力施加在材料或结构上，使其在压缩方向上产生应变的测试方法。

通过测量材料在不同载荷下的应变和应力，可以评估材料的抗压强度和变形性能。

压缩测试常用于评估材料的稳定性和抗压性能。

通过绘制应力应变曲线，可以确定材料的屈服点和最大应力点。

3. 弯曲测试弯曲测试是将材料或结构放置在两个支撑点之间，施加弯曲力以产生应变的测试方法。

通过测量材料在不同载荷下的应变和应力，可以评估材料的强度、刚度和韧性。

弯曲测试常用于评估材料在受到弯曲力作用时的性能和可靠性。

通过绘制应力应变曲线，可以确定材料的弹性模量、屈服点和断裂点。

如何进行应力应变测试？进行应力应变测试需要准备以下设备和工具：1.电子拉伸试验机：用于施加拉伸力和测量应变和应力。

2.压缩试验机：用于施加压缩力和测量应变和应力。

3.弯曲试验机：用于施加弯曲力和测量应变和应力。

4.试样夹具：用于夹持和固定材料或结构。

5.应变计：用于测量材料的应变。

6.应力计：用于测量材料的应力。

进行应力应变测试的步骤如下：1.准备试样：根据实验要求制备符合标准尺寸的试样。

可编辑修改精选全文完整版第四章工程结构静载试验主要内容试验前的准备加载与量测方案设计常见结构构件静载试验量测数据整理结构性能的检验与评定4.1 概述结构静载试验是用物理力学方法，测定和研究结构在静荷载作用下的反应，分析、判定结构的工作状态与受力情况。

静载试验方法不仅能为结构静力分析提供依据，同时也可为某些动力分析提供间接依据。

结构静载试验中最常用的单调加载静力试验。

主要用于研究承受静载作用下构件的承载力、刚度、抗裂性等基本性能和破坏机制。

《混凝土结构试验方法标准》既统一了量大面广的生产检验性试验方法，又对一般性科研试验方法提出了基本要求，对生产和科研有广泛的实用性。

4.2 试验前的准备试验前的准备包括试验规划和准备两个方面，主要内容：1、调查研究、收集资料(1)鉴定性试验中，主要向有关设计、施工和使用单位和人员收集资料。

(2)科研性试验中，主要向有关科研单位和情报检索部门及必要的设计、施工单位，收集与本试验有关的历史、现状和将来的发展要求。

2、试验大纲的制定(1)概述：试验的依据及试验的目的意义与要求等。

(2)试件的设计及制作要求：设计的依据及理论分析和计算，试件的规格和数量，制作施工图等。

(3)试件的安装与就位：包括就位的形式、支承装置、边界条件模拟、保证侧向稳定的措施和安装就位的方法和机具等。

(4)加载方法与设备：包括荷载种类及数量、加载设备装置、荷载图式及加载制度等。

(5)量测方法和内容：主要说明观测项目、测点布置和量测仪表的选择、标定、安装方法及编号图、量测顺序规定和补偿仪表的设置等。

(6)辅助试验。

(7)安全措施：包括人身和设备、仪表等方面的安全防护措施。

(8)试验进度计划。

(9)试验组织管理：包括技术档案资料、原始记录管理、人员组织和分工、任务落实、工作检查等。

(10)附录：包括所需器材、仪表、设备及经费清单，观测记录表格，加载设备、量测仪表的率定结果报告和其他必要的文件规定等。

3、试件准备试件准备包括试件的设计、制作、验收及有关测点的处理等。

4 应力应变关系4.1弹性变形时应力和应变的关系当材料所受应力小于其线弹性极限时，材料应力应变间的关系服从广义Hooke 定律，即1()1()1()111222x x y z y yx zz z x yxy xy yz yz zx zxE E E G G G εσνσνσεσνσνσεσνσνσετετετ⎧=--⎪⎪⎪=--⎪⎨⎪=--⎪⎪⎪===⎩，， （4.1） 式中，E 为拉压弹性模量，G 为剪切模量，ν为泊松比，对于各向同性材料，三个常数之间满足()21E G ν=+关系。

由上式可得11212()()33m x y z x y z m E E ννεεεεσσσσ--=++=++= （4.2） 于是11()'2x m x m x E G νεεσσσ+-=-= 或1112''22x m x x m G G Eνεεσσσ-=+=+ 类似地可以得到1112''22y m y y m G G E νεεσσσ-=+=+ 1112''22z m z z m G G Eνεεσσσ-=+=+于是，方程（4.1）可写成如下形式1212'00'0000'x xy xz x xy xz m v yx y yz yx y yz m G E m zx zy z zx zy z εγγσττσγεγτστσσγγεττσ-⎛⎫⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪=+ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭即'1122ij ij m ij ij m G Eνεεεσδσ-'=+=+ （4.3）显然，弹性变形包括体积改变的变形和形状改变的变形。

前者与球应力分量成正比，即12m m E νεσ-= （4.4）后者与偏差应力分量成正比，即''12''12''12111222x x m x G y y m y G z z m z G xy xy yz yz zx zxG G G εεεσεεεσεεεσετετετ⎧=-=⎪=-=⎪⎨=-=⎪⎪===⎩，，或简写为2ij ij G σε''= （4.5）此即为广义Hooke 定律。

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（整理）弹性⼒学第四章应⼒和应变关系第四章应⼒和应变关系知识点应变能原理应⼒应变关系的⼀般表达式完全各向异性弹性体正交各向异性弹性体本构关系弹性常数各向同性弹性体应变能格林公式⼴义胡克定理⼀个弹性对称⾯的弹性体本构关系各向同性弹性体的应⼒和应变关系应变表⽰的各向同性本构关系⼀、内容介绍前两章分别从静⼒学和运动学的⾓度推导了静⼒平衡⽅程，⼏何⽅程和变形协调⽅程。

由于弹性体的静⼒平衡和⼏何变形是通过具体物体的材料性质相联系的，因此，必须建⽴了材料的应⼒和应变的内在联系。

应⼒和应变是相辅相成的，有应⼒就有应变；反之，有应变则必有应⼒。

对于每⼀种材料，在⼀定的温度下，应⼒和应变之间有着完全确定的关系。

这是材料的固有特性，因此称为物理⽅程或者本构关系。

对于复杂应⼒状态，应⼒应变关系的实验测试是有困难的，因此本章⾸先通过能量法讨论本构关系的⼀般形式。

分别讨论⼴义胡克定理；具有⼀个和两个弹性对称⾯的本构关系⼀般表达式；各向同性材料的本构关系等。

本章的任务就是建⽴弹性变形阶段的应⼒应变关系。

⼆、重点1、应变能函数和格林公式；2、⼴义胡克定律的⼀般表达式；3、具有⼀个和两个弹性对称⾯的本构关系；4、各向同性材料的本构关系；5、材料的弹性常数。

§4.1 弹性体的应变能原理学习思路:弹性体在外⼒作⽤下产⽣变形，因此外⼒在变形过程中作功。

同时，弹性体内部的能量也要相应的发⽣变化。

借助于能量关系，可以使得弹性⼒学问题的求解⽅法和思路简化，因此能量原理是⼀个有效的分析⼯具。

本节根据热⼒学概念推导弹性体的应变能函数表达式，并且建⽴应变能函数表达的材料本构⽅程。

根据能量关系，容易得到由于变形⽽存储于物体内的单位体积的弹性势能，即应变能函数。

探讨应变能的全微分，可以得到格林公式，格林公式是以能量形式表达的本构关系。

如果材料的应⼒应变关系是线性弹性的，则单位体积的应变能必为应变分量的齐⼆次函数。

因此由齐次函数的欧拉定理，可以得到⽤应变或者应⼒表⽰的应变能函数。

结构应力应变测试方法结构应力和应变是研究材料、构件或结构在外力作用下所产生的应力和应变状态的重要参数，这对于评估结构的完整性、可靠性和性能具有重要意义。

为了获得准确的应力和应变数据，需要进行相应的应力和应变测试方法。

本文将介绍常用的结构应力和应变测试方法，包括：拉伸试验、压缩试验、剪切试验和弯曲试验。

1.拉伸试验：拉伸试验是最常用的一种应力和应变测试方法，用于测量材料的强度、伸长率和模量等参数。

试样在一定速度下受到拉力，通过测量试样的应变和外拉力之间的关系，可以计算出应力-应变曲线和材料的力学性能。

2.压缩试验：压缩试验是指将试样放入压力机中，在压力的作用下产生的应变和应力进行测量。

这种测试方法常用于材料的压缩强度和弹性模量等性能的评估。

3.剪切试验：剪切试验是通过将试样置于剪切装置中，施加剪切应力来评估材料的剪切性能。

剪切试验可以获得剪切应力-剪切应变曲线和剪切模量等参数。

4.弯曲试验：弯曲试验是一种常用的测试方法，用于评估材料或构件在受到弯曲力矩作用下的性能。

在该试验中，试样或构件在作用力下会发生弯曲，测量所施加的力和弯曲程度之间的关系，可以得到应力和应变的数据。

除了上述基本的应力和应变测试方法，还有一些其他的测试方法，用于评估特定结构的应力和应变性能。

例如，扭转试验用于评估材料或构件在受到扭转力矩作用下的性能；冲击试验用于评估材料或构件在受到突然加载或冲击时的应力和应变响应等。

在进行结构应力和应变测试时，需要注意以下几点：1.选择适当的试样尺寸和形状，以确保测试的准确性和可重复性。

2.使用适当的测量设备和仪器，如应力传感器、应变仪和位移计等，以获得准确的应力和应变数据。

3.控制试验条件，如变形速率、温度和湿度等，以保证实验结果的可比性。

4.进行多次试验，以获得可靠的平均结果，并检查实验数据的一致性。

综上所述，结构应力和应变测试方法是评估结构完整性和性能的重要手段。

选择适当的测试方法，并遵循良好的实验设计和操作规范，可以获得准确可靠的应力和应变数据，并提供科学依据和指导，用于结构设计、改进和维护等方面。

结构检测与监测静态应力（应变）试验检测作业指导书1.测试依据:混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204-2002（2011年版）混凝土结构试验方法标准GB50152-2012水运工程水工建筑物原型观测技术规范JTJ 218-20052.适用范围适用于各类结构物、构件的常温应力测试3.主要仪器设备CM-1J-20静态电阻应变仪4.检测条件4.1 环境温度－10～40℃，温度变化速率不大于1℃/小时，相对湿度在80%以下。

4.2 周围无腐蚀性气体及强磁场干扰。

4.3 电源电压:交流50/S 220V4.4 仪器预热时间为1小时，连续工作4小时，在＋35℃以上使用时，允许连续工作2小时强迫冷却。

5.检测前的准备5.1 测试前应下列有关资料5.1.1 工程名称及设计、施工、建设单位名称。

5.1.2 结构或构件名称、施工图纸及要求的砼强度，钢材强度等级，钢材牌号。

5.1.3 结构或构件存在的质量问题5.2 根据结构或构件的受力特点制定合理的测点布置方案，绘制测点布置图，对测点进行编号。

5.3 测试前对所用的应变片进行筛选。

5.3.1 外观检查:可用放大镜进行，主要检查片内有无气泡、霉斑、锈点等缺陷以及栅丝是否平直、整齐、均匀等。

5.3.2 电阻值检查:可用万用表检查是否有断路和短路，然后用惠斯登电桥测量其电阻值，每一测区的阻值应基本一改，相差不宜超过电阻应变仪允许调平衡的范围。

5.3.3 测量片和温度补偿片的阻值应尽量选用一致,补偿片应贴在与试件相同的材料上，与测量片保持同样的温度。

应变片对地绝缘电阻宜在500MΩ以上。

5.4 测量导线应选用电阻率和电阻温度系数都比较小的材料，并在规定的工作温度范围内保证电性能的稳定和足够的绝缘电阻，必要时可采用屏蔽导线，以减少环境的电磁干扰。

测量片和温度补偿片所用的导线长度和线径分别相同，导线对地绝缘电阻宜在500MΩ以上。

5.5 接测量导线时，应保证连接处电阻稳定，并将导线妥善地固定。

应力应变测量实验报告简介应力应变测量是工程力学中非常重要的实验项目之一。

通过测量材料受力后的应变情况，可以分析材料的性能和强度。

本实验旨在通过一系列步骤，探索应力应变测量的基本原理和方法。

实验步骤1. 准备工作首先，准备实验所需的材料和设备。

这包括测试样品、应变计和测量设备等。

确保所有设备都处于正常工作状态，并进行必要的校准和调整。

2. 安装应变计将应变计粘贴在待测试材料的表面。

在此过程中，确保应变计与材料表面充分接触，并且没有空隙存在。

确保粘贴的位置符合测量要求，并且应变计的方向正确。

3. 连接测量设备将测量设备与应变计连接起来。

这可能包括数据采集系统和电阻应变计的连接。

确保连接稳固可靠，并检查信号传输是否正常。

4. 施加载荷通过施加适当的载荷来引导材料产生应变。

这可以通过外力施加或设备操作实现。

确保施加的载荷稳定，并记录下施加的载荷数值。

5. 记录测量数据随着载荷的施加，测量设备会记录下应变计的反应。

将这些数据记录下来，并确保其准确无误。

可能需要进行多次测量以获得可靠的数据。

6. 计算应力和应变根据测量数据，计算出样品的应力和应变值。

应力可以通过施加的载荷除以样品的截面积得到。

应变可以通过应变计测量值除以应变计的灵敏度得到。

7. 分析结果通过分析应力应变数据，我们可以得到材料的力学性质和行为。

这可能包括材料的弹性模量、屈服强度、断裂强度等。

根据实验目的，进行相应的数据处理和图表绘制。

8. 讨论和结论基于实验结果，进行讨论和分析。

讨论实验中的误差来源和改进措施。

最后，得出结论，并根据实验结果提出进一步研究的建议。

结束语应力应变测量实验是工程力学领域中的重要实验之一。

通过本实验，我们可以深入了解材料的性能和强度，并为工程实践提供基础数据。

在实施实验时，确保严格按照步骤进行，并注意实验中的安全问题。

通过合理的数据处理和分析，可以得到准确可靠的实验结果。