电阻应变计与振弦式应变计应力对比试验.pdf

广东建材2012年第12期
工程试验与研究
电阻应变计与振弦式应变计应力对比试验
杨青涛
上海宝冶工程技术有限公司)
摘要:简支梁在对称的竖向荷载作用下,截面的上部处于受压状态,下部处于受拉状态。本文通过
对试验实测值、理论计算值和大型通用有限元分析软件 ABAQUS的模拟值进行对比分析,验证在受弯
作用下,梁截面的应力分布规律和振弦式应变计应用在梁截面应力监测的合理性。
关键词:电阻应变计;振弦式应变计;应力
1引言
变片也具有良好的稳定性和可靠性,并且还可以实现温
简支梁作为一种简单的工程结构形式,在工程中得度应力的自动补偿,本试验为保证采集数据的可靠性,
到了广泛的使用。为掌握结构的性能情况,保证结构的采用振弦式传感器和电阻应变片来对简支梁的应力情
安全性在大型结构中常常要对结构构件的应力进行实况进行监测?
时监测。简支梁在对称竖向荷载作用下,内部应力分布2.1 Turing Control t的介绍
规律简单,理论依据和计算较为方便。另外,振弦式应变
Turingcontrol是一种国内主流的工控组态软件,
计安装简单,使用方便,因而在结构监测中广受使用。基是运行于 Windows操作系统的工业监控系统支撑软件。
于此,本文选用简支梁在对称竖向荷载作用下进行对比作为HMI/ SCADA工具软件,其采用真正的 Client/Sev
分析和验证。
er体系结构,支持实时数据共享和分布式历史数据库;
接口完全符合OPC国际标准,提供方便、高性能的1/0
2钢梁静力试验
驱动。图4为 Turing Control开发的数据监测接口程
试件为Q235的10号工字钢即,跨度为5m,钢梁两序
端放在装有橡胶垫承台上,在L/6、L/2、5L/6处装有百
分表的位移计,用于测量挠度,在5L/12、L/2、7L/12处
的上下翼缘处贴有应变片和振弦式应变计,测点布置如
图1。电阻式应变片是采用300Ω的桥式电路,具有十
分高的精度,采用 Turingcontrol开发应力监测的数据
画口
采集接口,将数据存储在计算机上。采用北京基康公司
生产的 Bgkloggerv4同时对应力和挠度进行监测,由于
图3试验试件
图4应力监測接口
振弦式传感器具有良好的稳定性和耐久性,同时电阻应
2.2振孩式应变计的介绍
振弦式应变计安装在钢结构及其它建筑物表面,用
41 V12 VI
于测量结构的应变。应变计与待测钢结构的温度膨胀系
数相同,与混凝土的温度膨胀系数也非常接近具有很高
△本似盾分位計支量口式变计和
的精度和灵敏度、卓越的防水性能、耐腐蚀性和长期稳
图1测点布置图
定性,适合在恶劣的环境下长期监建筑物的应变变
外党
交鲮块
化
(可际加)
图2振弦式应变计构造图
图5振弦式应变计
万方数拼
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2.3加载制度
当x<1时,(x-1)n=0,n≥0(式6)
加载分四次,其中一次预加载和一次试验加载,逐
对式(4)进行2次积分求得:
级加载每级100N,试验时每个加載点加载600N,分6级
Ely=
F,3F_L」_F/_2L
Cx+D(式7)
逐级加载,每级100N,卸载时分五级,卸载每级100N,每
级加卸载完成后稳定3分钟,待传感器数据稳定后记录
根据梁的边界条件得,当x=0处,y=0
数据。
当x=处,y=0代入求得,D=0,C=-,将C,D代
100
入式(7):
"?)-?に)-号x
(式8)
03691215182123033363942
将x=L/6,代入求得y
时间ain)
1296E
图6加载制度
将x-/2,代入求得y23°
648EI
3理论计算与有限元模拟
当F=100N,L=-5m,1=2.45e-6m4,E=2.0e5MPa,求得
3.1理论计算
上翼缘的应力为o=-3.401MPa
简支梁,L/3、2/3L处受到集中力F的作用,如图7
L/6处的挠度f1=0.453m,L/2处的挠度为f2=
所示,梁的弯矩图和剪力图分别为图8,图9所示:
0.905mm。
3.2有限元模拟
试验采用有限元软件 ABAQUS进行模拟,采用B21
B
线性梁单元模拟,截面为10号工字钢,线性各向同向。
图7受力简图
图8弯矩图
图11有限元模型图
S,S11
(fraction=-1.0)
图9剪カ图
图10截面正应力分布
22+1
+1.6848+06
+1,436e+06
(式1)
3I2
(式2)
+40+
o为正应力,M为截面的弯矩,I为惯性矩,y为截
面距离形心的高度。
图12正应力云图
U, U2
d y-m(x
式3)
900
y为挠度,x为到梁左端的距离,M为弯矩,E为弹
性模量,I为惯性矩。
44444
M(x ) =P
x?)~?)
(式4)
图13挠度云图
当x≥1时,(x-1)=(x-1),n≥0(式5)
4试验结果
44
万方数拼