课用液压式压力试验机

课用液压式压力试验机 地球物理实验 仪器二 液压式压力试验机 材料试验机是力学实验中的主要设备，根据加载形式的不同可以分为拉力、压力和扭转试验机，还有可兼作拉伸，压缩及弯曲等多种试验的万能试验机。在岩石力学的实验中，主要是测量岩石受压时的性质及各种参数的变化，所以我们在这主要介绍压力试验机。 一般试验机大多由两个基本部分组成。 (1)加载部分:其对试件施加载荷，由油泵、油缸及上下压板等组成。(,)测力部分:它传递和指示试件所受载荷的大小，一般还有一自动绘图装置，实验过程中，自动绘出载荷与变形之间的关系曲线。 ,Y,—,,,,型压力试验机 (一)构造原理 压力机外形如图一所示。 7 1 2 8 3 9 10 11 4 12 5 13 6 14 图一 NYL—200D型压力试验机外型图 图中: 1.压力手轮 2.压力螺杆 3.压机框架 4.上压板 5.下压板 6.压力油缸 7.测力弹簧 8.测力指示刻度盘 9.测力指针 10.读数指针 11.控制手柄 12.油泵 13.回油管 14.进油管 ,.加载部分:工作油缸在机器的底座中，在压机框架上装有压力螺杆和压力手轮，可使用压力手轮使上压板上下移动，作微小的移动调整压板与样品间的间隙。开动油泵电机带 1 地球物理实验 动油泵工作，将油液从油箱经油管和送油阀送入工作油缸，从而推动工作活塞、下压板上升，这时按装在上下压板间的试件即承受了压力。调整控制手柄控制送油阀，以控制进入工作油缸油量的大小，以调节加载的速率。加载时回油阀关闭。试验完毕，打开回油阀，则可将工作油缸中的油液泄回油箱，活塞下降，恢复原状，试件也即卸载。工作活塞有一定的行程限制，操作时应注意。本试验机的最大行程为200毫米。 ,.测力部分:当加载时，工作油缸中油压推动活塞的力与试件所受的力成正比，通过油管将工作油缸与测力油缸连通，这时油压即推动测力活塞向下移动，带动拉伸弹簧，同样的力对不同粗细的弹簧拉伸长度不同，以示不同的测力范围(本机备有500及200公斤两只弹簧。500K,粗簧为0—200,，1000,,,格，200,,细簧为0—80,，500,,,格)。弹簧拉伸带动测力齿轮和指针旋转，指针旋转的角度与油压成正比，也即与试件上的所受载荷成正比，因此在测力度盘上，即可读出试件受力的大小。 另外，我们将弹簧的拉伸与一位移传感器连接，当施加不同的载荷时，弹簧被拉伸不同的长度，传感器输出一随之变化的电压信号，送至记录仪上，便于记录载荷的变化，经标定后即可知载荷的大小。 (二)操作步骤 ,.检查各阀门是否处于关闭位置。 ,.对所要做试验的最大载荷估计，以便选用相应的测量范围，得到准确的数据。 ,.根据所选测量范围悬挂相应的测力弹簧，测力弹簧共有两个，分别为500公斤和200公斤。 ,.装好自动绘图仪的传动装置，笔和纸或与其它测力仪器的连接。 ,.开动油泵电机，检查运转是否正常。然后打开送油阀，使活塞缓慢上升，顶起下压板约,,MM左右，以使指针对准零点时将活塞以及它所带起的下压板试样等的重量消除。将送油阀关至最小。若指针不在零，可调整齿推杆螺丝，将指针调至零的位置。同时将随动指针也调至零点。加载时测力指针带动随动针一起转动。当卸载或试件破碎时，测力指针迅速返回，而随动针则停留不动，示出此时的最大载荷值。 ,.试样直接放置在下压板上，下压板上有标线，以便试样放置时对正中心。 ,.降下上压板至试件顶端,MM左右处，再转动手轮使上压板与试年顶端接触。上压板不可下降过快，以免冲击试件。 ,.打开送油阀，开始试验。打开送油阀时应根据试验要求的加载速率，不可开得过大，使试样受到冲击力，亦不应骤然无故关闭，使试样所受载荷突然下降，因而影响数据的准确性。 ,.试样破碎或试验完毕，关闭送油阀，然后缓慢打开回油阀使油缸内的油回到油箱，下压板回复原始位置，升起上压板，取出试件。 (三)注意事项: 2 地球物理实验 ,.开车前及停车后，送油阀必须置于关闭位置。加载，卸载和回油必须缓慢进行。 ,.加载时回油阀必须关紧，以免有油漏回。注意送油阀关闭时，不可拧得过紧，以免损伤油针尖稍。 ,.若在试验过程中，油泵突然停止工作，此时应将负荷卸去使油压降低。重新启动油泵试验时，不应在高压下起动，以免发生意外。 ,.机器开动时，不得擅自离开。实验过程中不得触动摆铊。 ,.使用时听见异声或发生任何故障应立即停车。 ,.清扫试验台，以免试验机上残留碎石粉尘，损坏部件。 YAW微机控制电液伺服压力试验机 YAW系列微机控制全自动压力试验机，是具有力闭环控制的电液伺服压力试验机，具有恒应力控制和载荷保持功能。其采用进口伺服阀，响应快，控制精度高，在机器允许的范围内，可根据试验的要求任意设定加载速度。测力系统采用负荷传感器，可充分保证试验精度的准确、可靠。 该试验机可用于水泥、混凝土、岩石的抗压强度试验，配以适当的压具和测量装置可进行劈拉、抗折、静压弹性模量等试验。 (一)试验的执行 试验执行的一般过程: 3 地球物理实验 1、按软件启动方式进入软件。 2、在输入用户参数窗口选择欲做试验方案。(如图九所示) 3、选择存盘文件名。(如图九所示) 4、测量试样尺寸。 5、输入试样尺寸、试样标距及相关试验参数，可以一次输一个试样的尺寸，也可以一次输入所有试样尺寸。(如图九所示) 6、放置好试样。 7、通过调节阀的开度，使试样与压板之间的距离尽可能的小，以利于加快试验。 8、试验力清零。(如图六所示) 9、运行试验。软件自动切换到试验界面。(如图十三所示) 10、观察试验过程。 11、试验结束，在图十五中的试验结果栏中，程序将自动计算出的结果显示在其中。如您想清楚观看结果，可双击试验结果区，试验结果区将放大到半屏，方便您观看结果数据，再次双击，试验结果区大小复原。如您想 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 曲线，双击曲线区，曲线区将放大到半屏，方便您分析曲线，再次双击，曲线区大小复原。曲线分析方法见下节。 12、如还有试样，如已输入试样尺寸，请重复6,11步，如还未输入试样尺寸，请重复5,11步。 13、如果已做试验数已达到试验标准规定的试样数量，请点击【下组试验】 14、打印试验 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 。(如图十四所示) 15、做完试验，关闭软件。 ?注意:进入软件前请确定试验机电源已打开。 ?注意:退出软件前请确定试验机电源已关闭。 ?注意:试验过程中试验员请不要远离试验机，以免发生意外。 (二)软件启动 1.打开计算机与试验机的电源 2.双击桌面上名为【PowerTestV3.3,YAW】的快捷键;或单击windows【开始】键，单击【程序】栏，找到【PowerTestV3.3,YAW】栏，单击此栏下的【PowerTestV3.3,YAW】，如图一所示;或找到安装目录，双击目录下【PowerTestV3.3,YAW】图标。 默认登录功能设定为关闭时, 显示输入用户名和密码的登录窗口画面,如图二所示，设定为打开时不显示此画面。如经常是同一试验员登录做试验，可选中【默认登录】复选框，下次程序自动用上次登录的用户名、密码登录。点击图八所示的软件主界面菜单栏中【用户管理】菜单下的用户切换可重新打开登录窗口，进行切换用户或关闭默认登录功能的操作。 4 地球物理实验 图一 程序栏 图二 登录窗口 输入用户名称和密码后, 单击【确定】按钮。当默认联机功能设定为关闭时, 显示图五所示的联机窗口，设定为打开时不显示此窗口，直接显示PowerTestV3.3的软件主界面，如图八所示。 图三显示的是本软件初始设定的用户名称和密码，用户名的改变详见第3章管理者指南的权限管理部分，密码的改变可单击软件主界面菜单栏中【用户管理】菜单下的修改登录者密码，弹出修改密码窗口，如图四所示，输入原密码和两次新密码，单击【确定】完成密码修改。 3(联机窗口(更换传感器) 图三 联机窗口 5 地球物理实验 默认情况是直接以联机进入主界面。如果用户需要重新联机，可以选择此菜单。 4.软件退出 关闭试验程序，在软件主界面中单击右上角的关闭按钮(如图四)或单击菜单栏中【用户管理】菜单下的退出系统，如图五所示。这时屏幕上出现一个对话框，单击【确定】可退出软件，单击【取消】回到恢复试验状态。 图四 关闭按钮 图五 菜单退出 5(单机版主界面功能概述 图六 主界面 【菜单栏】 显示菜单项目。在菜单栏上可以执行用户能使用的所有功能。 【传感器栏】 传感器栏显示采样的数据。最多能显示4种。 单击传感器栏右侧的【清零】按钮, 使传感器显示值清零。 【速度栏】 6 地球物理实验 速度栏控制方式有两种:力控制和阀开度控制。 力速度的单位是N/s，阀的开度范围为?30000。主要 用于夹持试样或在标定检定中缓慢改变加载的载荷。 发送速度有4种方式:(见图七) 第一种:直接拖动滚动条; 第二种:单击【快速向上移动】或【慢速向上移 动】按钮，单击一次快速向上移动，速度向上增加50; 单击一次慢速向上移动，速度增加10 第三种:单击【快速向下移动】或【慢速向下移 动】按钮，单击一次快速向下移动，速度向下减少50， 单击一次慢速向下移动，速度向下减少10 第四种:在文本框中输入想要的速度，单击发送 按钮; 单击【停止】键，试验机活塞停止运动，如在试 验状态单击此键，则强迫停止正在运行的试验。 图七 速度窗口 ?注意:此处速度以活塞移动方向为参照物，活 塞往上移动速度为正，活塞往下移动速度为负。在阀开度状态下把速度条往下打到底，设备就会自动打开快退功能，活塞将会以较快的速度往下降。 【软件状态栏】 显示曲线遍历速度、鼠标在曲线上的座标、系统日期、系统时间、试验运行时间、当前用户名等信息。 【试验状态区】 用于显示试验过程中试验运行的步骤。 【功能区】 功能区有四种功能供选择，单击功能选项卡，可以在这四种功能间切换。 图八 功能区 5.1 输入用户参数(单击功能区【输入用户参数】选项卡) 【试验方案】 您可选择生成好的试验方案用于试验，试验方案的生成在管理者指南中详细介绍。 7 地球物理实验 试验方案 高级输入 存盘名 用户参数输入区 查看试验参数 图九 输入用户参数界面 【存盘名】 程序以试验的时间时,分,秒.mdb”来做为 默认的文件名保存试验数据,“年,月,日 如不想以默认文件名保存试验数据，可在此文本框中输入自定义的保存文件名，如以试样批号命名，命名规则同微软Windows文件命名规则。 【查看试验参数】 单击此按钮程序打开【试验方案查看区】，此按钮名变为【隐藏试验参数】，可在此区域中查看试验方案中试验控制的参数，在此不可修改试验方案，如需修改请参考管理者指南。 高级输入 隐藏试验参数 图十 查看试验参数 8 地球物理实验 【用户参数输入区】 您可以在此输入试样参数，如试样标距、试样尺寸等，还可以输入试验相关 参数，如委托单位、试验温度、试验湿度等。 第一行是参数名，不可修改，参数名的设置在试验方案向导中完成，关于试验方案的生成方法在管理者指南中详细介绍。 第二行开始是每根试样的参数，单击欲输入参数的空格，输入相应参数。 第一列是试样序号，程序自动生成，不可更改。 第二列是试样是否已做的标志，程序自动标记，不可更改。 回车键增加试样根数，一次试验可做试样根数不限。 选中行标记为绿色，为当前待检试样。 如果配置了串口数显卡尺设备(如图十一)，那么数显卡尺测量尺寸数据将自动输入电脑。如果点击【高级输入】(如图十二)，则完全按照228标准的规定测量三次，取三次中面积最小的一组尺寸。 图十一 数显卡尺配置 图十二 高级输入 【运行】 9 地球物理实验 点击后开始进行试验。 5.2 试验(单击功能区【单图】选项卡) 图十三 试验界面 【曲线区】 试验过程中实时画曲线，或在查询以前做的试验时观看以前的试验曲线实时曲线的默认曲线类型的设定，见管理者指南中的试验方案设置。试验过程中曲线类型的更换见曲线分析功能。 【试验结果】 显示试验结果。 第一行为结果项目名，不可更改，结果项目名的设置在试验方案向导中完成，关于试验方案的生成方法在管理者指南中有详细介绍。从第二行开始，显示的是每根试样的试样参数和试验结果。单击结果栏某一行结果，单击废除键，即删除此条结果数据。如试验结果项为红色，表示此结果项不满足试验方案中设置的该结果项的合格范围，结果项的合格范围的设置详见管理者指南。 ?注意:删除后不可恢复。 【允许修改】 试验结束后，如发现试验前输入的试样参数有错误，您可以选中此复选框，再单击【试验结果区】显示的欲修改试样参数的试样结果，此时您可以在【试验结果区】修改您欲修改的试样参数，修改完后，单击【应用】，程序将用您修改后的试样参数重新计算结果，如修改试样直径等。 ?注意:只能修改用户参数项，程序根据执行标准计算出的结果不允许修改。 10 地球物理实验 【下组试验】 单击此按钮，程序将开始新一组试验，这个按钮用于一般的水泥、混凝土等若干试样为一组的试验。 【试验报告】 一批试验完成后，单击此键，进入试验报告预览窗口，如图十六所示。未做试验前，此按钮为灰色，不可点击。 图十四 报告预览窗口 【打印】 打印您所预览到的试验报告。 【关闭】 退出试验报告预览窗口。 【X轴满度】 更改报告曲线的X轴满度。选中自动，报告曲线X轴满度自适应曲线X轴最大数据，看完整曲线。选择手动，您可以在下面的文本框中输入您想要的X满度，单击【应用】，程序将用您设置的X轴满度重画曲线。 【曲线类型】 您可以根据您的需要，选择X轴和Y轴您想要看的数据类型，是力、应力、时间等等，选好后，单击【应用】，程序将用您设置的X轴Y轴数据类型重画曲线。 【报告预览区】 预览您的试验报告。 【允许修约】 11 地球物理实验 选择此复选框后，试验报告中的结果数据将按执行标准中设计的修约方式进行修约。修约方式的设定见管理者指南。 【非修约小数位数】 您可以更改报告中非修约结果数据的小数点位数，单击【应用】实现更改。 【坐标还原】 当您拖动报告后(在【报告预览区】按住鼠标左键不动，移动鼠标，拖动试验报告)，单击此键，报告将快速还原到原位置。 5.3 多图界面(单击功能区【多图界面】选项卡) 试验过程中，您可以在此实时观察三种不同的曲线，如图十五所示。三个曲线的默认类型设置，见试验报告设计模板。 试验过程中曲线类型的更换见曲线分析功能。 图十五 多图界面 5.4 查询(单击功能区【查询】选项卡) 图十六 查询界面 12 地球物理实验 【按文件名查询】 按保存的试验名查询试验数据。 单击此图标，【查询条件区】将显示图十七。 图十七 文件名查询 在【文件名栏】输入欲查询的文件名及完整的路径名，或单击【浏览】按钮，按Windows资源管理器的操作方式查找您想要查询的文件。然后单击【搜索】，程序将把找到的所有数据的所有结果显示在【结果区】。 【按试验日期查询】 按做试验的日期查询试验数据。 单击此图标，【查询条件区】将显示图十八。 图十八 试验日期查询 在【起始日期】中输入您想要查询日期范围的起始日期，或单击旁边的小箭头，从日历中找到您想要的起始日期。 在【结束日期】中输入您想要查询日期范围的结束日期，或单击旁边的小箭头，从日历中找到您想要的结束日期。 在【试验方案名】中输入您欲查找的用什么试验方案做的试验，或单击旁边的小箭头，从下拉菜单中找到您想要的试验方案名。 单击【搜索】，程序将把找到的所有数据的所有结果显示在【结果区】。 【按试验方案查询】 按试验方案名查询。单击此图标，【查询条件区】将显示图十九。 图十九 试验方案查询 13 地球物理实验 在【试验方案名】中输入您欲查找的用什么试验方案做的试验，或单击旁边的小箭头，从下拉菜单中找到您想要的试验方案名。 单击【搜索】，程序将把找到的所有数据的所有结果显示在【结果区】。 【新查询】 清空【结果区】，重新查询。 【观看曲线】 观看查出试验的曲线。 在【结果区】单击欲观看曲线的结果行，程序会自动在该行的第一列画勾，再选择第二第三第四等结果行，最后单击【观看曲线】，程序自动切换到【试验】窗口，观看曲线。 【报告预览】 预览查出试验数据的试验报告，可打印。 ? 注意:查询后，【输入用户参数】功能选项卡将变灰不可选，即不可试验。如需 做试验，单击【试验部分】菜单的【新试验】菜单即可。 6.软件菜单 ?注意:能使用的菜单由黑色显示，不能使用的菜单由灰色显示。 ?注意:不显示管理人员用的菜单项目。请参照管理者指南。 【系统管理】菜单 选择菜单 功 能 联 机 打开联机窗口，与试验机联机。脱机状态能用 脱 机 切断与试验机的联系。联机状态能用 切换用户 打开登录窗口，切换登录用户。 修改登录者密码 修改当前登录者密码 退出系统 退出系统 【参数设置】菜单 选择菜单 功 能 继续试验 继续上一批未做完的试验，需选择未做完的试验数据库。 已存报告预预览已保存的试验报告，需选择已做试验数据库。 览 14 地球物理实验 【界面设置】菜单 选择菜单 功 能 显示网格 试验窗口的实时曲线区是否显示坐标网格线，选择菜单前的勾表 示正处于显示网格状态。 曲线分析高级设置 具体功能见本指南第三章所述。当当前窗口为试验窗口时可用。 观看所有曲线 在查询后，如想观看不同曲线的比较，请选择此功能。 (三)曲线分析功能 1.概 述 当试验结束或观看查询结果曲线时，双击试验窗口的曲线区，曲线区将如图二十所示。此窗口帮助您分析试验曲线，可通过曲线判断程序自动计算的结果是否正确。 2.功能详解 本说明以一条测试曲线为例，说明各项功能。 曲线分析界面 图二十 【特征点选项】 您可以选择您想观看的特征点。可多选。 【自动计算特征点】 15 地球物理实验 如软件未自动标识出特征点，您可通过此按钮重新计算特征点并标识。 【特征点标识】 特征点在曲线上的位置标识。如最大力、弹性段起点、终点、上下屈服等。您可以 通过这些标记判断软件是否计算正确。 【特征点描述】 特征点的名称及具体数据值。 【放缩功能区】 曲线放缩功能的实现如下: 1、Ctrl键 + 鼠标左键---放大，此时鼠标光标变为一加号，把光标移动到您想放大的曲线区域，单击鼠标左键。 2、Shift键 + 鼠标左键---缩小，此时鼠标光标变为一减号，把光标移动到您想缩小的曲线区域，单击鼠标左键。 3、Space键 + 鼠标左键---平移，此时鼠标光标变为一手指，按住鼠标左键不放，移动鼠标，实现曲线平移功能。 当【放缩功能区】选择的是双向时，曲线X轴Y轴同时按比例放大缩小。 当【放缩功能区】选择的是宽度时，曲线X轴按比例放大缩小。 当【放缩功能区】选择的是高度时，曲线Y轴按比例放大缩小。 ?注意:使用曲线放缩功能时输入模式应为英文输入。 【清屏】 清除曲线。 【曲线右键选项】 当在曲线区域单击鼠标右键时，弹出菜单如图二十一所示。 图二十一 曲线区右键弹出菜单 【取消遍历】 退出曲线遍历状态。 【图像还原】 把曲线还原到最初始状态。 【遍历】 进入曲线遍历状态。 当进入曲线遍历状态时，鼠标光标变为一十字架沿曲线移动，并将光标所在点的数据显 16 地球物理实验 示出来。 【遍历速度】 进入曲线遍历状态时，改变光标移动速度。 速度分五档:极慢、慢、中、快、极快。 当选择极慢时，将遍历每一个采样点。 【图形处理的快捷键】 弹出窗口如图二十二所示，提供快捷键的帮助。 图二十二 快捷键帮助 如您想修改曲线类型，您可把光标移到坐标轴上，单击右键修改。如您想看力,时间曲线，可先把光标移动到Y轴坐标轴上，单击右键，从弹出菜单中选择力，再把光标移动到X轴坐标轴上，单击右键，从弹出菜单中选择时间，程序将自动把曲线转换成力,时间曲线。 ?注意: 此功能适用于试验运行过程中，但不推荐在试验过程中使用此功能。此功能同样适用于多图界面。 再次双击曲线区，恢复到原始窗口形式。 (四)据需求设定传感器栏显示特性 1.修改传感器显示单位 在传感器显示窗口的单位栏，单击鼠标右键，在弹出菜单中选择您想要看的单位，单位的添加修改在管理者指南中详述。 图二十三 修改单位 2.修改传感器显示类型 程序只能同时显示四种传感器数值，但可选择显示不同类型的传感器值。 在传感器显示窗口的类型栏，单击鼠标右键，在弹出菜单中选择您想要看的传感器类型。 17 地球物理实验 图二十四 修改显示类型 3.修改传感器显示的小数位数 在传感器显示窗口的数值栏，单击鼠标右键，在弹出菜单中选择您想要的小数位数。 图二十五 修改小数点位数 18 地球物理实验 仪器三 电阻应变仪 电阻应变仪是一种广泛用于测量应变的电子仪器。它对由电阻应变片随所测物体的应变转换的电阻变化率进行测量，最后用应变的标度指示出来。 一般应变仪可按所能测应变的频率(即工作频率)分为:(,)静态电阻应变仪，用于测量静态应变;(,)静动态电阻应变仪，用于静态或频率在,,,赫之内的单点动态应变测量，其基本是静态的，(,)动态电阻应变仪，用于测量,,,,赫以下的动态应变;(,)超动态电阻应变仪，用于测量工作频率上限达几十千赫的动态应变，多用于爆炸、高速冲击等瞬态应变测量。 (一)构造原理: 应变仪利用贴在试件表面的电阻应变片，当试件受到外力变形时，使应变片长度相应地变化?L，应变片的电阻值变化?R，这种变化关系在一定范围内近似线性。应变仪测出应变片电阻值的变化?R，标定出相应的应变ε。上述机械量转换为电量的关系，称为电阻应变片的“应变效应”，用电阻应变片的“灵敏系数”,来表征。 ,R,RRR K,,,l,l 电阻应变仪工作原理 电桥根据动态应变测量特点采用载波单电桥。其按,,,Ω设计，图一中画的为半桥测量，其中,1为测量片，,2为补偿片。在电桥盒内有两个,,,Ω的精密无感线绕电阻，作为半桥测量时的内半桥，全桥测量时则将这两电阻断开。电桥的电源对角线，电振荡器供给稳定的,,千赫载波电桥电压，为非对称联接，而电桥的测量对角线则对称联接，以减少外界的干扰。在无信号时，用电阻和电容预调平衡装置将电桥预调平衡，测量对角线无电压输出。当试件受力而变形时，由“应变效应”而引起作为桥臂电阻的电阻应变片阻值变化?R/R，破坏了电桥的平衡，测量对角线出现电压?U。 取,1,,2,,3,,4,,，应变时，应变片有增量?,，如图一所示，?U为,、,间的开路电压 URR()，,UURR()，,U1,U,,,,R,,222RRR，，,RR，RR，,4123 19 地球物理实验 1 R 4 R1 ?U 4 RH 2 RR2 3 3 U R?0 i 图 一 ,R？,U,,U, 42RR，, 当,H,,,等(桥路等效电阻)时 ,R,,UU,,,U, 42RR，, 当电阻应变片为压缩时， ,R,U,,U 42RR,, 由于测量应变片的电阻变化 ?非常小，电桥的输出电压 ?也很小，需用高放R/R U 大倍数的放大器将此极为微小的信号加以放大。从放大器输出的信号中检取应变信号，采用电桥调制和负载相对应的低阻相敏检波器来鉴别被放大了的应变信号的大小及方向。用型π 低通滤波器，使工作应变频率通过，而对载波频率及二倍载波频率全部衰减很大，使经滤波后能得到纯粹动态应变的波形。 (二)主要技术指标: ,,—,,型动态电阻应变仪外型如图三。 20 地球物理实验 (三)操作步骤: ,.准备工作: (,)电桥盒的联接:电桥盒内有两个,,,Ω无感线绕电阻,3和,4及一个,,,,,云母电容,0。如图四,所示。,3、,4作为半桥测量时的内半桥，在长导线测量时，当前面板上的“电容平衡”调节范围不够时，可用导线联接“,”—“,”或“,”—“,”接线柱。作半桥测量时，按图四 b接线，,1为工作电阻应变片，,2为补偿片，接线柱“,”和“,”，“,”和“,”，“,”和“,”分别短接，这时试件受拉伸的有正应变，压缩时有负应变。全桥测量如图四;接线。除去各接线柱间短接片，使,3和,4与测量桥断开。,1和,3为工作片，,2和,4为补偿片。 ’ R4 R1 R2 ’RRR1 2 3 2 31 4 能 量 R3 12 34 2 1345 6C 0 57878 6 5678 5 5 R4 5 图四 电桥盒接线图 (,)仪器的联接:,、将电源线的三芯插头插入,Y—,,电源背后的“输入”插座内并旋紧。打开“电源开关”，用欧姆表检查电源输入端有无短路和断路，如果正常，关掉“电源开关”。接通电源(,,,,、,,,,)重新打开电源开关，电压表应指示,,,。再关掉开关，将应变仪用联接线与,Y—,,型电源输出联接起来。,、将粘贴在试件上的电阻应变片通过联接线别到相应的电桥盒接线柱上;电桥盒的另一端的插头分别插入应变仪后面板下部的“输入”插座内旋紧。;、将输出线一端的二芯插塞，分别插应变仪后面板上的相应插口中。使用,—Y记录仪或磁带记录仪时插入“电压输出”插口，另一端接线叉红柄为正，黑柄为负，接到,—Y记录仪上，使用光线示波器时，插入“低阻输出”插口，另一端接线叉接到示波器相应输入端，这时应变仪“输出”开关应放在适当位置上，如表一所示。d、接线后，开启电源前，检查下列开关位置:电源箱“电源开关”在 21 地球物理实验 (四)注意事项: ,.电桥盒上导线连接时，接线柱必须拧紧，联接导线应用同一型号，同一规格的金属屏蔽线，相互间无相对移动。 ,.使用不同灵敏系数电阻应变抗时须修正。用Y,—,,应变仪的灵敏系数按,,,.,,设计，使用应变片也应为,0,,.,,，若其是其它灵敏系数，读数需按下式修正: K,0 ,,,nmaxKn ,0应变仪灵敏系数(,0,,.,,),n—使用应片灵敏系数，εmax应变信号最大值，εn″按灵敏系数修正的应变值(με) ,.仪器内标定应变按,,,Ω应变片设计。使用不同应变片进行全桥测量时，需用外接标定。 .试验完毕，关闭所有开关，衰减开关掷，并将全部联接线拆除，盖好仪器。 , 22 地球物理实验 WS-3811数字式应变仪 一、测试量程和滤波设置 对于应变或其它传感器信号的测量，应选择比较适合的测量量程，选择测量量程时应尽量选择比较小的量程，仪器的量程越小精度越高;(该仪器已将测试值标称为微应变(με )，标定系数为1，即测试值1代表1个με)。 (1)应变量程设置 当测量应变时，对于应变片灵敏度系数K=2和桥压为?1伏的情况下，每个微应变(με )对应于1个微伏(μV)，这时应变测量有两挡选择，应变量程设置: 量程1:?4000με 量程2:?40000με 设置方法:进入量程及滤波设定界面，选择量程和要设置的通道，点击“设置„”。相应通道量程即被设定，也可直接点击界面中的“〇”，单独设置各通道量程，对应通道变为“?”; (2)滤波频率设置 仪器中设计了低通滤波器，当测量应变时，由于存在各种干扰，所以在进行测试时，先要设置滤波频率，滤波频率范围(2Hz~50KHz);(通常设置为20Hz即可)。 23 地球物理实验 设置方法:进入量程及滤波设定界面，点击“滤波设置„”,输入相应通道滤波频率，点击“确定”，退出滤波设置; 量程和滤波频率设置就绪后，点击“设置到仪器”，将所需量程和滤波频率设置到仪器。 二、仪器校准 首次测试或经过长时间不用时，需对仪器进行校准，该仪器具有自动校准功能;校准的目的是使测试值更加精确; 校准方法:断开各通道，即拔下桥合接头;设置各校准通道的量程和滤波频率;一切就绪后，点击“自动校准”，仪器开始进行校准，该过程需要持续若干秒时间，当然也可中途退出校准;校准完成，校准结果(一般都在1.000左右)显示于对应通道栏中;校准结果可保存，点击“存校准值”，输入文件名，校准结果保存于文件中，下次测试时可直接读入，点击“读校准值”，选择校准文件，读入校准值;点击“不校准”，不对仪器进行校准。 24 地球物理实验 三、动态应变数据采集 对于随时间变化比较快的应变信号，要用动态应变数据采集。当进行动态应变数据采集时，动态采集的应变数据直接记录到计算机硬盘中，采集的数据量由计算机硬盘容量定，采集结束以后，把采集得到应变数据调出进行分析处理。 (1)非定时动态应变采集 该数字式应变仪采集总采样频率为100KHz，在进行动态应变采集时可根据实际测试情况选择，但通道采样频率总和不能超过100 KHz，(通常应变测试采样频率不宜设得过高，一般每通道1000Hz即可)。点击“设置采集参数”在采样频率栏中输入采样频率;在采集时间栏中输入所需时间值单位(秒)，选择采集开始通道和结束通道，选择显示通道，一切就绪后;点击“开始示波”，此时可以观测各通道采集数据波形，采集数据不保存，当你认为采集数据需要保存时，点击“开始记录”，选择保存数据文件“*.YB”开始记录，采集数据开始记录于硬盘中，直到采集时间结束，也可中途退出采集;采集结束数据文件自动转换为“*.TIM”格式，便于后续处理绘图等;如果中途发生断电等意外情况，数据也能自动保存，但只有“*.YB”文件，后续处理时，需将该文件转换为“*.TIM”格式文件，具体操作是:点击“打开应变数据文件”，选择需要转换的“*.YB”文件，再点击“转换为Vib’SYS 25 地球物理实验 格式”，选择要转换为的“*.TIM”文件即可转换完成。 (2)定时动态应变采集 定时动态采集是指:每间隔一段时间采集一段时间数据，一旦点击开始采集，该过程将一直持续下去，直到点击停止采集;数据文件名自动加上每次开始采集时刻分别保存;具体操作是:选中“定时采集”，输入定时采集时间间隔，注意不能小于每次采集时间，其余参数设置同非定时动态应变采集，一切就绪后，点击“开始记录”，开始定时采集，直到点击“停止记录”，结束定时采集。 (3)采集清零 对于应变的测量，桥路一般有一定的不平衡，那么在没有加载之前，仪器测量的电压不是零，有一定的偏移量，所以在采集之前要进行清零操作，然后开始采集和对被测试件进行加载，点击“修改零值”可以指定各通道零值。 四、静态数据采集 当被测信号随时间变化比较缓慢时，可用静态数据采集。当进行静态数据采集时，采集的数据直接记录到计算机硬盘中。 (1)静态采集 26 地球物理实验 进入定时静态采集界面:输入采集采样频率(一般为1000Hz)和采集时间间隔，选择开始通道和结束通道，一切就绪后，点击“开始采集”，提示是否保存数据，如保存需选择保存文件“*.TXT”(该文件以文本格式保存，便于直接查看)后开始采集，数据实时显示于界面中，同时各通道曲线显示于波形显示界面中，直到点击“停止采集”结束本次操作。 (2)采集清零 对于应变的测量，桥路一般有一定的不平衡，那么在没有加载之前，仪器测量的电压不是零，有一定的偏移量，所以在采集之前要进行清零操作，然后开始采集和对被测试件进行加载，点击“修改零值”可以指定各通道零值。 五、硬件使用说明 (1)计算机与应变仪连接 计算机与应变仪是通过USB接口连接的，连接方便，传输速率高。 (2)硬件驱动安装 进入安装程序(由于数字式应变仪是即插即用设备，直接把数字式应变仪通过USB 连接线插入计算机，首次安装系统可自动提示找到新硬件并安装其驱动程序) 我的电脑->控制面板->添加新硬件 选择“不，安装其它设备”，进行“下一步” 选择“不，设备未在列标中列出”，进行“下一步” 选择“否，希望从列表中选择硬件”，进行“下一步” 在“请选择要安装的硬件类型”窗口内选择“通用串行总线控制器”，进行“下一 步”选择“从软盘安装”，进行“下一步” 在浏览栏内选择“光盘:\[2.2]应变采集仪驱动”文件夹，选择“ usbad.inf ”， 然后在“添加新硬件向导”栏内，选择“Wavespectrum USB(B) A/D”，进行“下一 步”完成安装。 (3)应变采集程序安装 [当 Vib'SYS 软件安装到 C:\Program Files\Vib'SYS 目录] ? 把[2.1] 应变数据采集程序文件夹内的 Winyb.exe 拷贝到 C:\Program Files\Vib'SYS ? 把[2.1] 应变数据采集程序文件夹内的 usbad.dll 拷贝到 C:\Program 27 地球物理实验 Files\Vib'SYS 拷贝完成后，直接运行Vib'SYS，在菜单内选“信号采集”下“动、静应变采集”功能即可。 (4)应变仪面板7针信号输入插头接线方法 ? 应变桥(桥压:?1V )接线方法: ? 桥压-1V ? 桥压-1V ? 桥压+1V ? 信号+ ? 桥压+1V ? 信号- ? 屏蔽地 说明:7针插头接线方法: 针1:信号- 针2:信号+ 针3:桥压-1V :桥压-1V 针4 针5:桥压+1V 针6:桥压+1V 针7:屏蔽地 ? 应变仪面板(7针插头)电压信号(对于输出为电压的传感器)输入接线方法: ? 信号+ ? 信号- ? 信号地 接线说明: 应变仪(,针插头) 测量端(电压信号) ? 信号， 信号， ? 信号, 信号, ? 信号地 28 地球物理实验 六、应变桥盒使用方法 ? 一个应变片桥盒(1/4桥)使用方法 单应变片桥路逻辑图 桥盒接法 1/4桥桥盒接线图示 按“1/4桥盒接法图示”把一个应变片接到两条线的另一端，注意桥盒上要有3个短接插片。 ? 二个应变片桥盒(半桥)使用方法 2个测量应变片R1和R2 (半桥盒接法 半桥桥盒接线图示 桥)同面垂直粘贴逻辑图 按“半桥盒接法图示”把两个应变片分辨接到“红-黑”线和“蓝-黑”线的另一端，其中黑线为两个应变片的共用线，注意桥盒上要去掉1个短接插片，保留2个短接插片。 ? 应变片粘贴与连线方法 电阻应变片的基底有胶基和纸基， 胶基应变片一般用于测量金属材料的应 变，纸基应变片一般用于测混凝土材料 的应变，应变片的电阻阻值要与其桥盒 匹配，如桥盒内置电阻为120Ω，那么， 使用的应变片也要是120Ω，要避免应变 片的两条连线短接造成短路而影响测量，由于应变片的两条连线很细，所以要尽量使用“转接片”连接导线(如右图示)，避免测量时拉短应变片的连线。 29 地球物理实验 七、数字式应变放大器特点 数字式应变放大器是用美国最新高集成度A/D数字电路设计完成的，由于数字式应变放大器采用高集成度电路，仪器元器件少，具有抗干扰能力强，使用简单(无任何调节键)等特点，是传统模拟式应变仪的替代产品。 数字式应变放大器与传统应变放大器相比，有以下特点: ? 固定量程(?4000με，?40000με)。 ? ? 所有通道无相移同步采集。 ? ? 内置高精度A/D，直接输出数字量。 ? ? 动态测量范围大。 ? ? 程控自动调零。 ? ? 程控自动校准。 ? ? 桥压长导线自动补偿 ? ? 可测量应变、加速度、速度、位移、压力、温度等 ? ? 无任何调节旋钮。 ? ? 抗干扰能力强。 ? 八、数字式应变放大器与传统模拟应变放大器性能对比 (1)测量简便(2)自动调零(3)自动校准(4)数字输出(5)动态范 优势 围大(6)滤波频率任意设定(7)可直接与台式微机或笔记本微机连接(不 再需要任何A/D采集板等) 九、数字式应变放大器技术指标 1、测量方式: 静应变测量;动应变测量; 2、单台仪器通道数: 4通道;8通道;16通道; 3、计算机接口: USB1.1 4、测量(程控) 4.1、程控量程: 应变:1挡?4000,,;2挡?40000,,; 4.2、输出灵敏度: 1000,,/V;10000,,/V 4.3、测量准确度: 0.5,FS+1,,; 4.4、动态范围: 5、数字滤波器(程控) 5.1、滤波方式: 8阶椭圆低通滤波器; 30 地球物理实验 5.2、程控低通滤波频率: 10Hz~50KHz(任意设定); 5.3、滤波器平坦度: 当f<0.5fo时, 频带波动小于0.1dB; 5.4、滤波器阻带衰减: -80dB/Oct; 5、程控频带宽度: DC~50KHz; 6、线性度: 0.2,FS; 7、应变桥(标配) 7.1、桥路电阻: 120Ω; 7.2、应变片:120Ω; 7.3、应变片灵敏度系数K=2; 7.4、应变桥电压:?1V; 7.5、平衡方式:(程控)自动平衡; 7.6、标准配置桥盒导线长度:2米; 8、漂移: 8.1、时间零点漂移:?3,,/2小时; 8.1、温度漂移: 小于1,,/?(工作温度范围内); 9、工作温度范围: 0?~50?; 10、噪声 10.1、动应变测量信噪比?40dB; 10.2、静应变测量噪声?2,,; V/50Hz;DC12V; 10、电源:AC220 11、外形尺寸(长×宽×高) 11.1、4通道、8通道:330mm×300mm×90mm; 11.2、16通道:330mm×300mm×135mm; 12、重量 12.1、4通道、8通道:约3Kg; 12.2、16通道:约4Kg; 31 地球物理实验 应变测量方法 一、弹性模量计算方法: 物体材料的弹性模量决定了物体材料的特性，弹性模量可从标准中查出。对于专用的材料的弹性模量要用试验得出，一般要制作多个(十个以上)试件，然后测出其基频(Hz)，再根据 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 计算出弹性模量，计算公式: 532,391，10，L，W，f (单位:MPa) E,3B，H 式中:E ~ 弹性模量;W ~ 试件重量(Kg);f ~ 试件的基频(Hz) L、B、H ~ 试件长、宽、高(单位:cm) 二、由应变换算应力方法: (1)单向(一个应变片，1/4桥，需要1个应变采集通道) ,,E,xx 式中:E ~ 弹性模量;,~ 应变;,~ 应力 x x (2)双向(两个应变片，1/4桥，需要2个应变采集通道) E,,,,,(，)xxy2,1, E,,(,，,,)yyx21,, 式中:E ~ 弹性模量;,~ x向应变;,~ y向应变; x y ,~ x向应力;,~ y向应力;, ~ 泊松比; x y (3)三向(三个应变片，1/4桥，需要3个应变采集通道) E,,,,,(，)xxy2,1, E,,,,,(，) yyx2,1, E,,(,，,,2,)oxy45，，21，, 式中:E ~ 弹性模量;,~ x向应变;,~ y向应变; x y ,~ 45:应变;,~ x向应力;,~ y向应力; 45 x y : ,~ 剪切应力;, ~ 泊松比; 32 地球物理实验 三、常用材料的弹性模量和泊松比对照表: [实际应用应参考最新行业规范和标准] 弹性模量E 材 料 名 称 泊松比 , 62Gpa (=1000MPa) 10Kgf/cm 灰铸铁 118-126 1.2-1.3 0.3 球墨铸铁 173 1.76 0.3 碳钢、镍烙钢合金钢 206 2.1 0.3 扎制纯钢 108 1.1 0.31-0.34 冷拔纯钢 127 1.3 扎制磷锡青铜 113 1.15 0.32-0.35 冷拔黄铜 89-97 0.91-0.99 0.32-0.42 扎制锰青铜 108 1.1 0.35 扎制铝 68 0.69 0.32-0.36 拔制铝线 69 0.7 铸铝青铜 103 1.05 0.3 铸锡青铜 103 1.05 0.3 硬铝合金 70 0.71 0.3 扎制锌 82 0.84 0.27 铝 16 0.17 0.42 玻璃 55 0.56 0.25 有机玻璃 0.024-0.3 橡胶 0.00008 0.47 电木 0.02-0.03 0.35-0.38 夹布酚塑料 0.04-0.09 0.35-0.38 赛璐珞 0.0174-0.0196 0.4 尼龙1010 0.0109 硬聚氯乙烯 0.032-0.04 0.34-0.35 聚四氟乙烯 0.0116-0.0145 低压聚乙烯 0.0055-0.008 高压聚乙烯 0.0015-0.0025 混凝土 0.14-0.4 0.1-0.18 机械零件设计手册( 上册 三年级上册必备古诗语文八年级上册教案下载人教社三年级上册数学 pdf四年级上册口算下载三年级数学教材上册pdf )[冶金工业出版社1980年版] 33 地球物理实验 四、应变贴片方法、桥盒接法及应变换算方法: 应变片贴法 应变与输出 应变桥路图 桥盒接法 工作方式 电压公式 V V,K,,oSo42线制(1/4桥) 1个测量应变片 V V,K,, oSo43线制(1/4桥) 1个测量应变片 V,V,K,oSo4 ,,，12,,o2 , 应变R,g112线制 应变,R,g222个串联测量应变片 正反面粘贴 R，R,Rg1g2 V,V,K,oSo4 ,,，12,,o2 ,应变 R,g113线制 应变,R, g222个串联测量应变片 R，R,R正反面粘贴 g1g2 VV,K,,oSo4 R应变,0g2 1个测量应变片 1个补偿应变片(静止) 34 地球物理实验 ,，V(1),V,K,oSo4 ,R应变,g102个测量应变片(半桥) R应变,,,,g20同面垂直粘贴 V,V,K,oSo2 , R应变,g10 R应变,,,2个测量应变片(半桥) g20 正反面粘贴 V,V,K,oSo2 , R应变,g102线制(半桥) R应变,,2个相对测量应变片 g20 V,V,K,oSo2 , R应变,g103线制(半桥) R应变,,2个相对测量应变片 g20 ,V,E,K,oSo ,R、R应变,g1g30 R、R应变,,,g2g40 弯曲变形测量(全桥) 4个测量应变片 ,，V(1),V,K,oSo2 ,R、R应变,g1g30 R、R应变,,,,g2g404个测量应变片(全桥) 正反垂直粘贴 35 地球物理实验 V,V,,K,oSo2 R、R应变,,g1g30 R、R应变,0g2g42个测量应变片(全桥) 2个补偿应变片(静止) V,V,K,oSo2 , R应变,g10扭转变形 R应变,,,2个测量应变片 g20 ,V,V,K,oSo ,R、R应变,g1g30 R、R应变,,,g2g40 扭转变形 4个测量应变片 V,V,K,oSo4 ,,,,，，，1234,,o4 R,R,R,R,Rg1g2g3g4 平均应变测量 4个测量应变片 参数说明: K 应变系数(一般等于2) S？？ V 桥压(一般等于2伏) ？？ V 输出电压 o？？ R 固定电阻(桥盒内) ？？ R 应变片1 g1？？ R 应变片2 g2？？ R 应变片3 g3？？ R 应变片4 g4？？ , 泊松比(Poison’s Ratio) ？？ , 应变 o？？ [注] 对于应变测量，采用三线制布线方式对于抑制噪声干扰比较有效。 36 地球物理实验 五、应变测量导线补偿计算方法: 应变片贴法 应变桥路图 导线补偿计算方法 工作方式 R，R241 ,,,1 R,KS1/4桥 2R，4R1, ,,1 ，，R,K,1，,S半桥 R，R21 ,,,1 R,KS半桥 参数定义: ε 实际应变量 ？？ ε 测量应变量 1 ？？ K 应变片灵敏度系数(K值) S ？？ R 测量应变片的阻值 ？？ R单根导线的阻值 1 ？？ 泊松比(Poison’s Ratio) , ？？ 37 地球物理实验 附 录 单位换算表 长度单位换算表 例:1米=3.281英尺 厘 米 英 寸 英 尺 米 公 里 英 里 -5-6厘 米 1.0 0.3937 0.0328 0.01 10 6.215×10 -5-5英 寸 2.540 1.0 0.0833 0.0254 2.54×10 1.578×10 -4-4英 尺 30.48 12.0 1.0 0.3048 3.048×10 1.894×10 -3-4米 100.0 39.37 3.281 1.0 10 6.215×10 5 43公 里 103.937×10 3281 10 1.0 0.6215 5 英 里 1.609×1063360 5280 1609 1.609 1.0 质量单位换算表 例:1公斤=2.205磅 克 公斤(千克) 磅 -3-3克 1.0 10 2.205×10 3公斤(千克) 10 1.0 2.205 磅 453.5 0.4536 1.0 能量单位换算表 例:1公斤米=2.342卡 尔 格 焦 耳 公斤米 英尺磅 卡 千 卡 -7-8-8-8-11尔 格 1.0 10 1.02×10 7.37×10 2.388×10 2.388×10 7-4焦 耳 10 1.0 0.102 0.737 0.2388 2.388×10 7-3公斤米 9.807×10 9.807 1.0 7.231 2.342 2.342×10 7-4英尺磅 1.356×10 1.356 0.1383 1.0 0.3238 3.238×10 7-3卡 4.187×10 4.187 0.427 3.088 1.0 10 103千 卡 4.187×10 4187 426.9 3088 10 1.0 38 地球物理实验 应力单位换算表 2 例:1巴=14.503磅/英寸 2 巴 标准大气压 公斤力/厘米2 千 巴 达因/厘米2 bar atm kgf/cm -36巴 1.0 10 10 0.9869 1.0197 3933千 巴 10 1.0 10 0.9869×10 1.0197×10 2 -6-9-6-6达因/厘米10 10 1.0 0.9869×10 1.0197×10 -36标准大气压 1.0133 1.0133×10 1.0133×10 1.0 1.0333 2 -36公斤力/厘米0.9807 0.9807×10 0.9807×10 0.9678 1.0 2 -2-54-2-2磅/英寸6.895×10 6.895×10 6.895×10 6.805×10 7.031×10 -5-8-5-5帕斯卡 10 10 10 0.9869×10 1.0197×10 -27兆帕斯卡 10 10 10 9.869 10.197 41044千兆帕斯卡 10 10 10 0.9869×10 1.0197×10 帕斯卡 兆帕斯卡 2磅/英寸 千兆帕斯卡 Pa MPa 5-1-4巴 14.503 10 10 10 382-1千 巴 14.503×10 10 10 10 2 -6-1-7-10达因/厘米14.503×10 10 10 10 5-4标准大气压 14.695 1.0133×10 0.1013 1.0133×10 2 5-1-5公斤力/厘米14.223 0.9807×10 0.9807×10 9.807×10 2 3-3-6磅/英寸1.0 6.895×10 6.895×10 6.895×10 -5-6-9帕斯卡 14.503×10 1.0 10 10 6-3兆帕斯卡 145.03 10 1.0 10 493千兆帕斯卡 14.503×10 10 10 1.0 地球内部静压力随深度的变化 深度 地核表面 地心 4 10 35 100 1000 km (2900) (6400) 静压力 0.1 0.27 1 3 30 130 350 GPa 39 地球物理实验 部分常见岩石、矿物及材料的物理性质 极限应力S密度ρ 纵波速V横波速V杨氏摸量E pst 泊松比υ 3392 9210kg/m m/s m/s 10N/m10N/m 铝 2.7 0.34 6260 3080 70 60-160 铁 7.7 0.35 5850 3230 195 350 铜 8.9 0.29 4700 2260 124 200-350 钢 7.8 0.30 5941 3251 210 480 石 英 2.65 6030 4110 96.4 玄武岩 2.72 5930 3140 片麻岩 2.66 7870 3010 石灰岩 2.70 6130 3200 大理岩 2.66 6150 3260 粘 土 300-3000 砂 岩 800-4500 花岗岩 2.66 4770 2700 混凝土 2.4 0.1-0.21 10-17 27-55 玻 璃 2.60 0.2-0.27 5370 50-80 聚乙烯 1.05 930 0.1 15-20 有机玻璃 1.20 2.9 2240 1220 2.7-3.5 80-140 石 膏 0.81 2.6 2100 1190 2.9 40 地球物理实验 弹性常数间的关系 22 ,V,, ,,V , EKSP ,,,3，2, ,，2,3,，2, ,，,，，2,，, ,,K,9K 3，，K,,2 3K,2,3K,,3K,, ,,9K3K,2 K,2,3K，4,3 ，，3K，,23K，, ,,,EE,24,E ,, E，，2,,1 ，，33,,E3,,E3,,E 3K,E3K，E3K,E3KE3K3K 6K9K,E9K,E9K,E,,,,,1,1，，，，，1，1,21,2 ,,,, 3,,2,, ,,21，，，2,2,2, ，， 2,1，,,, ，，31,2,1,2,1,2, ,,,1,1,2，， 3K1,2,3K3K3K 1，,1，,2，2, ,,EEE1,，，E ，，，，，，，，1，,1,2,1，,1,2,3，，1,2,2，2, 229VR,4,,2S2222 ,VV,,,，， ,V,2V见* PS 2PS3R，13,,2 222222，，，，，，，，，，，， 2,,R,2R,1,3R,23R，1,23R,13R，1 112233* ,KEK,表中:=体积摸量;=杨氏摸量;=剪切摸量;=压缩系数=1/;=拉梅常数; , 2222,R,VV，，，，,=泊松比;=密度;;R,K,V;R,K,V。 1PS2S3P 41 地球物理实验 几种岩石的摩擦系数 花岗岩 辉长岩 砂 岩 大理岩 橄榄岩 0.5-0.7 0.2-0.7 0.5-0.7 0.4-0.8 0.3-0.5 岩石孔隙度和渗透率的实验室测定结果 岩 石 孔隙度(%) 渗透率(达西) -9 10辉绿岩 0.1 -7-9 10-10辉长岩 0.2 -3-8 10-10白大理岩 0.3 -2-10 -1010灰 岩 0.3 -8 10花岗岩(Westerly) 0.9 0-4 -1010砂 岩 2.0 -2-10 -1010灰 岩(Bedford) 12 凝灰岩 40 42 地球物理实验 实验 岩石的蠕变实验 简单地说，蠕变就是恒温和恒定应力下材料的形变随时间的增加而逐渐增大的现象。也就是说这种形变是一个过程。 而理想弹性体的形变是瞬时发生的，这种形变就不是蠕变。 材料的静态流变性能主要表现在蠕变和应力松弛两个方面。蠕变是指材料在恒定载荷作用下，变形随时间而增大的过程。蠕变是由材料的分子和原子结构的重新调整引起的，这一过程可用延滞时间来表征。当卸去载荷时，材料的变形部分地回复或完全地回复到起始状态，这就是结构重新调整的另一现象。 材料在恒定应变下，应力随着时间的变化而减小至某个有限值，这一过程称为应力松弛。这是材料的结构重新调整的另一种现象。 蠕变和应力松弛是物质内部结构变化的外部显现。这种可观测的物理性质取决于材料分子(或原子)结构的统计特性。因此在一定应力范围内，单个分子(或原子)的位置虽会有改变，但材料结构的统计特征却可能不会变化。 固体材料在保持应力不变的情况下，应变随时间缓慢增长的现象。金属、高分子材料和岩石等在一定条件下都具有蠕变性质。蠕变材料的瞬时应力状态不仅与瞬时变形有关，而且与该瞬时以前的变形过程有关。瞬时响应后随时间发展的蠕变一般可分成 3个阶段:第一阶段是衰减蠕变，应变率(应变的时间变化率)随时间增加而逐渐减小;第二阶段是定常蠕变，应变率近似为常值;第三阶段是加速蠕变，应变率随时间逐渐增加，最后导致蠕变断裂。同一材料在不同的应力水平或不同温度下，可处在不同的蠕变阶段。通常温度升高或应力增大会使蠕变加快。不同材料的蠕变微观机制不同。引起多晶体材料蠕变的原因是原子晶间位错引起的点阵滑移以及晶界扩散等;而聚合物的蠕变机理则是高聚物分子在外力长时间作用下发生的构形和位移变化。研究材料的蠕变性质对安全而经济地设计结构和机械零件具有重要意义。 (一)蠕变变形机理 蠕变变形是通过位错滑移、位错攀移等方式实现的。在常温下，若滑移面上位错运动受阻，产生塞积现象，滑移便不能进行。在高温蠕变条件下，由于热激活，就有可能使滑移面上塞积的位错进行攀移，形成小角度亚晶界(此即高温回复阶段的多边化)，从而导致金属材料的软化，使滑移继续进行。在高温蠕变条件下，由于晶界强度降低，其变形量就大，有时甚至占总蠕变变形量的一半，这是蠕变变形的特点之一。 蠕变第一阶段以晶内滑移和晶界滑动方式产生变形。位错刚开始运动时，障碍较少，蠕变速度较快。随后位错逐渐塞积、位错密度逐渐增大，晶格畸变不断增加，造成形变强化。在高温下，位错虽可通过攀移形成亚晶而产生回复软化，但位错攀移的驱动力来自晶格畸变能的降低。在蠕变初期由于晶格畸变能较小，所以回复软化过程不太明显。 43 地球物理实验 蠕变第二阶段，晶内变形以位错滑移和攀移方式交替进行，晶界变形以滑动和迁移方式交替进行。晶内滑移和晶界滑动使金属强化，但位错攀移和晶界迁移则使金属软化。由于强化和软化的交替作用，当达到平衡时，就使蠕变速度保持恒定。 蠕变发展到第三阶段，由于裂纹迅速扩展，蠕变速度加快。当裂纹达到临界尺寸便产生蠕变断裂。 (二)蠕变断裂机理 蠕变断裂主要是沿晶断裂。在裂纹成核和扩展过程中，晶界滑动引起的应力集中与空位的扩散起着重要作用。由于应力和温度的不同，裂纹成核有两种类型。 1(裂纹成核于三晶粒交会处，在高应力和较低温度下，在晶粒交会处由于晶界滑动造成应力集中而产生裂纹。 2(裂纹成核分散于晶界上，在较低应力和较高温度下，蠕变裂纹常分散在晶界各处，特别易产生在垂直于拉应力方向的晶界上。 这种裂纹成核的过程为:首先由于晶界滑动在晶界的台阶(如经二相质点或滑移带的交截)处受阻而形成空洞。然后由于位错运动产生的大量空位，为了减少其表面能而向拉伸应力作用的晶界上迁移，当晶界上有空洞时，空洞便吸收空位而长大，形成裂纹。 (三)岩石的主要力学特性 1(岩石的变形特征 单轴压缩条件下岩石变形特征(图一): 1)第一变形阶段为图中OA段曲线，属于微裂隙压密阶段; 2)第二变形阶段为图中AB段曲线，属于弹性变形阶段; 3)第三变形阶段为图中BC段曲线，属于初级膨胀阶段; 4)第四变形阶段为图中CD段曲线，属于破坏阶段; 5)第五变形阶段为图中DE段曲线，属于峰值后的变形与破坏阶段。 图一 EEE变形模量或弹性模量(包括动弹性模量)是表征岩体变形的重要参数。由于eod 44 地球物理实验 岩体中发育有各种结构面，所以岩体的弹塑性特征较岩石更为显著。如图4,4所示，岩体在反复荷载作用下对应于每一级压力的变形，均有弹性变形和残余变形两部分。变形,,pe 模量和弹性模量以下式计算 EEoe ，，E,,,，,oep E,,,ee 岩体的变形模量也是表征岩体质量好坏的一种指标, 可根据表1划分岩体质量等级。 表1 岩体根据变形摸量的分级 ? ? ? ? ? 岩体类型 好岩体 较好岩体 中等岩体 较坏岩体 坏岩体 变形模量(GPa) ,20 10,20 2,10 0.3,2 ,0.3 2(岩体的流变特性 岩体变形时间效应是指时间对岩体变形特性的影响。岩体力学已形成一个重要分支，即岩体流变学，专门研究岩体变形与时间的依存关系，主旨是建立岩体变形的应力及应变与时间的本构方程(应含温度在内)，还包括研究岩体破坏与时间关系(疲劳及蠕变破坏)。岩体变形所产生的永久形状变化称为流动，只引起岩体形状变化而无体积改变。在稳定不变荷载作用下，岩体缓慢流动称为蠕变。在岩体保持一定的应变状态条件下，应力随时间逐渐减小 -6称为松驰，即应力释放。在长期荷载作用(应变速率小于10s)下，岩体的强度称为长期强度。岩体流动符合牛顿流动定律的性质称为粘性，即剪应力与变形速率成正比。岩体力学性状随时间而变化的现象也叫作时效作用。 为了获得某种岩体在各种荷载作用下的蠕变曲线，可以对一组同样岩体试件，分别施以不同大小的恒定荷载，测定各试件在不同时间的应变值。 归纳与 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 各种岩体在不同应力或荷载作用下的蠕变实验成果资料，可以根据作用应 ,,t力或荷载大小不同，将岩石蠕变曲线(包括正应变时间曲线、剪应变时间曲线及,,t 位移时间曲线三种形式)分为两种类型，即趋于稳定蠕变曲线和加速发展蠕变曲线，u,t 如图二所示。 ?趋于稳定蠕变曲线 趋于稳定蠕变曲线反映在较小的应力或荷载作用下，岩体变形随时间延续的发展规律，变速 45 地球物理实验 图二 不同应力条件下岩体的蠕变曲线 率随时间延续而递减，变形最终趋于稳定，如图4-3中、对应的曲线所示。 ,,21 ?加速发展蠕变曲线 加速发展蠕变曲线显示当岩体所受应力或荷载超过某一极限值时，很快导致破坏，如图4-3中、、对应的曲线所示。 ,,,564 据岩体的典型蠕变曲线，可以将岩体蠕变过程分为四个阶段，即瞬时变形(阶段)、第一蠕变阶段、第二蠕变阶段及第三蠕变阶段等。 a. 瞬时变形 瞬时变形是指荷载一加上即发生瞬时弹性变形，瞬时应变量为，是由于岩体中先存,e 微裂隙闭合引起的。接着进入第一蠕变阶段。 b. 第一蠕变阶段 第一蠕变阶段又称为初始蠕变、阻尼蠕变或过渡蠕变，应变,最初随时间t增长较快，但是应变速率d,/dt很快降低而趋于稳定。 初始蠕变曲线如图4-5中OA段所示。第一蠕变阶段变形很快趋于稳定而进入第二蠕变阶段。 c. 第二蠕变阶段 第二蠕变阶段又称为等速蠕变或稳态蠕变，应变,随时间t近于等速增长，应变速率d,/dt基本保持为常数。等速蠕变曲线如图4-5中AB段。由于这种蠕变最终是稳定的，所以一般不会造成工程危害。对于某些较软弱的岩体(例如页岩)，当蠕变达到一定值时，就以某种应变速率d,/dt无限增长，直至岩体破坏。 而对于一般岩体来说，在第二阶段蠕变完成后，还需要经过第三阶段蠕变，才达到破坏。 d. 第三蠕变阶段 46 地球物理实验 第三蠕变阶段又称为加速蠕变，应变,随时间t加速增长，应变速率d,/dt越来越大。当应变速率d,/dt趋于无穷大时，岩体被破坏，如图二中B点以后的加速蠕变曲线所示。 应该指出，并非所有的岩体蠕变过程均出现等速蠕变阶段。在岩体蠕变过程中，只有结构的软化与硬化达到动态平衡，其蠕变速率才能保持不变，从而进入等速蠕变阶段。 47 地球物理实验 4.2.3 岩体结构面的抗剪强度 1.平直光滑无充填结构面的抗剪强度 τ=σtanυ 2.粗糙起伏无充填结构面的抗剪强度 (1)当法向应力较小时,存在所谓的爬坡效应 τ=σtan(υ+i) b 式中: υb为结构面的基本摩擦角, i为齿面的起伏角。 (2)当法向应力较大时,将剪断锯齿 τ=σtanυ+c 由上两式相等,可求得剪断时的法向应力: σT=c/[tan(υ+i)- tanυ] b 48