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采用落下式圆球状碰撞体的动力测试方法及其突破性应用 [复制链接]

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离线zhuo_an1122
 

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只看楼主 倒序阅读 使用道具 楼主  发表于: 2015-09-22

落下式测试技术,由于其操作方便并能够提供较大的冲击荷载,因此在现场快速检测中得到了较为广泛的应用。在当今比较常用的几种方法中,根据垫板的有无又可分为有垫板式(如Evd、PFWD)和无垫板式(如キャスポル,CASPL)。而落下机构则无一例外的采用圆柱式的落下机构。


下表比较了垫板的有无及碰撞体形状的优缺点。
表1   落下机构的对比(垫板的有无)

垫板
有 无
优点
受力面积明确,易于分析;易与现行的载荷板试验对应;

应变较大,适用土体范围较广;无垫板的跳板等因素影响;
缺点
应变小,难以适用于坚硬土体和强度测试;垫板本身有惯性力,易发生跳板现象,影响测试精度;

当材料表面不平时,受力面积有一定的变化;一般受力面积较小,与K30等载荷试验不对应;
                                                                                          表2   落下机构的对比(碰撞体的形状)
碰撞体 圆柱式 圆球式
优点 受力面积相对明确,易于分析;
应变大,适用土体范围更广,且适合于强度测试;落下过程中不会发生倾斜;
缺点
应变较小,适用土质范围受限且不适合强度测试;
落下过程中会发生倾斜,常需要导轨;填土表面不平时误差较大。
理论分析困难;


由此可见,采用无垫板、圆球式落下碰撞体在测试应变、适用范围等方面有明显的优势,而且适用于材料的强度测试。而其劣势则主要体现在理论分析的难度方面,而这恰恰是本项目所需要研究的内容。
需要指出的是,落球式测试方法早在上世纪60年代即被提出。其具体方法是用铅球或钢球从一定的高度落下,通过量测球体砸出的凹坑的直径来推算土体的力学特性。从本质上讲,该方法与落球式岩土变形特性的测试基本一致,但有以下明显的缺陷:
①     凹坑直径量测的误差较大。特别是坚硬土体,凹坑直径本来就很小,其量测的微小误差即可导致推算结果的很大差异;
②     采用的是经验公式。当材料、球体以及落下高度发生变化时,相关公式需要重新标定和拟合。
为了取长补短,弥补其测试缺陷,升拓公司提出了基于Hertz的变形特性测试技术 ,虽然也是采用落球体,但在以下方面有显著的进步:
①     将传感器内置于球形碰撞体中,通过电子技术直接测试球体的碰撞过程,进而积分成相应的变形。较之量测凹坑的直径,测试精度有了飞跃性的提高。
②     基于Hertz冲击理论,从理论上明确了冲击过程与材料变形特性之间的关系,从而大大拓展了应用范围和测试精度。





离线cjz06

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只看该作者 1楼 发表于: 2015-09-22
不错方法。
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