土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)課程論文(編輯修改稿)
2025-09-01 21:43 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 較多的場(chǎng)合下，使用起來(lái)很不方便。計(jì)算機(jī)科學(xué)和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展和普及，有力地促進(jìn)了多年來(lái)發(fā)展相對(duì)緩慢的儀器技術(shù)。目前正在研究的第三代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)處于核心地位，計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)和測(cè)試系統(tǒng)更緊密地結(jié)合成一個(gè)有機(jī)整體，儀器的結(jié)構(gòu)概念和設(shè)計(jì)觀點(diǎn)等都發(fā)生了突破性的變化，出現(xiàn)了新的儀器概念——虛擬儀器VI(Virtual Instrument)。由于虛擬儀器應(yīng)用軟件集成了儀器的所有采集、控制、數(shù)據(jù)分析、結(jié)果輸出和用戶界面等功能，使傳統(tǒng)儀器的某些硬件乃至整個(gè)儀器都被計(jì)算機(jī)所替代，徹底打破了傳統(tǒng)儀器性能只能由廠家定義、使用過(guò)程中儀器參數(shù)不易更改、且儀器體積龐大，難以攜帶等缺陷。虛擬儀器用一臺(tái)計(jì)算機(jī)即可構(gòu)成整套智能儀器，使用者通過(guò)圖形界面進(jìn)行操作，并能根據(jù)需要設(shè)計(jì)自己的儀器系統(tǒng)，可通過(guò)軟件的方法修改參數(shù)，以適應(yīng)不同測(cè)試情況的需求[4]。其成本低，技術(shù)更新快，具備良好的可控性，可多次重復(fù)使用，安全經(jīng)濟(jì)，不受外界環(huán)境限制。目前虛擬儀器技術(shù)在土木工程的結(jié)構(gòu)與橋梁健康監(jiān)測(cè)方面逐漸得到了應(yīng)用。4 網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程協(xié)同結(jié)構(gòu)試驗(yàn)技術(shù)隨著結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的大型化和復(fù)雜化，需要更為精確、準(zhǔn)確地模擬復(fù)雜工作條件，此時(shí)單個(gè)實(shí)驗(yàn)室資源往往無(wú)法滿足此類結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的要求。由于現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，希望充分發(fā)揮有限的試驗(yàn)資源，把各地的大型結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室的資源都利用起來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室模型協(xié)同試驗(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)資源共享。由此，提出了網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程協(xié)同的結(jié)構(gòu)試驗(yàn)技術(shù)?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，使得遠(yuǎn)程通信和遠(yuǎn)程控制在結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值愈發(fā)凸顯，將結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法和概念提高到一個(gè)新水平?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)不僅可以將分散在不同實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備資源進(jìn)行整合與協(xié)同，形成一個(gè)規(guī)模龐大的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室；還可以通過(guò)將大型結(jié)構(gòu)分解成若干個(gè)子結(jié)構(gòu)，每個(gè)子結(jié)構(gòu)在不同的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，整個(gè)試驗(yàn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和遠(yuǎn)程控制達(dá)到各個(gè)實(shí)驗(yàn)室之間的多地協(xié)同工作，各個(gè)子結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化方法集成為整體結(jié)構(gòu)[5]。這種網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程協(xié)同結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)技術(shù)具有如下優(yōu)勢(shì)：① 使各具特色的結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，做到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)；② 過(guò)去中小規(guī)模的結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)得到提升和拓展，在設(shè)備能力上彌補(bǔ)過(guò)去的不足；③ 過(guò)去沒(méi)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備的單位和研究人員也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)使用實(shí)驗(yàn)設(shè)備；④ 經(jīng)費(fèi)投入小，節(jié)省了結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的大量資金。網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程協(xié)同結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的典型代表是美國(guó)地震工程模擬系統(tǒng)NEES（Network for Earthquake Simulation），其目的是為了支持地震工程研究和教育領(lǐng)域的廣泛合作[6]。NESS的地震研究設(shè)備包括建立新一代振動(dòng)臺(tái)、巖土離心試驗(yàn)機(jī)、海嘯波浪水池、大型實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)以及通過(guò)高效互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)和監(jiān)控體系。除了可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)NESS設(shè)備站點(diǎn)實(shí)行遠(yuǎn)程操作，還可以在網(wǎng)上聯(lián)結(jié)高性能計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，包括一個(gè)地震工程及相關(guān)領(lǐng)域的試驗(yàn)和分析方面的診斷數(shù)據(jù)庫(kù)。NEES實(shí)現(xiàn)了諸如土木、地震工程、結(jié)構(gòu)、巖土和海嘯、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、傳感器和測(cè)試儀器、可視化和實(shí)驗(yàn)與模擬軟件等多學(xué)科領(lǐng)域的交叉，充分體現(xiàn)了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)滲透、交叉、融合的特點(diǎn)。我國(guó)也在積極開(kāi)展這一領(lǐng)域的研究工作，并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)結(jié)構(gòu)抗震試驗(yàn)。湖南大學(xué)防災(zāi)減災(zāi)省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與美國(guó)一些結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行遠(yuǎn)程協(xié)同試驗(yàn)的合作，在國(guó)內(nèi)最先提出開(kāi)展結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程協(xié)同試驗(yàn)研究，并于2000年開(kāi)始開(kāi)發(fā)基于互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)即網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室。5 光纖傳感器及分布式應(yīng)變測(cè)試技術(shù)應(yīng)變測(cè)試是結(jié)構(gòu)試驗(yàn)與檢測(cè)的重要內(nèi)容，通過(guò)測(cè)試結(jié)構(gòu)有關(guān)部位的應(yīng)變，可以了解其在荷載作用下的應(yīng)力分布情況、內(nèi)力情況，從而了解結(jié)構(gòu)的性能和承載能力等。傳統(tǒng)的應(yīng)變測(cè)量主要是通過(guò)在試件需要測(cè)量的部位粘貼應(yīng)變片，但其具有施工工藝較復(fù)雜，對(duì)應(yīng)變片粘貼的操作人員技術(shù)水平要求較高
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