温度应变和温度应力的测试

 前面讨论的是关于温度对结构试验中应变测试的影响,其中温度应变是不希望在试验中测到的, 或者是要尽力避免的, 实际工程中, 有时需要测试结构的温度应力或温度应变,以了解温度变化对结构性能的影响。

 对图1所示的简支梁, 很显然, 温度的变化能使其自由的伸长或缩短, 即可以用应变计测到完全的温度变形情况,但其温度应力为零。对图2所示的两端固定梁, 温度变化,梁长不发生变化, 应变计测不到温度应变, 但其温度应力实际存在。对于一般的超静定结构, 将介于两者之间。

 当温度升高时, 结构材料膨胀伸长受压, 而应变计测到的应变却是拉应变, 相反, 当温度降低时, 结构材料收缩受拉, 而应变计能测到的应变却是压应变, 这可由下式得到解释:εt + εm为实测应变; εs为与温度应力对应的结构应变, 即约束对结构产生的应变。

 实测的应变为理论温度应变与约束对结构产生的应变之和, 在只有温度变化的作用下, 约束产生的应变始终与温度应变相反, 其数值也不会大于温度应变, 因此, 实际测到的应变与约束产生的应变也是相反的。结构的温度应力, 是无法象荷载效应应力那样, 简单的通过测试其应变而得到, 可通过下式得到结构的温度应力。σ t = E ( εt ) ( 4)

△t ( 5)

 式中: α为材料线膨胀系数; t为温度变化量; E 为弹性模量。

 由以上两式, 通过测量结构的温度变化场, 在已知材料膨胀系数的情况下, 是可以通过测试应变来得到结构的温度应力的。

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