现代力学测试技术

现代力学测试技术第一章 绪 论 §1-1 现代测试技术研究的内容

一、概述随着现代科学技术的迅猛发展和生 产水平的提高，各种测试技术已越来越 广泛地应用于各种工程领域科研工作中， 测试技术水平的高低越来越成为衡量一 个国家科技现代化的重要标志之一。

当代测试技术的作用主要体现在四个方面； 1.各种参数的测定； 2.自动化过程中参数的反馈、调节和自控； 3.现场实时检测和监控； 4.实验过程中的参数测量和分析。

测量 测量是为确定被测对象的量值而进行 的实验过程。在这个过程中常借助专门 的设备，把被测对象直接或间接地与同 类已知单位进行比较，用数值和单位共 同表示检测对象的量值。测量是揭示客 观世界规律的手段。广义地说，任何(实 验科学)的结论，都是对实验数据统计推 断的结果，而数据的取得，只有靠测量 来完成。

计量 计量的主要任务是建立统一的基准单 位，使测量有客观标准。 测试 测试的基本任务是获取有用的信息， 通常包含了测量、计量、计算、检验， 判断等多层含义，具有比单纯的测量更 为丰富的内容。

测试的范畴有： 1、将被测量与标准量进行比较，以获得被测 对象的数值结果。 2、将被测量与设定值进行比较，以获得被测 对象在性能、参数、质量、功能等方面的评价。 这种评价常采用通过/不通过、合格/不合格、 正常/越限、好/坏等定性指标来表示或采用分 成若干等级的分类值来表示。 3、对测试数据进行各种处理，根据测试要求 不同，处理结果可形成各种信息，也可去执行各 种操作。

测试技术的地位和重要性：科学的发展突破是以测试技术的水平 为基础的，同时科学技术的发展又促进测 试技术发展。测试技术已渗透到人类的科 学研究、工程实践和日常生活的各个方面。 在生产活动中广泛应用测试技术，如生产 过程中产品质量的控制、节能和生产过程 的自动化等。这些都要测量生产过程中的 有关参数和(或)进行反馈控制，以保证生 产过程中的这些参数处于最佳最优状态。

发展方向 ：人类的信息化时代必将为智能测试提 供更为广阔的应用前景。随着科学技术 的发展，现代测试技术将向着高可靠性、 高智能化方向发展。 1.采用新型信息处理方法 2.集成仪器(虚拟仪器) 3.采用高智能化软件 4.网络化 5.通用化与标准化

就工程结构而言，运用现代各种测 试技术对结构进行无损检测、监测与故 障诊断是目前该领域中最受关注的一个 研究方向。

二、工程结构的无损检测与故障诊断1.结构无损检测与故障诊断的内涵 即对结构进行检测、分析和评估

, 以确定结构是否有故障存在，进而判别 故障的程度和方位，以及结构目前的状 况、使用功能和结构故障的变化趋势等， 从而对结构作出安全性评价、使用寿命 评估等。

2.无损检测 无损检测—— 无损检测 是指以不损及材料、结构和其将来 使用及使用可靠性的方式，对材料或结 构或此两者进行物理力学性能变化，几 何特性，组织结构，化学成份，宏观缺 陷等检测。 检测是故障诊断的前提。

一般无损检测技术是利用结构内部异常或 缺陷的存在所引起的对声、光、电、磁、热 等反应的变化，而对结构进行“无损”检测。 无损检测一般有三种含义，即 无损检测NDT(Nondestructive Testing ) 无损检查NDI(Nondestructive Inspection) 无损评价NDE(Nondestructive Evaluation)。

目前所说的无损检测大多是指NDT,但 是，近年已逐步从NDT和NDI向NDE过渡，也 即用无损评价来代替无损检测和无损检查；另 一方面NDE还具有更广泛的内容，它要求无损 检测工作者有更扎实的基础和更强的综合分析 能力。一般地说，NDT仅仅是检测出缺陷； NDI则以NDT检测结果为判定基础，对检测对 象的使用可能性进行判定，含有检查的意思， 而NDE则是指掌握对象的负载条件、环境条件 (如断裂力学中预测材料的安全性及寿命等) 下，对构件的完整性、可靠性及使用性能等进 行综合评价。

3.无损检测在土木工程全面质 量控制中的作用材料表征

无损检测工艺 检测 设计 研制施工生产

在役检测

材料科学与工程发展 材料科学与工程发

运行使用

无损检测是一全领域的技术。

设计阶段： 靠设计确定产品的性能、可靠性，靠设计选择产 品的结构形式，靠设计指定检查、实验的方法和验 收标准，是设计决定着产品的固有质量。 研制、施工生产阶段： 设计要求 材料的研制生产 材料、结构的力学 性能检测 无损评价方法和验收标准的建立。这已 被视为完整而不可分割的系统工程。 使用运行阶段： 在役检测，安全运行、可靠性评价。通过检测， 了解现状、分析问题的原委，对提高设计理论水平、 改进施工工艺和质量，提高使用性能、延长使用寿 命都是至关重要的。

4.故障诊断流程工程结构 结构损伤机理研究 处理 结构损伤故障数据采集 测试数据处理 是 程度判别？ 否 处理

提取特征向量 结构损伤初步诊断 异常 正常否？

结构损伤程度评估 结构损伤位置确定 结构损伤类型识别

精密诊断