土質(zhì)試驗(yàn)與試驗(yàn)分析

試驗(yàn)分析的作用 　結(jié)構(gòu)試驗(yàn)分析與結(jié)構(gòu)理論分析是對(duì)結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)取得完善認(rèn)識(shí)的依據(jù)。結(jié)構(gòu)模型和原型試驗(yàn)分析在下列諸方面起著重要作用：①建立或驗(yàn)證結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)分析模型和理論；②為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供依據(jù)；③建立或修正經(jīng)驗(yàn)公式；④確保施工安全和質(zhì)量；⑤判斷結(jié)構(gòu)的承載能力；⑥長(zhǎng)期監(jiān)視結(jié)構(gòu)的工作性能；⑦建立或修訂工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工規(guī)范的有關(guān)條款。

結(jié)構(gòu)試驗(yàn)分析試驗(yàn)分析的內(nèi)容

結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的涉及面很廣，常按照靜力、動(dòng)力及長(zhǎng)期試驗(yàn)分為三大類(lèi)。

靜力試驗(yàn)分析

① 原型結(jié)構(gòu)靜力試驗(yàn)分析。目的主要是審核結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、鑒定工程施工質(zhì)量、確定結(jié)構(gòu)的承載能力和探索結(jié)構(gòu)計(jì)算理論等。主要分析內(nèi)容有變位分析及內(nèi)力分析，其結(jié)果應(yīng)互相參照,綜合考慮。(a)變位分析。結(jié)構(gòu)變位（包括線位移和角位移）是結(jié)構(gòu)受載時(shí)的綜合反應(yīng)，常以某些特定位置處的變位值衡量結(jié)構(gòu)的整體工作性能。通過(guò)變位分析可判斷結(jié)構(gòu)的剛度特性是否符合設(shè)計(jì)要求和使用規(guī)定，估計(jì)結(jié)構(gòu)的承載潛力，確定結(jié)構(gòu)的安全度。(b) 內(nèi)力分析。測(cè)定結(jié)構(gòu)各部位應(yīng)力以了解結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)。在對(duì)結(jié)構(gòu)理論、制造、安裝、施工已有深入了解的基礎(chǔ)上分析影響受力的各種因素，判斷結(jié)構(gòu)的整體或局部構(gòu)件的工作狀態(tài)是否良好，指出設(shè)計(jì)、施工方面可能存在的問(wèn)題，估計(jì)其對(duì)結(jié)構(gòu)物的影響。

② 模型結(jié)構(gòu)靜力試驗(yàn)分析。模型結(jié)構(gòu)試驗(yàn)常涉及到驗(yàn)證結(jié)構(gòu)理論，建立結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)分析模型，以及在原型結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中所不易解決的諸如結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)破壞等問(wèn)題。無(wú)論是整體結(jié)構(gòu)或局部結(jié)構(gòu)的模型試驗(yàn)，除了變位及內(nèi)力分析外,還要結(jié)合模型試驗(yàn)的特點(diǎn),進(jìn)行下列內(nèi)容的分析:(a)模型制作工藝、支承狀態(tài)、安裝誤差、連接方式等模擬關(guān)系的完善程度及對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響;(b)模型制作材料性能的影響;(c)對(duì)于研究結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和空間作用的模型試驗(yàn)，應(yīng)當(dāng)針對(duì)外力作用體系（包括施力點(diǎn)、力的方向和外力等級(jí)），結(jié)構(gòu)的約束條件以及結(jié)構(gòu)的連接狀態(tài)這些在試驗(yàn)中十分敏感的問(wèn)題，分析其與原型結(jié)構(gòu)的吻合程度,以得出正確結(jié)論；(d)對(duì)于結(jié)構(gòu)破壞試驗(yàn)，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)變、應(yīng)力、變位的變化過(guò)程，考慮到材料非彈性階段的特性，分析結(jié)構(gòu)體系中導(dǎo)致破壞的薄弱環(huán)節(jié),以正確估計(jì)原型結(jié)構(gòu)的最大承載能力；(e)對(duì)于結(jié)構(gòu)局部構(gòu)件受力狀態(tài)的大型局部構(gòu)件模型試驗(yàn)，應(yīng)重點(diǎn)分析其邊界條件是否與原型結(jié)構(gòu)相符。

結(jié)構(gòu)試驗(yàn)分析動(dòng)力試驗(yàn)分析

① 原型結(jié)構(gòu)動(dòng)力試驗(yàn)分析。其內(nèi)容是:施加于結(jié)構(gòu)的動(dòng)力產(chǎn)生的機(jī)理，結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性，動(dòng)力的各種因素對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)構(gòu)變位及內(nèi)力的動(dòng)力系數(shù)和動(dòng)態(tài)響應(yīng)的規(guī)律，確定有利于結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的使用條件，擬定合宜的措施使結(jié)構(gòu)不致發(fā)生較大的動(dòng)力影響，積累數(shù)據(jù)以改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

② 模型結(jié)構(gòu)動(dòng)力試驗(yàn)分析。其內(nèi)容是通過(guò)對(duì)模型動(dòng)態(tài)響應(yīng)規(guī)律的分析驗(yàn)證理論，為擬建的結(jié)構(gòu)選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，為既有結(jié)構(gòu)的合理使用提供必要的建議。斜張橋1/160全模型風(fēng)洞試驗(yàn)(見(jiàn)彩圖)。 結(jié)構(gòu)試驗(yàn)分析　動(dòng)力試驗(yàn)分析的主要項(xiàng)目和方法包括:(a)結(jié)構(gòu)振動(dòng)頻率分析，分析結(jié)構(gòu)的自然振動(dòng)頻率，從頻率角度分析結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)剛度特性對(duì)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響;(b)結(jié)構(gòu)阻尼特性分析，實(shí)際上結(jié)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能量損耗的機(jī)理很難正確估計(jì)，常根據(jù)直接測(cè)試結(jié)果的分析。常用的分析方法有自由振動(dòng)衰減法、共振放大法以及半功率（帶寬）法等，可根據(jù)試驗(yàn)條件選擇。正確的阻尼分析有助于結(jié)構(gòu)振動(dòng)理論的實(shí)際應(yīng)用；(c)結(jié)構(gòu)的振型分析,根據(jù)振型坐標(biāo)分析結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng);(d)非隨機(jī)荷載試驗(yàn)分析，用確定性分析方法分析相應(yīng)于非隨機(jī)荷載時(shí)程的變位－時(shí)間過(guò)程，結(jié)構(gòu)的其他反應(yīng)（如內(nèi)力）則可通過(guò)變位反應(yīng)求得；(e)隨機(jī)荷載試驗(yàn)分析；(f)非線性結(jié)構(gòu)試驗(yàn)分析。

結(jié)構(gòu)試驗(yàn)分析長(zhǎng)期結(jié)構(gòu)試驗(yàn)分析

其目的在于及時(shí)掌握結(jié)構(gòu)性能變化的動(dòng)態(tài)，以采取有利于結(jié)構(gòu)的安全措施，同時(shí)為結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)和耐久性預(yù)測(cè)提供依據(jù)。分析的項(xiàng)目有：①各測(cè)試數(shù)值隨時(shí)間變化的過(guò)程；②各測(cè)試數(shù)值在各測(cè)試周期中同一時(shí)間的變化規(guī)律；③根據(jù)同一時(shí)間測(cè)得的數(shù)據(jù)分析各種因素影響的分量值，并與理論分析值或標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較；④分析同一因素的測(cè)量值在不同時(shí)間的變化規(guī)律；⑤分析結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的變化規(guī)律。

電子計(jì)算機(jī)在結(jié)構(gòu)試驗(yàn)分析中的應(yīng)用 　從60年代末以來(lái)，由于小型、微型計(jì)算機(jī)得到日益廣泛的應(yīng)用，為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，特別是結(jié)構(gòu)振動(dòng)波形的處理分析提供了有利條件。目前，已有多種配有數(shù)據(jù)處理的程序計(jì)算機(jī)，也出現(xiàn)了各種帶有微處理機(jī)的數(shù)據(jù)處理專(zhuān)用設(shè)備，進(jìn)行從原始數(shù)據(jù)的采集到結(jié)果數(shù)據(jù)的輸出，其中包括應(yīng)力和力的分析、變位、影響系數(shù)、特征頻率和模態(tài)等各項(xiàng)分析。由于數(shù)據(jù)處理速度的不斷提高，有可能對(duì)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，因此，在進(jìn)行試驗(yàn)分析的同時(shí)，又可對(duì)試驗(yàn)的進(jìn)程進(jìn)行控制和監(jiān)視。

結(jié)構(gòu)試驗(yàn)分析結(jié)構(gòu)試驗(yàn)分析結(jié)果

結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的測(cè)試數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)整理分析，應(yīng)當(dāng)用列表、圖示或經(jīng)驗(yàn)公式配以適當(dāng)?shù)睦碚撏茖?dǎo)和論證，表達(dá)分析的內(nèi)容、過(guò)程和結(jié)論。完善的試驗(yàn)分析報(bào)告應(yīng)當(dāng)是數(shù)據(jù)取舍合理、分析思路明確、理論探討周密?chē)?yán)謹(jǐn)、分析結(jié)論簡(jiǎn)明正確，并對(duì)分析結(jié)果的適用范圍提出恰當(dāng)?shù)慕ㄗh。2100433B

目錄

引言

第一章 單因子試驗(yàn)

§1 單因子試驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)模型

1.1 完全隨機(jī)化設(shè)計(jì)

1.2 試驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)模型

§2 固定效應(yīng)模型的統(tǒng)計(jì)分析

2.1 方差分析

2.2 參數(shù)估計(jì)

2.3 等重復(fù)情形

2.4 從回歸角度看方差分析中的因子平方和

§3 多重比較方法

3.1 對(duì)比

3.2 鄧肯多重比較法

3.3 謝菲多重比較法

§4 隨機(jī)效應(yīng)模型

4.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)模型

4.2 統(tǒng)計(jì)分析

§5 模型恰當(dāng)嗎？

5.1 方差齊性檢驗(yàn)

5.2 正態(tài)性檢驗(yàn)

5.3 非齊性方差數(shù)據(jù)的變換

習(xí)題一

第二章 多因子試驗(yàn)引論

§1 兩因子試驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)模型

§2 固定效應(yīng)模型的統(tǒng)計(jì)分析

2.1 可加效應(yīng)模型的統(tǒng)計(jì)分析

2.2 交互效應(yīng)模型的統(tǒng)計(jì)分析

§3 隨機(jī)效應(yīng)模型與混合模型的統(tǒng)計(jì)分析

3.1 隨機(jī)效應(yīng)模型的統(tǒng)計(jì)分析

3.2 混合模型的統(tǒng)計(jì)分析

§4 多因子試驗(yàn)的設(shè)計(jì)與分析

4.1 統(tǒng)計(jì)模型

4.2 固定效應(yīng)模型的統(tǒng)計(jì)分析

4.3 隨機(jī)效應(yīng)模型與混合模型的方差分析

§5 拉丁方設(shè)計(jì)與正交拉丁方設(shè)計(jì)

5.1 拉丁方設(shè)計(jì)及其統(tǒng)計(jì)模型

5.2 統(tǒng)計(jì)分析

5.3 希臘－拉丁方設(shè)計(jì)

習(xí)題二

第三章 析因試驗(yàn)的部分實(shí)施與正交表

§1 2k設(shè)計(jì)的部分實(shí)施

1.1 22設(shè)計(jì)與正交表L4（23）

1.2 23設(shè)計(jì)與正交表L8（27）

1.3 2k設(shè)計(jì)與正交表L2k（22k－1）

1.4 例

§2 3k設(shè)計(jì)的部分實(shí)施

2.1 32設(shè)計(jì)與正交表L9（34）

2.2 33設(shè)計(jì)與正交表L2，（313）

2.3 3k設(shè)計(jì)與正交表

2.4 例

§3 pk設(shè)計(jì)的部分實(shí)施

3.1 pk設(shè)計(jì)與正交表

3.2 pk設(shè)計(jì)的部分實(shí)施

3.3 關(guān)于正交設(shè)計(jì)

§4 正交表的并列

4.1 并列的方法

4.2 例

4.3 進(jìn)一步的例

§5 擬水平法

5.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

5.2 統(tǒng)計(jì)分析

5.3 含交互作用的例

§6 賦閑列法

6.1 賦閑列

6.2 統(tǒng)計(jì)分析

6.3 一個(gè)實(shí)例

6.4 含交互作用的例

習(xí)題三

第四章 參數(shù)設(shè)計(jì)

§1 田口的基本思想

§2 穩(wěn)健性設(shè)計(jì)與分析

§3 靈敏度分析

§4 綜合噪聲因子

§5 動(dòng)態(tài)特性的參數(shù)設(shè)計(jì)

5.1 動(dòng)態(tài)特性

5.2 信號(hào)因子

5.3 動(dòng)態(tài)特性參數(shù)設(shè)計(jì)的要求

5.4 動(dòng)態(tài)特性參數(shù)設(shè)計(jì)的試驗(yàn)安排

5.5 SN比的估計(jì)

5.6 動(dòng)態(tài)特性的參數(shù)設(shè)計(jì)

習(xí)題四

第五章 不完全區(qū)組設(shè)計(jì)

§1 平衡不完全區(qū)組設(shè)計(jì)

1.1 平衡不完全區(qū)組設(shè)計(jì)的概念

1.2 平衡不完全區(qū)組設(shè)計(jì)的參數(shù)間的關(guān)系

1.3 互補(bǔ)設(shè)計(jì)、導(dǎo)出設(shè)計(jì)、剩余設(shè)計(jì)

§2 平衡不完全區(qū)組設(shè)計(jì)的統(tǒng)計(jì)分析（區(qū)組內(nèi)分析）

2.1 參數(shù)估計(jì)

2.2 方差分析

§3 平衡不完全區(qū)組設(shè)計(jì)的統(tǒng)計(jì)分析（區(qū)組間分析）

§4 部分平衡不完全區(qū)組設(shè)計(jì)

4.1 問(wèn)題的提出

4.2 結(jié)合類(lèi)和部分平衡不完全區(qū)組設(shè)計(jì)的概念

4.3 統(tǒng)計(jì)分析

§5 尤登方設(shè)計(jì)

習(xí)題五

第六章 回歸設(shè)計(jì)與響應(yīng)曲面分析

§1 正交回歸設(shè)計(jì)的概念

1.1 編碼變換

1.2 正交回歸設(shè)計(jì)的定義

1.3 線性回歸正交設(shè)計(jì)的統(tǒng)計(jì)分析

§2 用正交表構(gòu)造線性回歸的正交設(shè)計(jì)

2.1 使用正交表構(gòu)造試驗(yàn)設(shè)計(jì)、作統(tǒng)計(jì)分析

2.2 添加中心點(diǎn)的重復(fù)試驗(yàn)

§3 用單純形法構(gòu)造線性回歸的正交設(shè)計(jì)

3.1 單純形的概念

3.2 第一種方法

3.3 由正交矩陣構(gòu)造單純形設(shè)計(jì)

§4 旋轉(zhuǎn)回歸設(shè)計(jì)的概念

§5 多項(xiàng)式回歸的試驗(yàn)設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)性條件

5.1 多項(xiàng)式回歸的設(shè)計(jì)的信息矩陣元素的一般形式

5.2 旋轉(zhuǎn)性條件

§6 二次回歸的旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)

6.1 二次回歸旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)的試驗(yàn)點(diǎn)必須處于不同球面

6.2 兩個(gè)自變量的二次回歸旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)

6.3 二次回歸的旋轉(zhuǎn)中心組合設(shè)計(jì)

6.4二次回歸的均勻精度旋轉(zhuǎn)中心組合設(shè)計(jì)

§7 最速上升法

7.1 最速上升法的步驟

7.2 最速上升路線的確定

§8 二次響應(yīng)曲面分析

8.1 響應(yīng)曲面的等高線表示法

8.2 穩(wěn)定點(diǎn)

8.3 二次回歸方程的典范形式

習(xí)題六

第七章 最優(yōu)設(shè)計(jì)

§1 設(shè)計(jì)的概念，信息矩陣的性質(zhì)

1.1 模型

1.2 設(shè)計(jì)的概念

1.3 信息矩陣的性質(zhì)

§2 優(yōu)良性準(zhǔn)則

2.1 D最優(yōu)性

2.2 A最優(yōu)性

2.3 線性最優(yōu)性

2.4 G最優(yōu)性

2.5 E最優(yōu)性

§3 等價(jià)性定理

3.1 引理

3.2 等價(jià)性定理

3.3 用等價(jià)性定理驗(yàn)證設(shè)計(jì)的D最優(yōu)性

§4 費(fèi)多洛夫迭代算法

習(xí)題七

附錄 方差分析中的有關(guān)分布

§1 多維正態(tài)分布

§2 x2分布

2.1 X2分布的概念

2.2 x2分布的基本性質(zhì)

§3 正態(tài)變量的二次型

3.1 正態(tài)變量的二次型服從x2分布的條件

3.2 正態(tài)變量的二次型的獨(dú)立性

3.3 正態(tài)變量的二次型與線性型獨(dú)立的條件

§4 t分布

4.1 t分布的概念

4.2 t分布的基本性質(zhì)

§5 F分布

5.1 F分布的概念

5.2 F分布的基本性質(zhì)

參考書(shū)目

附表

1.正態(tài)分布表

2.x2分布的上側(cè)分位數(shù)（x2a）表

3.t分布表

4.t分布的雙側(cè)分位數(shù)（ta）表

5.F檢驗(yàn)的臨界值（F。）表

6.鄧肯多重比較的顯著性極差的系數(shù)

7.多重比較中的S表

8.正交表

9隨機(jī)數(shù)表

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