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歐美大地 應(yīng)變電測(cè)
應(yīng)變電測(cè)
不容忽視的起重機(jī)械安全檢測(cè)
發(fā)布時(shí)間：2020-06-22 瀏覽次數(shù)：33417 來(lái)源：歐美大地

起重機(jī)械一般工作環(huán)境惡劣，且頻繁地承受各種載荷的反復(fù)作用，為了確保其安全狀態(tài)，避免起重臂斷裂、傾覆等事故發(fā)生，必須采取相關(guān)安全檢測(cè)，其中包括對(duì)金屬結(jié)構(gòu)的檢測(cè)。

近幾年，由于起重機(jī)的大范圍使用，國(guó)內(nèi)對(duì)起重機(jī)結(jié)構(gòu)安全、斷裂失效等問(wèn)題進(jìn)行了許多研究，如采用應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)對(duì)平頭塔機(jī)起重臂斷裂失效進(jìn)行分析[1]；采用應(yīng)力測(cè)試評(píng)估老舊起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)[2]；應(yīng)力測(cè)試結(jié)合無(wú)損檢測(cè)在起重機(jī)專用梁式吊具安全評(píng)估[3]；腹板加高門(mén)式起重機(jī)的應(yīng)力測(cè)試及分析，以判定改造后的設(shè)備是否滿足工況需求[4]。

應(yīng)力測(cè)試是驗(yàn)證起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)承載能力的直接、有效的手段。測(cè)量金屬結(jié)構(gòu)主要受力部位的應(yīng)變、應(yīng)力，進(jìn)行強(qiáng)度、剛度校核，并且可通過(guò)動(dòng)態(tài)測(cè)量，測(cè)出結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性。
 

起重機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)應(yīng)力測(cè)量主要分為：

校核性測(cè)量

改進(jìn)性測(cè)量

驗(yàn)證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度（剛度）是否滿足理論計(jì)算要求。例如，新產(chǎn)品鑒定性檢測(cè)。

產(chǎn)品改進(jìn)，確定安全儲(chǔ)備，減輕結(jié)構(gòu)自重。

優(yōu)選性測(cè)量

增潛性測(cè)量

各種設(shè)計(jì)產(chǎn)品的方案比較、試驗(yàn)研究性檢測(cè)。

產(chǎn)品改造，提高結(jié)構(gòu)承載能力。

 

 
 

測(cè)量方法

 

應(yīng)變電測(cè)法是用電阻應(yīng)變片先測(cè)出構(gòu)件的表面應(yīng)變，再根據(jù)應(yīng)力、應(yīng)變的關(guān)系式來(lái)確定構(gòu)件表面應(yīng)力狀態(tài)的一種實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析方法。

 

01

應(yīng)變片布置原則

以港口起重機(jī)械為例，其金屬結(jié)構(gòu)基本上是由角鋼、槽鋼、工字鋼、T型鋼、鋼管等型材或由鋼板焊成的箱形結(jié)構(gòu)所組成。由各種形式材料組成的結(jié)構(gòu)，通常承受拉(壓)、彎、扭等幾種外力的作用，其斷面上的應(yīng)力分布比較復(fù)雜。

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

各種斷面的應(yīng)力分布規(guī)律

 
  • 斷面上通常只有兩種力：正應(yīng)力、剪應(yīng)力
  • 斷面角點(diǎn)處只有正應(yīng)力，而無(wú)剪應(yīng)力（相當(dāng)于單向應(yīng)力狀態(tài)）。正應(yīng)力的最大值出現(xiàn)在角點(diǎn)處。
  • 剪應(yīng)力的分布形式根據(jù)其斷面形狀不同而不同，一般來(lái)說(shuō)，最大剪應(yīng)力產(chǎn)生在中性軸處（主慣性軸處）。

 

 

貼片建議

 

根據(jù)應(yīng)力分布狀態(tài)：單向平面應(yīng)力狀態(tài)

主應(yīng)力方向已知：

軸向受力構(gòu)件：應(yīng)變片可在斷面上、下或左、右沿軸向布置。

受彎構(gòu)件：最大彎矩處斷面的邊緣或四角沿軸向布置。

壓彎構(gòu)件：斷面上四角不少于四片軸向布置。

主應(yīng)力方向未知：

受彎構(gòu)件的正應(yīng)力與剪應(yīng)力較大的部位；

斷面形狀不規(guī)則或有突變處；

匯交力系的桿件節(jié)點(diǎn)部位。

 

 

單向應(yīng)力狀態(tài)

在單向拉伸或壓縮外力作用下，沿軸向應(yīng)力方向貼應(yīng)變片

 

平面應(yīng)力狀態(tài)（主應(yīng)力方向已知）

沿x和y的方向各貼一枚應(yīng)變片（或直角應(yīng)變花）

 

平面應(yīng)力狀態(tài)（主應(yīng)力方向未知）

在被測(cè)構(gòu)件上的同一個(gè)測(cè)點(diǎn)以三個(gè)不同的方向進(jìn)行測(cè)量（如0°-45°-90°三軸應(yīng)變花），并對(duì)3個(gè)不同方向上的應(yīng)變進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)公式求出主應(yīng)力與主應(yīng)力的方向

 

重要受力部位：貼雙片，提高測(cè)量值的可靠性。

對(duì)稱結(jié)構(gòu)斷面：可適當(dāng)減少布片、數(shù)量，例如單邊布片。

 

02

測(cè)試數(shù)據(jù)采集

 

靜態(tài)應(yīng)力測(cè)試 

 

檢驗(yàn)主要承載構(gòu)件在額定載荷或不同工況靜載作用下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，并進(jìn)行安全評(píng)估。    

TDS-540全能型靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀

 
  • 測(cè)量技術(shù)實(shí)現(xiàn)高精度、高穩(wěn)定性
  • 強(qiáng)大的內(nèi)部存儲(chǔ)和UPS電路保證數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)
  • 最大1000通道擴(kuò)展（結(jié)合外部擴(kuò)展箱）
  • 0.1微應(yīng)變的高分辨率模式
  • 配備帶觸摸屏的彩色液晶顯示器
  • 內(nèi)置高速打印機(jī)
  • 可通過(guò)瀏覽器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集功能

 

 

動(dòng)態(tài)應(yīng)力測(cè)試

 

檢驗(yàn)起重機(jī)在動(dòng)態(tài)載荷作用下主要承載金屬結(jié)構(gòu)的動(dòng)應(yīng)力水平，根據(jù)頻譜分析等確定構(gòu)件強(qiáng)度。

TMR-300小型多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

 
  • 小型、輕量、模塊化、直流驅(qū)動(dòng)，適合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量
  • 根據(jù)不同的測(cè)量目的和傳感器類(lèi)型，自由組合多種測(cè)量單元
  • 100kHz高速采樣
  • 0.1微應(yīng)變的高分辨率模式
  • 支持多種分布連接，滿足大范圍多測(cè)點(diǎn)的要求

 

 

現(xiàn)場(chǎng)快速測(cè)量

 

測(cè)點(diǎn)數(shù)量較少、現(xiàn)場(chǎng)快速檢查測(cè)量和確認(rèn)，可以選擇手持式動(dòng)靜態(tài)應(yīng)變儀。

 

TC－32K手持式靜態(tài)應(yīng)變記錄儀

 
  • 一觸式快速插頭輕松連接
  • 間隔睡眠功能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量
  • 最多可記錄20個(gè)通道的傳感器模式、系數(shù)和初始值的設(shè)置以及測(cè)量值，可采集多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)再做后續(xù)處理
  • 高亮度LCD顯示屏，操作簡(jiǎn)單
  • 低功耗，堿性電池供電，方便現(xiàn)場(chǎng)更換
  • 防濺水結(jié)構(gòu)較好保證在戶外安全使用

 

DH-14A手持式動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀

 
  • 手持式，體積小，重量輕
  • 4通道同時(shí)采樣，具備觸發(fā)測(cè)量和自由測(cè)量模式
  • 最快采樣為50微秒（20kHz）（單通道模式下）
  • 彩色液晶顯示器，清晰顯示數(shù)值和波形
  • 干電池供電，最長(zhǎng)續(xù)航達(dá)6小時(shí)
  • 標(biāo)配適合手持使用的單肩包、標(biāo)配軟件

 

參考文獻(xiàn)：

[1]張楨,馬俊,黃豪華,等.平頭塔機(jī)起重臂斷裂失效分析[J].中國(guó)特種設(shè)備安全,2015,37(5):59-63.

[2]張志斌,田佳梅.采用應(yīng)力測(cè)試評(píng)估老舊起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的實(shí)例分析[J].裝備制造技術(shù),2017,10:178-180.

[3]趙凱,倪大進(jìn),胡靜波,等.應(yīng)力測(cè)試結(jié)合無(wú)損檢測(cè)在起重機(jī)專用梁式吊具 安全評(píng)估中的應(yīng)用分析[J].內(nèi)燃機(jī)與配件,2017,10:91-93.

[4]鞠成偉,趙政飛.腹板加高門(mén)式起重機(jī)的應(yīng)力測(cè)試及分析[J].起重運(yùn)輸機(jī)械,2014,8:116-118.

 

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