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一種閘門原型應(yīng)力應(yīng)變測試方法及系統(tǒng)的制作方法

文檔序號:9928647閱讀:726來源:國知局
一種閘門原型應(yīng)力應(yīng)變測試方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及水電站閩口測試領(lǐng)域,尤其設(shè)及一種水工金屬結(jié)構(gòu)鋼閩口原型應(yīng)力應(yīng) 變測試方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 水電站的閩口是保證水電站正常工作的一個重要組成部分,必須對閩口原型進行 有效測試,測試工程受水庫調(diào)度及水庫水位變化的影響,一般需要對閩口原型進行應(yīng)力應(yīng) 變測試,閩口應(yīng)力應(yīng)變測試按測量對象的不同可分為實物測量和模型測量,按測量設(shè)備可 分為靜態(tài)測量和動態(tài)測量。
[0003] 根據(jù)相關(guān)工程經(jīng)驗,由于應(yīng)變片的防水處理會產(chǎn)生額外的附加應(yīng)變,W及由于導(dǎo) 線電阻、接觸電阻等帶來的應(yīng)變測試誤差,所W不能保證測試的有效性和測量精度。
[0004] 因此,有急需一種能有效降低和消除由于導(dǎo)線電阻、接觸電阻等帶來的應(yīng)變測試 誤差的測試方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] ( - )要解決的技術(shù)問題是提供一種能準確對水工金屬結(jié)構(gòu)鋼閩口原型應(yīng)力應(yīng)變 進行測試方法;該方法能有效降低和消除由于導(dǎo)線電阻、接觸電阻等帶來的應(yīng)變測試誤差。
[0006] 本發(fā)明的目的之一是提出一種閩口原型應(yīng)力應(yīng)變測試方法;本發(fā)明的目的之二是 提出一種閩口原型應(yīng)力應(yīng)變測試系統(tǒng)。
[0007] (二)技術(shù)方案
[000引本發(fā)明的目的之一是通過W下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0009] 本發(fā)明提供的一種閩口原型應(yīng)力應(yīng)變測試方法,包括W下步驟:
[0010] SI:獲取水工金屬結(jié)構(gòu)鋼閩口結(jié)構(gòu)特征部位;
[0011] S2:根據(jù)結(jié)構(gòu)特征部位確定水工金屬結(jié)構(gòu)鋼閩口應(yīng)力應(yīng)變測點;
[0012] S3:在應(yīng)變測點采用四線接法布設(shè)=線電阻應(yīng)變片;
[0013] S4:采集S線電阻應(yīng)變片應(yīng)力與應(yīng)變之間的測試數(shù)據(jù)。
[0014] 進一步,所述步驟Sl獲取水工金屬結(jié)構(gòu)鋼閩口結(jié)構(gòu)特征部位,是通過預(yù)先對弧形 閩口進行有限元CFD應(yīng)力分析來獲取水工金屬結(jié)構(gòu)鋼閩口結(jié)構(gòu)的危險斷面及危險位置;所 述水工金屬結(jié)構(gòu)鋼閩口結(jié)構(gòu)特征部位具體包括上主梁、下主梁、上支臂、下支臂、面板和吊 耳。
[0015] 進一步,所述步驟S2根據(jù)結(jié)構(gòu)特征部位確定水工金屬結(jié)構(gòu)鋼閩口應(yīng)力應(yīng)變測點是 根據(jù)鋼閩口結(jié)構(gòu)特征部位的位置及結(jié)構(gòu)形式來選取應(yīng)力應(yīng)變測點;所述水工金屬結(jié)構(gòu)鋼閩 口應(yīng)力應(yīng)變測點包括主梁應(yīng)力應(yīng)變測點布置、上支臂應(yīng)力應(yīng)變測點布置、下支臂應(yīng)力應(yīng)變 測點布置、面板應(yīng)力應(yīng)變測點布置W及吊耳應(yīng)力應(yīng)變測點布置。
[0016] 進一步,所述步驟S3中的=線電阻應(yīng)變片的布設(shè)按W下方式進行:所述應(yīng)變片一 端通過rl與R4-端連接;所述R4的另一端通過r3與應(yīng)變片的另一端連接;所述應(yīng)變片的另 一端還通過r2與串聯(lián)的R2和R3連接;所述rl與R4連接公共點與R2和R3連接公共點作為輸出 端;
[0017] 所述輸出端的輸出電信號輸送到數(shù)據(jù)采集模塊;
[0018] 所述數(shù)據(jù)采集模塊將采集到的電信號通過Zi濁ee傳輸數(shù)據(jù);
[0019] 其中,
[0020] rl表示應(yīng)變片導(dǎo)線電阻;
[0021] r2表示應(yīng)變片導(dǎo)線電阻;
[0022] r3表示應(yīng)變片導(dǎo)線電阻;
[0023] Rl表示惠斯通電橋橋臂電阻;
[0024] R2表示惠斯通電橋橋臂電阻;
[0025] R3表示惠斯通電橋橋臂電阻;
[00%] Rg表示應(yīng)變片電阻。
[0027] 進一步,所述步驟S4采集模塊采集=線電阻應(yīng)變片的應(yīng)力與應(yīng)變之間測試數(shù)據(jù)是 通過數(shù)據(jù)采集模塊來采集應(yīng)變片的電信號,然后基于IE邸802.15.4標準的低功耗局域網(wǎng)協(xié) 議的ZigBee模塊進行傳輸;所述測試數(shù)據(jù)包括結(jié)構(gòu)靜應(yīng)力測試數(shù)據(jù)和所述運動狀態(tài)結(jié)構(gòu)應(yīng) 力測試數(shù)據(jù);
[0028] 所述結(jié)構(gòu)靜應(yīng)力測試數(shù)據(jù),是測試閩口在擋水過程中構(gòu)件的應(yīng)力應(yīng)變增量數(shù)據(jù); 測定閩口受力構(gòu)件從不受水荷載到額定水荷載的變化量;
[0029] 所述運動狀態(tài)結(jié)構(gòu)應(yīng)力測試數(shù)據(jù),是測試閩口在開啟和關(guān)閉過程中構(gòu)件的應(yīng)力應(yīng) 變變化數(shù)據(jù);測定運動狀態(tài)受力構(gòu)件的應(yīng)力應(yīng)變過程線。
[0030] 本發(fā)明的目的之二是通過W下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0031] 本發(fā)明提供的一種閩口原型應(yīng)力應(yīng)變測試系統(tǒng),包括=線電阻應(yīng)變片、數(shù)據(jù)采集 模塊、ZigBee模塊和處理器;
[0032] 所述=線電阻應(yīng)變片設(shè)置于水工金屬結(jié)構(gòu)鋼閩口結(jié)構(gòu)特征部位上;
[0033] 所述數(shù)據(jù)采集模塊與=線電阻應(yīng)變片連接用于采集應(yīng)變片輸出的電信號;
[0034] 所述Zi濁ee模塊與數(shù)據(jù)采集模塊連接,用于接收采集模塊采集到的電信號并將電 信號傳輸?shù)教幚砥髦校?br>[0035] 所述處理器用于接收Zi濁ee模塊傳送來的數(shù)據(jù)并進行存儲和分析。
[0036] 進一步,所述=線電阻應(yīng)變片按W下方式設(shè)置:
[0037] 所述應(yīng)變片一端通過rl與R4-端連接;所述R4的另一端通過r3與應(yīng)變片的另一端 連接;所述應(yīng)變片的另一端還通過r2與串聯(lián)的R2和R3連接;所述rl與R4連接公共點與R2和 R3連接公共點作為輸出端;
[0038] 所述輸出端的輸出電信號輸送到數(shù)據(jù)采集模塊;
[0039] 所述數(shù)據(jù)采集模塊將采集到的電信號通過Zi濁ee傳輸數(shù)據(jù);
[0040] 其中,
[0041 ] rl表示應(yīng)變片導(dǎo)線電阻;
[0042] r2表示應(yīng)變片導(dǎo)線電阻;
[0043] r3表示應(yīng)變片導(dǎo)線電阻;
[0044] Rl表示惠斯通電橋橋臂電阻;
[0045] R2表示惠斯通電橋橋臂電阻;
[0046] R3表示惠斯通電橋橋臂電阻;
[0047] Rg表示應(yīng)變片電阻。
[0048] 進一步,所述=線電阻應(yīng)變片設(shè)置的測點是根據(jù)水工金屬結(jié)構(gòu)鋼閩口結(jié)構(gòu)特征部 位的各結(jié)構(gòu)與載荷的對稱性進行布設(shè)。
[0049] 進一步,所述水工金屬結(jié)構(gòu)鋼閩口結(jié)構(gòu)特征部位是通過預(yù)先對弧形閩口進行有限 元WD應(yīng)力分析來獲取水工金屬結(jié)構(gòu)鋼閩口結(jié)構(gòu)的危險斷面及危險位置;所述水工金屬結(jié) 構(gòu)鋼閩口結(jié)構(gòu)特征部位具體包括上主梁、下主梁、上支臂、下支臂、面板和吊耳。
[0050] 進一步,所述根據(jù)結(jié)構(gòu)特征部位確定水工金屬結(jié)構(gòu)鋼閩口應(yīng)力應(yīng)變測點是根據(jù)鋼 閩口結(jié)構(gòu)特征部位的位置及結(jié)構(gòu)形式來選取應(yīng)力應(yīng)變測點;所述水工金屬結(jié)構(gòu)鋼閩口應(yīng)力 應(yīng)變測點包括主梁應(yīng)力應(yīng)變測點布置、上支臂應(yīng)力應(yīng)變測點布置、下支臂應(yīng)力應(yīng)變測點布 置、面板應(yīng)力應(yīng)變測點布置W及吊耳應(yīng)力應(yīng)變測點布置。
[005。(立巧益效果
[0052] 與現(xiàn)有技術(shù)和產(chǎn)品相比,本發(fā)明有如下優(yōu)點:
[0053] 本發(fā)明采用沒有經(jīng)過防水處理的水下=線電阻應(yīng)變片,并采用四線接法,有效降 低和消除由于導(dǎo)線電阻、接觸電阻等帶來的應(yīng)變測試誤差。
[0054] 本發(fā)明通過預(yù)先對弧形閩口進行有限元(CFD)應(yīng)力分析,找出結(jié)構(gòu)的危險斷面及 危險位置,根據(jù)CFD應(yīng)力分析成果和測試要求,結(jié)合工程實踐經(jīng)驗最后選定測點。利用結(jié)構(gòu) 與載荷的對稱性,W減少測點數(shù)目,減輕工作量。達到了 W最少的測點就能足夠真實地反映 結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)。
【附圖說明】
[0055] 圖1是本發(fā)明的閩口原型應(yīng)力應(yīng)變測試方法流程圖。
[0056] 圖2是本發(fā)明的泄洪桐弧形工作閩口上支臂及上主梁應(yīng)力測點布置圖。
[0057] 圖3是本發(fā)明的泄洪桐弧形工作閩口下支臂及下主梁應(yīng)力測點布置圖。
[0058] 圖4是本發(fā)明的泄洪桐弧形工作閩口口葉應(yīng)力測點布置圖。
[0059] 圖5是本發(fā)明的泄洪桐弧形工作閩口上支臂及上主梁動應(yīng)力測點布置圖。
[0060] 圖6是本發(fā)明的泄洪桐弧形工作閩口下支臂及下主梁動應(yīng)力測點布置圖。
[0061] 圖7是本發(fā)明的泄洪桐弧形工作閩口口葉動應(yīng)力測點布置圖。
[0062] 圖8是本發(fā)明的=線電阻應(yīng)變片四線接法接線。
[0063] 圖9是本發(fā)明的一種閩口原型應(yīng)力應(yīng)變測試方法原理示意圖方式。
[0064] 圖中,1表示S線電阻應(yīng)變片;2表示數(shù)據(jù)采集模塊;3表示ZigBee模塊;4表示工作 電腦。
【具體實施方式】
[0065] 為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實施本發(fā)明,下面結(jié)合附圖及【具體實施方式】 對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
[0066] 實施例1
[0067] 如附圖1所示,本實施例提供一種閩口原型應(yīng)力應(yīng)變測試方法,包括W下步驟:
[0068] SI:獲取水工金屬結(jié)構(gòu)鋼閩口結(jié)構(gòu)特征部位;
[0069] S2:根據(jù)結(jié)構(gòu)特征部位確定水工金屬結(jié)構(gòu)鋼閩口應(yīng)力應(yīng)變測點;
[0070] S3:在應(yīng)變測點采用四線接法布設(shè)=線電阻應(yīng)變片1;
[0071] S4:采集=線電阻應(yīng)變片應(yīng)力與應(yīng)變之間的測試數(shù)據(jù)四個步驟:
[0072] 所述步驟Sl獲取水工金屬結(jié)構(gòu)鋼閩口結(jié)構(gòu)特征部位,用于通過預(yù)先對弧形閩口進 行有限元(CFD)應(yīng)力分析結(jié)合相關(guān)標準和工程實踐經(jīng)驗,找出結(jié)構(gòu)的危險斷面及危險位置; 水工金屬結(jié)構(gòu)鋼閩口結(jié)
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