[發明專利]疲勞試驗臨界破壞的判斷方法

無效

• 申請號: 201210176645.1
• 申請日: 2012-05-31
• 公開（公告）號: CN102706743A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 吉伯海;劉榮;徐聲亮;田圓
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N3/06
• 分類號: G01N3/06
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 彭英

技術領域

本發明涉及一種疲勞試驗臨界破壞的判斷方法，屬于結構試驗領域。

背景技術

材料發生疲勞破壞時，其所承受的荷載作用遠遠低于材料強度。大量研究表明，周期性荷載作用下，材料內部裂紋的出現與開展，是導致其失效的關鍵原因。

因此，在結構設計時，除了驗算承載力極限狀態以及正常使用極限狀態外，對于承受動荷載或者周期荷載的構件進行疲勞驗算，而后者的關鍵，在于給定循環周期數時，結構的設計強度，而這兩個關鍵參數，均要通過試驗研究確定，即便是有限元程序計算，其計算依據同樣建立在實驗研究的基礎上。

疲勞試驗的主要研究目的，是探索材料、結構在周期性荷載作用下的性能，其包括初始裂紋的識別、裂紋的發展、疲勞破壞準則及其破壞形態。不同階段采用不同的檢測手段，有利于客觀、真實、準確地描述不同結構在疲勞荷載作用下的性能。

在過去的幾十年里，材料的單軸疲勞試驗已取得了長足的進展，并將成果編入規范。而隨著鋼結構建筑、橋梁大規模應用，新的疲勞問題逐漸體現出來，尤其是大跨纜索支承橋梁中鋼箱梁，由于其采用全焊結構，焊縫間距小，焊腳尺寸大，且直接承受車輛荷載作用，焊縫及其附近區域材料的疲勞問題均需要新的疲勞試驗解決。

在一般的疲勞試驗研究中，循環荷載的周期數很容易獲得；而隨著無損探傷技術研究的逐步深入，準確檢測疲勞裂紋的形態以及位置的可行性越來越高，盡管此類技術目前還有待完善，且儀器設備的使用多受人為主觀因素的控制；然而如何讓判斷結構/構件在經歷一段時間的周期荷載后是否還可以繼續承受荷載，目前在已公開的文獻中，幾乎都各執己見。絕大多數學者均將裂紋的深度、寬度或者分布形態、數目作為判別標準，故存在著以下幾個問題：

1.??評定標準不唯一，針對不同的構件，評判原則也不同，不利于系統的試驗研究；

2.??即使評判標準固定，評定的手段/方法受人為因響影響明顯，導致最后結論（循環次數）的離散型較大；

3.??目前通常采用應變片/正弦式應變儀測定結構/構件的應力，通過測定個別點的應變以獲取結構的名義應力，其量測技術本身具有較大的誤差。

此外，在焊縫區域，尤其是角焊縫區域，由于殘余應力及初始缺陷的存在，當疲勞荷載為周期性彎矩時，其疲勞破壞位置尚未確定，采用傳統的判定方式，同樣造成較大的誤差。

綜上所述，在疲勞試驗中，采用一種離散程度小、應力測定覆蓋面廣的疲勞試驗臨界破壞判定方法（臨界狀態及其相應的疲勞應力），在系統研究材料、結構/構件的疲勞試驗中具有十分重要的意義。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種疲勞試驗臨界破壞的判斷方法，與傳統的無損探傷相比，該方法更注重宏觀層面控制，且檢測的離散度受人為主觀因素影響較少，此外該方法操作簡便，有利于提高疲勞試驗的效率。

為實現以上的技術目的，本發明將采取以下的技術方案：

一種疲勞試驗臨界破壞的判斷方法，對進行疲勞破壞試驗的待檢試件作臨界破壞判斷，首先，在待檢試件的表面設置用于待檢試件臨界破壞判斷的應變片，該應變片為銅絲網或者銅箔，所述銅絲網或者銅箔通過高效絕緣黏貼劑粘貼在待檢試件的表面；接著對待檢試件進行疲勞破壞試驗，通過銅絲網或者銅箔的破壞性判斷進行待檢試件的疲勞破壞判斷。

所述銅絲網粘貼在待檢試件表面的方法為：分別在待檢試件因疲勞破壞試驗而產生主應力的垂直方向和平行方向對應地設置橫向銅絲、縱向銅絲，以在待檢試件表面鋪設銅絲網，且縱向銅絲直接粘貼在待檢試件的表面，同時橫向銅絲、縱向銅絲的交接處直接粘結；所述各橫向銅絲間距為待檢試件短邊的1/10~1/15，各縱向銅絲間距為待檢試件短邊的1/10~1/15。

銅箔粘貼在待檢試件表面的方法為：直接將銅箔粘貼在待檢試件表面，且銅箔的長度方向與待檢試件因疲勞破壞試驗而產生主應力平行方向一致，且銅箔的長度方向邊緣沒出待檢試件表面的邊緣。

銅箔的破壞性判斷方法為：將銅箔長度方向的兩端分別與一連接擴展槽連接，兩連接擴展槽通過導線與檢測設備、外接電源串聯，該檢測設備能夠監控銅箔、連接擴展槽、檢測設備、外接電源所構成的封閉串聯回路的電流或者電壓信號。

所述檢測設備為電流表或者電壓表。

所述高效絕緣黏貼劑為環氧乙烯。

根據以上的技術方案，可以實現以下的有益效果：