[發明專利]船模波浪載荷試驗用測量梁的扭矩標定裝置及方法

有效

• 申請號: 201210564892.9
• 申請日: 2012-12-24
• 公開（公告）號: CN103033314A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 汪雪良;顧學康;胡嘉駿;徐春;丁軍
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七○二研究所
• 主分類號: G01L25/00
• 分類號: G01L25/00
• 代理公司: 無錫華源專利事務所 32228
• 代理人: 馮智文

技術領域

本發明涉及分段型船模波浪載荷測試技術領域，具體涉及用于對測量梁上各測量剖面的應變與船模各測量剖面遭受的波浪載荷之間的關系進行標定的裝置及方法，尤其涉及對測量梁各測量剖面的應變與船模各測量剖面實際遭受的扭矩之間的關系進行標定的裝置及方法。

背景技術

波浪載荷測試系統主要用于測量波浪剪力、彎矩、扭矩和砰擊壓力，涉及船模自身結構設計和測試系統設計兩方面，現階段用于試驗的船模結構設計主要包括連續型船模、分段型船模和整體彈性船模這三種，而其中，分段型船模的設計更能適合波浪載荷的試驗目的。在利用分段型模型進行波浪載荷試驗的方法中，可利用阻力或耐波性試驗模型，在欲測量波浪彎矩的橫剖面處斷開，并以一定彎曲剛度的金屬測量梁來牢固連接船模縱向分割的各個分段，通過與船模分段切口對應的金屬梁上粘貼的應變片和外部應變儀，將船模本身在波浪中遭受的彎矩以應變的形式反映出來，再通過一系列計算式計算出波浪彎矩和扭矩。上述測試方法是基于金屬梁上測到的應變與船模各測量剖面實際遭受的波浪載荷之間存在著某種對應關系，因此在測試之前，即將測量梁安裝到船模上進行試驗之前，需要確定每個測量剖面的應變與船模各測量剖面實際遭受的波浪載荷的對應關系系數，而目前用于確定所述對應關系系數的裝置和方法還存在很大的研究空間。

發明內容

本申請人針對現有技術中的上述缺點進行改進，提供一種船模波浪載荷試驗用測量梁的扭矩標定裝置及方法，其可對測量梁各測量剖面的應變與船模各測量剖面實際遭受的波浪載荷中的扭矩之間的關系系數進行標定。

本發明的技術方案如下：

本發明之船模波浪載荷試驗用測量梁的扭矩標定裝置，包括測量梁，測量梁的測量剖面處的梁表面上設有應變片，測量梁一端固定在支架上，另一端固接有桿件，桿件與測量梁的軸線垂直，桿件的一端通過鋼絲繩懸掛有托盤，托盤上可放置砝碼，桿件兩端與所述懸掛端的距離相等。

其進一步技術方案為：

所述測量梁為圓形金屬管。

所述應變片沿測量梁測量剖面處的梁表面以90°均布，且測量剖面上對應的四片應變片為全橋連接。

本發明之船模波浪載荷試驗用測量梁的扭矩標定方法，包含以下步驟：

第一步，將粘貼有應變片的測量梁一端固定在支架上，使測量剖面徑向上的應變片與測量剖面的豎向直徑成45°布置，在桿件的一端通過鋼絲繩懸掛托盤，令i表示測量剖面，令L表示桿件的長度；

第二步，在托盤上分級加載砝碼后，再分級卸載砝碼，應用外部動態應變儀和計算機控制系統采集測量梁各測量剖面的應變輸出U_i0，U_i1，……，U_im，m為加載和卸載的總級數；

第三步，重復第二步，即在托盤上重復分級加載、卸載砝碼并采集應變輸出數據，操作n次，則測量梁的每一個測量剖面均得到相應n大組的應變輸出數據；

第四步，對第二步和第三步中采集的數據進行分析，首先對測量梁的每一個測量剖面的n大組的砝碼作用力及應變輸出數據分別采用最小二乘法進行擬合，則每一個測量剖面可以得到n個擬合系數Ft_1i，Ft_2i，……，?Ft_ni;

第五步,將第一步中的鋼絲繩以及托盤懸掛在桿件的另一端，重復第二步和第三步，則測量梁的每一個測量剖面均得到另外n大組的應變輸出數據；

第六步，對第五步中采集的數據進行分析，首先對測量梁的每一個測量剖面的另外n大組的砝碼作用力及應變輸出數據分別采用最小二乘法進行擬合，則每一個測量剖面可以得到另外n個擬合系數Ft_1i＇，Ft_2i＇，……，?Ft_ni＇;

第七步，通過第四步和第六步獲得的擬合系數以及桿件的長度L計算出分段型船模的每一個分段測量剖面的扭矩Mt_i的標定系數Ct_i，即Ct_i=[（Ft_1i-?Ft_1i＇）+（Ft_2i-?Ft_2i＇）+……+（Ft_ni-?Ft_ni＇）]?*?L/n。

其進一步技術方案為：

從所述第二步至第三步，總共操作的次數n至少為三次。

本發明的技術效果：

本發明可以實現對測量梁各測量剖面的應變與船模各測量剖面實際遭受的波浪載荷中的扭矩之間的關系系數進行標定，且結構簡單，操作方便。