[發(fā)明專(zhuān)利]測(cè)量CFRP加固鋼結(jié)構(gòu)疲勞裂紋擴(kuò)展規(guī)律的裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610004426.3
• 申請(qǐng)日: 2016-01-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105606617A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉志平;陳凱;陳山;何超超;柯亮
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/88
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/88
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專(zhuān)利代理有限公司 42102
• 代理人: 許美紅

1.一種測(cè)量CFRP加固鋼結(jié)構(gòu)疲勞裂紋擴(kuò)展規(guī)律的裝置，其特征在于，包 括橫向測(cè)量單元和縱向測(cè)量單元；

所述橫向測(cè)量單元包括設(shè)置在被測(cè)試件(1)上的多根橫向平行排列的橫 向光纖(2)，還包括與所述橫向光纖(2)相連的第一光電傳感器(5)，用于 將所述橫向光纖(2)的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為橫向電信號(hào)；所述第一光電傳感器(5) 的另一端連接有第一顯示器(7)，用于根據(jù)橫向電信號(hào)顯示每根所述橫向光纖 (2)的通斷情況；

所述縱向測(cè)量單元包括設(shè)置在被測(cè)試件(1)上的多根縱向平行排列的縱 向光纖(3)，還包括與所述縱向光纖(3)相連的第二光電傳感器(6)，用于 將所述縱向光纖(3)的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為縱向電信號(hào)；所述第二光電傳感器(6) 的另一端連接有第二顯示器(8)，用于根據(jù)縱向電信號(hào)顯示每根所述縱向光纖 (3)的通斷情況；

所述橫向光纖(2)和所述縱向光纖(3)在光纖粘貼區(qū)(4)內(nèi)垂直相交， 所述橫向光纖(2)和所述縱向光纖(3)的斷裂韌性與所述被測(cè)試件(1)一 致；所述第一顯示器(7)和所述第二顯示器(8)的另一端連接有數(shù)據(jù)處理單 元(9)，所述數(shù)據(jù)處理單元(9)根據(jù)接收到的每根光纖的斷裂時(shí)間及斷裂位 置計(jì)算所述被測(cè)試件(1)裂紋的擴(kuò)展路徑和疲勞裂紋的擴(kuò)展速率。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量CFRP加固鋼結(jié)構(gòu)疲勞裂紋擴(kuò)展規(guī)律的裝置， 其特征在于，所述第一顯示器(7)和所述第二顯示器(8)上均設(shè)置有多個(gè)指 示燈(10)，所述第一顯示器(7)上指示燈(10)的數(shù)量與所述橫向光纖(2) 的數(shù)量相同，所述第二顯示器(8)上指示燈(10)的數(shù)量與所述縱向光纖(3) 的數(shù)量相同，每個(gè)指示燈(10)分別與每根光纖相對(duì)應(yīng)，用于顯示光纖的通斷。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量CFRP加固鋼結(jié)構(gòu)疲勞裂紋擴(kuò)展規(guī)律的裝置， 其特征在于，所述橫向光纖(2)和所述縱向光纖(3)的一端均設(shè)置有光源。

4.一種測(cè)量CFRP加固鋼結(jié)構(gòu)疲勞裂紋擴(kuò)展規(guī)律的方法，其特征在于，包 括以下步驟：

S1、在被測(cè)試樣的裂紋擴(kuò)展區(qū)粘貼多根橫向等間距平行布置和縱向等間距 平行布置的光纖，并根據(jù)測(cè)量精度確定其間距；在裂紋表面粘貼CFRP加固并 修復(fù)裂紋，并將粘貼好的光纖分別與光源、光電傳感器連接，將光電傳感器的 輸出端依次與顯示器和數(shù)據(jù)處理單元連接；

S2、進(jìn)行疲勞試驗(yàn)：裂紋隨著疲勞載荷循環(huán)次數(shù)的增加而發(fā)生擴(kuò)展，光纖 隨裂紋尖端張開(kāi)位移的增大而斷裂，顯示器上對(duì)應(yīng)的指示燈熄滅，數(shù)據(jù)處理單 元記錄各個(gè)指示燈的熄滅時(shí)間；

S3、數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)光纖的間距和指示燈熄滅的先后順序，擬合出裂紋 的擴(kuò)展路徑，并根據(jù)擴(kuò)展路徑和每?jī)蓚€(gè)相鄰指示燈的熄滅時(shí)間間隔，計(jì)算出各 個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)的裂紋擴(kuò)展量；

S4、數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)疲勞載荷的周期和每?jī)蓚€(gè)相鄰指示燈的熄滅時(shí)間間 隔，得到該時(shí)間間隔內(nèi)的載荷循環(huán)次數(shù)，并結(jié)合對(duì)應(yīng)的裂紋擴(kuò)展量得出疲勞裂 紋的擴(kuò)展速率。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測(cè)量CFRP加固鋼結(jié)構(gòu)疲勞裂紋擴(kuò)展規(guī)律的方法， 其特征在于，步驟S4中載荷循環(huán)次數(shù)的計(jì)算公式為：

ΔN=ΔTT]]>

其中，T為疲勞載荷周期，ΔT為兩個(gè)相鄰指示燈的熄滅間隔時(shí)間。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測(cè)量CFRP加固鋼結(jié)構(gòu)疲勞裂紋擴(kuò)展規(guī)律的方法， 其特征在于，步驟S4中疲勞裂紋擴(kuò)展速率的計(jì)算公式為：

dadN=ΔaΔN]]>

其中，Δa為兩個(gè)相鄰指示燈的熄滅間隔時(shí)間內(nèi)的裂紋擴(kuò)展量，ΔN為載荷 循環(huán)次數(shù)。