[發明專利]一種開口截面薄壁梁約束扭轉變形的實時監測方法

有效

• 申請號: 201810090103.X
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108413861B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 徐浩;武湛君;周齊
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

1.一種開口截面薄壁梁約束扭轉變形的實時監測方法,通過實時測量開口截面薄壁梁的表面應變從而計算扭轉角和翹曲位移，具體方式為:在開口截面薄壁梁的表面沿軸向選取應變測量點，在應變測量點上粘貼應變傳感器并實時測量軸向應變，計算開口截面薄壁梁的截面扇性面積，通過應變測量值和扇性面積推導各橫截面的扭轉角和翹曲位移，從而對開口截面薄壁梁的扭轉變形進行實時監測；

所述開口截面薄壁梁的橫截面扭轉角和翹曲位移采用如下方式計算：

S1：計算該薄壁梁的截面扇形面積ω(s)的分布：

其中s為測量點在截面外形輪廓線上的曲線坐標，h(s)為旋轉中心到s點切線的距離；

S2：沿軸向把梁分為多個測量段，每個測量段長度相等；

S3：在每個測量段的端點，在梁表面布置應變傳感器的測量點，測量點的位置為x₀，x₁，x₂，…x_n，其中n+1是測量點的數目，x₀位于梁的一端，x_n位于梁的另一端，其他的測量點在x₀與x_n之間按順序排列；x₁到x_n排列在一條直線上，該直線與梁軸線平行；在梁截面上，測量點對應的外形輪廓線坐標為s_m；

在測量段[x_i-1,x_i]上，應變表達式為：

其中，ε_i-1和ε_i是x_i-1和x_i處的應變測量值，x方向是梁軸線方向，其中i代表測試點序號，Δl代表測試點間距；

S4：獲取表面應變與扭轉角的關系式為：

其中，是扭轉角，ω(s_m)是測量點處的橫截面扇形面積；

S5：獲取截面翹曲位移與應變的關系式為：

u(x)＝∫ε(x)dx (5)

S6：結合公式(1)、(3)與(5)推導出任意截面以及截面上任意位置的翹曲位移計算公式：

其中u_i是x_i處的翹曲位移，Δl是測量點的間距，ε_j-1和ε_j是x_j-1和x_j處的應變測量值，u₀是x₀處的翹曲位移，對于一端固支梁，u₀＝0；

S7：基于公式(4)，在測量段[x_i-1,x_i]上，有

S8：結合公式(1)、(3)和(7)可以得到x_i處的扭轉角為：

其中Δl是測量點的間距，ω(s_m)是測量點處的扇形面積，ε₀，ε_i和ε_j是x₀，x_i和x_j處的應變測量值，和u₀是x₀處的扭轉角和翹曲位移，對于一端固支梁

2.根據權利要求1所述的一種開口截面薄壁梁約束扭轉變形的實時監測方法，其特征還在于：所述薄壁梁為等截面懸臂梁，其中該懸臂梁的截面為開口截面，包括T型、L型、工字型和帽形。