[發明專利]基于荷載波形變化的疲勞裂紋擴展判別裝置和方法

有效

• 申請號: 202010151944.4
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111207997B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 王瑩;張文輝
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/36
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 趙淑芳

本發明公開了一種基于荷載波形變化的疲勞裂紋擴展判別裝置及方法，裝置包括液壓手動泵、疲勞試驗機、疲勞加載裝置、中空液壓千斤頂、數據采集設備和PC機，所述液壓手動泵通過油路連接所述疲勞試驗機夾板之間的第一中空液壓千斤頂，所述疲勞試驗機通過控制其夾板間的第一中空液壓千斤頂，第一中空液壓千斤頂再通過油路連接疲勞加載裝置，所述疲勞加載裝置與數據采集設備通過信號數據線連接，所述數據采集設備與PC機通過信號數據線連接。本發明的裝置可以實現多根鋼絲的同步疲勞裂紋擴展試驗，節約時間成本；本發明的方法在使用降載勾線法測量疲勞裂紋擴展時，能夠準確判別疲勞裂紋擴展的時機，解決以往只能根據經驗判別的局限性。

技術領域

本發明涉及疲勞裂紋擴展試驗裝置和方法，具體涉及一種基于荷載波形變化的疲勞裂紋擴展判別裝置和方法。

背景技術

斜拉橋服役期間，拉索受到車輛、風、地震等交變荷載的作用，將不可避免地導致結構的損傷累積和抗力衰減，嚴重影響其疲勞壽命，拉索由高強鋼絲組成的鋼絞線組合而成，高強鋼絲的疲勞性能會影響到拉索及橋梁的安全。在高強鋼絲疲勞裂紋擴展試驗研究中，直讀法比較粗略，光學法則需要昂貴的光學儀器作為支撐，近些年來有學者采用降載勾線法研究疲勞裂紋的擴展，它是通過降載的方法在鋼絲斷面上人為地制造一些類似于疲勞輝紋的、肉眼可觀測到的“海灘狀花紋”。在疲勞裂紋擴展中，先以原試驗載荷(恒幅)循環一定次數后，當裂紋發生擴展時，將原試驗載荷降低并保持為恒幅載荷(一般幅值減半即可)，繼續循環若干次數，當斷裂紋再次擴展時，重新將載荷升回到原試驗載荷，至此即完成一次勾線，勾出一條線。如此循環，直至試件斷裂，最終在試件上就可看到一組近似平行的海灘狀花紋。以往使用降載勾線法時，多是依據經驗來判別裂紋擴展的時機，不夠精準。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種基于荷載波形變化的疲勞裂紋擴展判別裝置和方法，解決現有判別不精準的問題。

技術方案：本發明所述的基于荷載波形變化的疲勞裂紋擴展判別裝置，包括液壓手動泵、疲勞試驗機、疲勞加載裝置、數據采集設備和PC機，所述液壓手動泵通過油路連接所述疲勞試驗機夾板之間的第一中空液壓千斤頂，所述疲勞試驗機控制其夾板間的第一中空液壓千斤頂動作，所述第一中空液壓千斤頂通過油路連接疲勞加載裝置，所述疲勞加載裝置與數據采集設備通過信號數據線連接，所述數據采集設備與PC機通過信號數據線連接，所述疲勞加載裝置包括框架，所述框架一側并排設置有若干第二中空液壓千斤頂，所述第二中空液壓千斤頂通過油路連接所述第二中空液壓千斤頂，所述框架另一側對應設置有稱重傳感器。

方便油通過油路往返于疲勞試驗機的第一中空液壓千斤頂和疲勞加載裝置的多個第二中空液壓千斤頂之間，所述第一中空液壓千斤頂與第二中空液壓千斤頂之間的油路上設置有分流閥門。

所述框架包括兩個對立設置的槽鋼，兩個槽鋼之間通過若干絲桿固定連接。

所述兩個槽鋼上對應設置有若干不同尺寸的通孔，通孔一部分用于懸掛第二中空液壓千斤頂，一部分用于鋼絲的穿過，鋼絲一端穿過通孔及第二中空液壓千斤頂，另一端穿過稱重傳感器，鋼絲兩端用錨具固定。

所述數據采集設備為NATIONAL INSTRUMENTS BNC-2111數據采集設備。

本發明所述的基于荷載波形變化的疲勞裂紋擴展判別裝置的判別方法，包括以下步驟：

(S1)液壓手動泵向疲勞試驗機的第一中空液壓千斤頂供油，設定疲勞試驗機的參數后啟動疲勞試驗機，開啟分流閥門，疲勞試驗機夾頭的墊板對第一中空液壓千斤頂活塞施加循環交變壓力，實現活塞上下往返運動，油通過油路往返于第一中空液壓千斤頂和第二中空液壓千斤頂之間，使得疲勞加載裝置上的多個第二中空液壓千斤頂同步實現與疲勞試驗機同性質的疲勞荷載；

(S2)稱重傳感器7實時監測鋼絲受力，并將數據通過數據采集設備傳送至PC機；