[發明專利]一種基于表面應變的拉索索力測量方法及裝置

有效

• 申請號: 202110168663.4
• 申請日: 2021-02-07
• 公開（公告）號: CN112964411B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 羅堯治;傅文煒;姚俊杰;沈雁彬;萬華平
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01L5/04
• 分類號: G01L5/04
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜

1.一種基于表面應變的拉索索力測量方法，其特征在于，具體步驟如下：

(1)獲取溫度自補償的振弦應變傳感器的初始溫度、初始頻率、實測頻率和實測溫度，計算拉索經溫度補償修正后的應變值，得到拉索表面應變；計算公式如下：

ε＝K(f₁²-f₀²)+F_T(T₁+T₂)

式中，ε為經溫度補償修正后的應變值，K為溫度自補償的振弦應變傳感器計算系數，f₁為振弦初始頻率，f₀為振弦實測頻率，F_T為溫度修正系數，T₁為溫度自補償的振弦應變傳感器初始溫度，T₂為溫度自補償的振弦應變傳感器實測溫度；

(2)通過步驟(1)獲得的拉索表面應變，基于拉索幾何參數與力學性能計算出拉索索力，實現拉索索力測量；具體公式如下：

T＝K_nEAε

式中，T為計算所得拉索索力值，n為拉索鋼絲層數，K_n為第n層計算系數，即拉索表面應變與拉索整體應變的計算系數，K_j為第j層計算系數，E為拉索彈性模量，A為拉索截面面積，υ為泊松比，α為螺旋角，指拉索鋼絲中心線的切線與通過切點的圓柱面直母線之間所夾的銳角。

2.一種實現權利要求1所述的基于表面應變的拉索索力測量方法的裝置，其特征在于，該裝置由溫度自補償的振弦應變傳感器(1)和剛性夾具(2)組成；

所述剛性夾具(2)由兩組共四片半圓形的剛性半箍(4)組成，其設計尺寸與被測拉索的表面直徑相匹配，并且每片剛性半箍(4)上設置開孔用于與同組的剛性半箍(4)通過螺栓(5)進行連接，在其內表面設置有凸起(7)用以實現剛性夾具(2)與被測索體的緊密連接，同時每片剛性半箍(4)上還包括1個傳感器固定壓塊(6)，用以連接溫度自補償的振弦應變傳感器(1)，將固定測量標距上的拉索表面軸向變形準確的傳遞到溫度自補償的振弦應變傳感器(1)上；

所述溫度自補償的振弦應變傳感器(1)的兩端安裝于對稱的兩組剛性夾具(2)之間，傳感器固定壓塊(6)內徑與溫度自補償的振弦應變傳感器(1)外徑相同，通過鎖緊螺栓(5)固定傳感器；在拉索上下表面分別設置兩支溫度自補償的振弦應變傳感器(1)，通過均值處理來消除拉索彎曲剛度與局部受力不均勻所引起的測量干擾。

3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述凸起(7)為環狀構造，表面為曲面，曲率與拉索外表面曲率相同；所述凸起(7)的高度為2.0～3.0mm，寬度沿高度方向變化從1.0mm到3.0mm，其高度加上拉索外徑等于剛性夾具(2)內徑。