专利名称：疲劳试验临界破坏的判断装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种疲劳试验临界破坏的判断装置，属于结构试验领域。
背景技术：
材料发生疲劳破坏时，其所承受的荷载作用远远低于材料强度。大量研究表明，周期性荷载作用下，材料内部裂纹的出现与开展，是导致其失效的关键原因。因此，在结构设计时，除了验算承载力极限状态以及正常使用极限状态外，对于承受动荷载或者周期荷载的构件进行疲劳验算，而后者的关键，在于给定循环周期数时，结构的设计强度，而这两个关键参数，均要通过试验研究确定，即便是有限元程序计算，其计算依据同样建立在实验研究的基础上。
疲劳试验的主要研究目的，是探索材料、结构在周期性荷载作用下的性能，其包括初始裂纹的识别、裂纹的发展、疲劳破坏准则及其破坏形态。不同阶段采用不同的检测手段，有利于客观、真实、准确地描述不同结构在疲劳荷载作用下的性能。在过去的几十年里，材料的单轴疲劳试验已取得了长足的进展，并将成果编入规范。而随着钢结构建筑、桥梁大规模应用，新的疲劳问题逐渐体现出来，尤其是大跨缆索支承桥梁中钢箱梁，由于其采用全焊结构，焊缝间距�。附懦叽绱螅抑苯映惺艹盗竞稍刈饔茫阜旒捌涓浇虿牧系钠＠臀侍饩枰碌钠＠褪匝榻饩�。在一般的疲劳试验研究中，循环荷载的周期数很容易获得；而随着无损探伤技术研究的逐步深入，准确检测疲劳裂纹的形态以及位置的可行性越来越高，尽管此类技术目前还有待完善，且仪器设备的使用多受人为主观因素的控制；然而如何让判断结构/构件在经历一段时间的周期荷载后是否还可以继续承受荷载，目前在已公开的文献中，几乎都各执己见。绝大多数学者均将裂纹的深度、宽度或者分布形态、数目作为判别标准，故存在着以下几个问题I. 评定标准不唯一，针对不同的构件，评判原则也不同，不利于系统的试验研究;2. 即使评判标准固定，评定的手段/方法受人为因响影响明显，导致最后结论(循环次数)的离散型较大；3.目前通常采用应变片/正弦式应变仪测定结构/构件的应力，通过测定个别点的应变以获取结构的名义应力，其量测技术本身具有较大的误差。此外，在焊缝区域，尤其是角焊缝区域，由于残余应力及初始缺陷的存在，当疲劳荷载为周期性弯矩时，其疲劳破坏位置尚未确定，采用传统的判定方式，同样造成较大的误差。综上所述，在疲劳试验中，采用一种离散程度小、应力测定覆盖面广的疲劳试验临界破坏判定方法(临界状态及其相应的疲劳应力)，在系统研究材料、结构/构件的疲劳试验中具有十分重要的意义。
实用新型内容本实用新型针对现有技术的不足，提供一种疲劳试验临界破坏的判断装置，与传统的无损探伤相比，该装置更注重宏观层面控制，且检测的离散度受人为主观因素影响较少，该装置操作简便，有利于提高疲劳试验的效率。为实现以上的技术目的，本实用新型将采取以下的技术方案一种疲劳试验临界破坏的判断装置，对进行疲劳破坏试验的待检试件作临界破坏判断，该待检试件的表面设置有用于待检试件临界破坏判断的应变片，所述应变片为铜丝网或者铜箔，所述铜丝网或者铜箔通过高效绝缘黏贴剂粘贴在待检试件的表面。铜丝网由横向铜丝、纵向铜丝铺设而成，且横向铜丝、纵向铜丝的铺设部位分别与待检试件因疲劳破坏试验而产生主应カ的垂直方向、平行方向相对应，所述纵向铜丝直接粘贴在待检试件的表面，横向铜丝、纵向铜丝的交接处直接粘结，且横向铜丝、纵向铜丝均呈拉伸状态；各横向铜丝间距为待检试件短边的1/1(Γ1/15，各纵向铜丝间距为待检试件 短边的1/10 1/15。所述铜箔直接粘贴在待检试件表面，且铜箔的长度方向与待检试件因疲劳破坏试验而产生主应カ平行方向一致，同时铜箔的长度方向边缘没出待检试件表面的边缘。铜箔长度方向的两端分别与ー连接扩展槽连接，两连接扩展槽通过导线与检测设备、外接电源串联，该检测设备能够监控铜箔、连接扩展槽、检测设备、外接电源所构成的封闭串联回路的电流或者电压信号。所述检测设备为电流表或者电压表。所述高效绝缘黏贴剂为环氧こ烯。根据以上的技术方案，可以实现以下的有益效果本实用新型是ー种离散程度小、应カ測定覆盖面广的疲劳试验临界破坏判定方法(临界状态及其相应的疲劳应力)，在系统研究材料、结构/构件的疲劳试验中具有十分重要的意义。同时，本实用新型与传统的无损探伤相比，更注重宏观层面控制，且检测的离散度受人为主观因素影响较少，此外该方法操作简便，有利于提高疲劳试验的效率。
图I是粘结有铜猜的待检试件结构不意图；图2是铜箔未断裂前图I所述待检试件进行破坏性试验检测的结构示意图；图3是对应于图2的电路原理图；图4是铜箔断裂时图I所述待检试件进行破坏性试验检测的结构示意图；图5是对应于图4的电路原理图；其中待检试件I ;铜箔2 ;高效绝缘黏贴剂3 ;导线4 ;连接扩展槽5。
具体实施方式
附图非限制性地公开了本实用新型所涉及优选实施例的结构示意图；以下将结合附图详细地说明本实用新型的技术方案。以下分别详述本实用新型所涉及的两个实施例。实施例一、纵、横向铜丝方案[0031]应变片测定结构/构件表面应力时具有一定的离散型，这主要源于应变片自身覆盖面积的局限性；而应变片的核心元件是一组环形的金属丝；若将相同直径的铜丝展开并纵、横向交叉布置为网状，以形成一个扩大版的“应变片”，即可解决上述问题。试验表明，当铜丝直径很小(直径小于O. 04mm)时，若结构/构件表面的应力较大或内部裂纹开展至表面时，铜丝即发生断裂。此时，原结构/构件仍然可以一定次数的周期荷载，但在原频率下，结构所能承受的峰值应力将逐渐下降，并在原周期数的29Γ5%后原结构即发生材料性断裂(结构所能承受的荷载瞬间下滑)。此外，值得指出的是，当铜丝断裂时，若立刻停止疲劳试验，对原结构进行承载力试验，破坏时结构的最大应力接近材料强度的设计值，并高于名义疲劳应力。由此可以认为，利用该方法(纵、横向铜丝的断裂与否判定疲劳试验的临界状态)时，铜丝的断裂应力即为试件的名义疲劳应力。值得指出的是，在试验准备阶段，与主应力方向平行的铜丝(I类铜丝)应直接粘贴在试件表面，而与主应力垂直的铜丝(Π类铜丝)则黏贴在试件或I类铜丝上。在铜丝的相交处不做额外处理，但铜丝在粘贴前必须施加一个较小的预应力，以确保其处于完全拉伸状态与试件接触。此外，铜丝的间距一般依据实际情况而定，通常情况下，取试件短边长度的1/1(Γ1/15为宜。纵、横向铜丝方案主要适用于试件尺寸较�。沂约勘晡恢糜αψ刺衔ヒ�。由于铜丝的断裂与否需要通过肉眼判断(现象本身十分显著)，当不满足上述条件时，铜丝可能出现多条同时断裂或者铜丝扭曲，影响实验的精度。实施例2、铜箔方案当试件的尺寸较小且应力状态较为简单时，采用纵横向铜丝往往可以取得较为满意的结果。然而当试件的尺寸较大或试件目标检测位置的应力状态较为复杂时，纵、横向铜丝方案的离散型逐渐增大。为此，若将铜箔代替铜丝时，即可很好的解决这一问题。与铜丝一样，铜箔通过绝缘的高效黏贴剂与目标试件相连，结构如图I所示，且铜箔的长度方向大于试件的宽度(本质为伸出试件边缘)，并在铜箔两端设有连接扩展槽作为电极，连接扩展槽的底部设有导线，与相关检测设备、外接电源相连以形成一个封闭回路，结构如图2、图4所示。在试验过程中，铜箔的整体变形较�。芈返牡缌骰蛲蕉说牡缪菇衔榷ǎ耸钡缏吩硗既缤�3所示；当试件表面的局部应力大于铜箔的极限应力或试件表面出现裂纹时，铜箔即发生局部破裂，此时，回路电流或扩展槽两端电压将发生一个突变，无论是人肉观察还是计算机均可迅速识别或捕捉这一反应，此时电路原理图如图5所示。与纵横向铜丝方案相同，铜箔在黏贴前，需要设置一定的预应力；与铜丝不同略有不同的是，铜箔两端的连接扩展槽具有较大的刚度，可以通过特定的工具，使铜箔具有固定的预应力值。 此外不得不指出的是，铜箔的整体性较铜丝好，对黏贴的平整性要求也较高，若黏贴过程中存在着空隙或气泡，会使得试验结果出现较大的波动。
权利要求1.一种疲劳试验临界破坏的判断装置，对进行疲劳破坏试验的待检试件作临界破坏判断，该待检试件的表面设置有用于待检试件临界破坏判断的应变片，其特征在干所述应变片为铜丝网或者铜箔，所述铜丝网或者铜箔通过高效绝缘黏贴剂粘贴在待检试件的表面。
2.根据权利要求I所述疲劳试验临界破坏的判断装置，其特征在于铜丝网由横向铜丝、纵向铜丝铺设而成，且横向铜丝、纵向铜丝的铺设部位分别与待检试件因疲劳破坏试验而产生主应カ的垂直方向、平行方向相对应，所述纵向铜丝直接粘贴在待检试件的表面，横向铜丝、纵向铜丝的交接处直接粘结，且横向铜丝、纵向铜丝均呈拉伸状态；各横向铜丝间距为待检试件短边的1/1(Γ1/15，各纵向铜丝间距为待检试件短边的1/1(Γ1/15。
3.根据权利要求I所述疲劳试验临界破坏的判断装置，其特征在于所述铜箔直接粘贴在待检试件表面，且铜箔的长度方向与待检试件因疲劳破坏试验而产生主应カ平行方向一致，同时铜箔的长度方向边缘没出待检试件表面的边缘。
4.根据权利要求3所述疲劳试验临界破坏的判断装置，其特征在于铜箔长度方向的两端分别与ー连接扩展槽连接，两连接扩展槽通过导线与检测设备、外接电源串联，该检测设备能够监控铜箔、连接扩展槽、检测设备、外接电源所构成的封闭串联回路的电流或者电压信号。
5.根据权利要求4所述疲劳试验临界破坏的判断装置，其特征在于所述检测设备为电流表或者电压表。
6.根据权利要求I所述疲劳试验临界破坏的判断装置，其特征在于所述高效绝缘黏贴剂为环氧こ烯。
专利摘要本实用新型公开了一种疲劳试验临界破坏的判断装置，对进行疲劳破坏试验的待检试件作临界破坏判断，该待检试件的表面设置有用于待检试件临界破坏判断的应变片，所述应变片为铜丝网或者铜箔，所述铜丝网或者铜箔通过高效绝缘黏贴剂粘贴在待检试件的表面。因此，本实用新型与传统的无损探伤相比，该装置更注重宏观层面控制，且检测的离散度受人为主观因素影响较少，该装置操作简便，有利于提高疲劳试验的效率。
文档编号G01N3/00GK202649024SQ20122025421
公开日2013年1月2日 申请日期2012年5月31日 优先权日2012年5月31日
发明者吉伯海, 刘荣, 徐声亮, 田圆 申请人:河海大学
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