CN102566518A - 一种钢结构的在线检测控制系统 - Google Patents
一种钢结构的在线检测控制系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102566518A CN102566518A CN2010105907680A CN201010590768A CN102566518A CN 102566518 A CN102566518 A CN 102566518A CN 2010105907680 A CN2010105907680 A CN 2010105907680A CN 201010590768 A CN201010590768 A CN 201010590768A CN 102566518 A CN102566518 A CN 102566518A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- steel construction
- steel structure
- control system
- rod member
- line detection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
本发明公开了一种钢结构的在线检测控制系统，在钢结构的关键部位集成压电主元杆件；所述的钢结构的关键部位是应力最大或形变最大的杆件；所述的压电主元杆件焊接或通过螺栓连接在所述的钢结构关键部位。本发明钢结构的在线检测控制系统可实现钢结构动态性能的测、控合一，可有效地对钢结构的安全状况实施在线检测，同时实时监测控制结构发生异常时的状况以便及时采取措施。
Description
技术领域
本发明涉及钢结构建筑检测技术领域，具体来说，特别涉及一种基于压电材料的主元杆件进行钢结构动态性能在线检测、控制的系统。
背景技术
钢结构是目前应用最广泛的工程结构形式之一，如超高层建筑、机场、展览馆、大型桥梁等。这些公用建筑尤其对安全性要求较高。由于钢材具有轻质高强的特性，截面比较开展纤细，因此常常造成结构发生动力性能奇异失稳破坏。并且这种破坏一旦发生，整体结构将随之坍塌，导致灾难性后果的发生。因此，研究钢结构的动态性能，掌握这一类结构的振动幅值、应力和频率等特性，适时诊断其安全性，并采取相应技术控制措施，对社会生产及生活具有重大意义。
根据结构力学知识可以知道，钢结构带病工作时，其振动幅值、应力和频率等动力特性会发生异常变化。检测这些参数的变化，可以判断钢结构的工作情况；必要时采取适当措施，避免或防止结构失稳倒塌。
现有的钢结构建筑检测、控制技术存在如下不足：
(1)钢结构建筑检测和控制技术是分开实施的，两者之间未能有效结合起来，不能实现实时检测与控制。
(2)传统主要方法是增大杆件的截面面积或控制杆件的长细比等，是一种被动的设防方法：不能很好的利用材料的力学特性，往往为了一种偶然荷载过大增大截面尺寸等。
压电材料是一种非常重要的功能性材料，具有独特的正、逆压电效应。即在特定方向施加压力或拉力都会使晶体表面产生电荷，并且电荷的密度与施加外力的大小成比例，这就是正压电效应。反之如果给压电元件通以电流，则由于电场的作用会使压电元件产生变形。这种效应实质上是一种机械场-电场等多物理场耦合的效应，可据此进行钢结构承力杆件的实时检测和控制。
尽管现有的压电应变片测量技术已经相当成熟，但未能很好的将检测和控制结合起来，未能与钢结构很好连接集成。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，为了克服现有技术中存在的问题，及时掌握钢结构的工作性能，根据压电主元杆件对钢结构主要承力构件的动力特性进行在线检测和控制。
为了解决上述问题，本发明的技术方案是这样的：
一种钢结构的在线检测控制系统，其特征在于，在钢结构的关键部位集成压电主元杆件。
所述的钢结构的关键部位是应力最大或形变最大的杆件。
所述的压电主元杆件焊接在所述的钢结构关键部位。
所述的压电主元杆件通过螺栓连接在所述的钢结构关键部位。
钢结构在地震等随机荷载的作用下，必然会产生相应的动态响应，根据压电主元杆件的传感功能，即可监测结构振动的动态应变或变形，并将其转换成电压信号。然后，利用D/A转换卡将数字信号转换为模拟信号，同时根据一定的判别准则对数字信号进行判别，并根据相应的控制律，利用电压放大器将由A/D转换卡转换成的数字信号适当放大，同时反馈给驱动器，由压电主元杆件的驱动功能使其产生控制力，以减小结构的动态响应。
本发明的主要优点在于：利用本发明可实现钢结构动态性能的测、控合一，可有效地对钢结构的安全状况实施在线检测，同时实时监测控制结构发生异常时的状况以便及时采取措施。
附图说明
图1是本发明的控制过程的信号变化图。
图2是电荷放大原理示意图。
图3是本发明的一实施例的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合实施例对本发明作进一步阐述。
如图1所示是控制过程的信号变化。但由于结构变形时，压电主元杆件传感功能收集到的电信号较小，故必须通过电荷放大器将电信号放大后才可进入控制系统。电荷放大器的工作原理见图2。
本发明的钢结构的在线检测控制系统，是指在钢结构杆件的适当部位设置若干压电堆，如在钢结构的变形最大处设置等，以形成压电主元杆件。然后，将压电主元杆件通过焊接或螺栓连接于结构受力或变形的关键部位。这样，利用其传感性能即可实现对结构服役状态信号的采集，并根据一定的阈值判别来实现结构的动力特性监测。当然，也可根据控制的需要，采用相应的控制率给压电主元杆件施加激励电压，并利用其驱动性能促使压电主元杆件产生驱动力或变形，从而给钢结构施加一定的驱动，以此来实现钢结构的智能控制。
智能结构工作原理示意图见图3。钢结构在地震等随机荷载的作用下，必然会产生相应的动态响应，根据压电主元杆件的传感功能，即可监测结构振动的动态应变或变形，进行动态信号采集，并将其转换成电压信号。然后，利用A/D转换卡将模拟信号转换成数字信号，同时根据一定的判别准则对数字信号进行判别，并根据相应的控制率，利用电压放大器将由D/A转换卡转换成的电压信号适当放大，同时反馈给驱动器，由压电主元杆件的驱动功能使其产生控制力，以减小结构的动态响应。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (3)
1.一种钢结构的在线检测控制系统，其特征在于，在钢结构的关键部位集成压电主元杆件，所述的钢结构的关键部位是应力最大或形变最大的杆件。
2.根据权利要求1所述的钢结构的在线检测控制系统，其特征在于，所述的压电主元杆件焊接在所述的钢结构关键部位。
3.根据权利要求1或2所述的钢结构的在线检测控制系统，其特征在于，所述的压电主元杆件通过螺栓连接在所述的钢结构关键部位。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010105907680A CN102566518A (zh) | 2010-12-14 | 2010-12-14 | 一种钢结构的在线检测控制系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010105907680A CN102566518A (zh) | 2010-12-14 | 2010-12-14 | 一种钢结构的在线检测控制系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102566518A true CN102566518A (zh) | 2012-07-11 |
Family
ID=46412163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2010105907680A Pending CN102566518A (zh) | 2010-12-14 | 2010-12-14 | 一种钢结构的在线检测控制系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102566518A (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1657863A (zh) * | 2005-01-31 | 2005-08-24 | 中南大学 | 大型结构框架非接触式应力测量装置 |
| CN101151525A (zh) * | 2005-04-05 | 2008-03-26 | 哈拉尔·霍恩 | 用于测量钢结构的状态的方法和装置 |
-
2010
- 2010-12-14 CN CN2010105907680A patent/CN102566518A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1657863A (zh) * | 2005-01-31 | 2005-08-24 | 中南大学 | 大型结构框架非接触式应力测量装置 |
| CN101151525A (zh) * | 2005-04-05 | 2008-03-26 | 哈拉尔·霍恩 | 用于测量钢结构的状态的方法和装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 朱宏平 等: "基于压电阻抗技术的结构损伤识别基本理论及其应用", 《工程力学》, vol. 25, no. 12, 31 December 2008 (2008-12-31) * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102937646A (zh) | 一种用于混凝土结构的健康监测系统 | |
| CN104612733B (zh) | 一种锚杆监测装置以及使用该装置的锚杆 | |
| CN202599603U (zh) | 一种组合式力标准机 | |
| CN102564875A (zh) | 基于五点弯曲测试的钢丝绳疲劳评估系统 | |
| CN106906867A (zh) | 一种具有自动预警功能的挖掘机控制系统 | |
| CN202083938U (zh) | 一种钢结构的在线检测控制系统 | |
| CN102566518A (zh) | 一种钢结构的在线检测控制系统 | |
| CN202022663U (zh) | 一种具有传感器断线自动检测功能的力矩限制器 | |
| CN205981524U (zh) | 一种用于土木工程预应力剪切力检测装置 | |
| CN109969960A (zh) | 一种起重机载重监测系统及方法 | |
| CN108533591A (zh) | 一种能监测连接应变的智能螺栓 | |
| CN204175704U (zh) | 支腿的支撑油缸结构和工程机械 | |
| CN102135479B (zh) | 墙面锚栓抗剪切力检测装置 | |
| CN201600302U (zh) | 螺栓球用检测装置 | |
| CN204788475U (zh) | 一种桥梁实时监测系统 | |
| CN204128810U (zh) | 一种用于监测螺栓连接状态的附加子构件 | |
| CN205224626U (zh) | 钢制卸料平台 | |
| CN204199736U (zh) | 一种安全绳报警装置 | |
| CN206601245U (zh) | 一种超载保护装置检测仪 | |
| CN102530674B (zh) | 升降机超载保护装置的标定方法 | |
| CN202499660U (zh) | 起重量限制器 | |
| CN210086847U (zh) | 一种限重卸料平台 | |
| CN207439539U (zh) | 一种基于振动监测的机械连接状态预警电路 | |
| CN206970066U (zh) | 一种防止塔吊倾覆的安全智能监控装置 | |
| CN205314284U (zh) | 一种智能结构连接 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20120711 |