CN106841318A - 在工程结构表面布设导电格栅的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在工程结构表面布设导电格栅的方法，该方法包括：对所述工程结构表面的目标检测区域进行表面处理；在所述目标检测区域形成绝缘基层；在所述绝缘基层的表面固定接线端子；在所述绝缘基层的表面形成与所述接线端子电接触的导电膜；将所述导电膜形成为与所述接线端子电连接的格栅形状；在形成为所述格栅形状的所述导电膜的表面覆盖绝缘外层。该方法可以在工程结构表面布设导电格栅，以期望利用导电格栅响应于工程结构表面变化的电阻值变化反映出工程结构表面的疲劳裂纹。而且，该方法的实施可以适用于各种工程结构，尤其适用于工程结构表面形状复杂、不易执行粘贴预成型格栅的情况。

Description

在工程结构表面布设导电格栅的方法

技术领域

本发明涉及检测技术，特别涉及一种在工程结构表面布设导电格栅的方法，利用该方法布设的导电格栅可以用于监测工程结构表面的疲劳裂纹。

背景技术

例如桥梁、吊车梁等承受重复荷载作用的工程结构通常容易在表面产生疲劳裂纹，并由疲劳裂纹引发疲劳开裂损坏，即，工程结构随着荷载的周期性增减变化而经历疲劳裂纹的反复开合、直至断裂，最终导致工程结构坍塌失效。

然而，由于种种原因，例如，疲劳裂纹所在的区域位置隐秘、不易抵近观察，或者，疲劳裂纹广泛分布于工程结构的表面、不易全面检查等，疲劳裂纹往往难以被人工监测，因此，疲劳裂纹引发的疲劳开裂损坏也无法被及时发现，从而无法有效避免工程结构的坍塌失效。

可见，在现有技术中，由于缺乏及时感知疲劳裂纹的有效手段，工程结构表面的疲劳裂纹难以被及时检测。相应地，如何在工程结构的表面布设可感知疲劳裂纹的元件，成为现有技术中有待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种在工程结构表面布设导电格栅的方法，利用该方法布设的导电格栅可以作为感知疲劳裂纹的元件，用于对工程结构表面的疲劳裂纹的检测。

本发明中，在工程结构表面布设导电格栅的方法可以具体包括：

对所述工程结构表面的目标检测区域进行表面处理；

在所述目标检测区域形成绝缘基层；

在所述绝缘基层的表面固定接线端子；

在所述绝缘基层的表面形成与所述接线端子电接触的导电膜；

将所述导电膜形成为与所述接线端子电连接的格栅形状；

在形成为所述格栅形状的所述导电膜的表面覆盖绝缘外层。

可选地，所述表面处理包括：表面打磨、以及表面杂质清理。并且，所述表面处理进一步包括：表面修平。

可选地，所述绝缘基层和所述绝缘外层中的至少一个通过刷涂绝缘漆形成。

可选地，所述接线端子通过粘接方式固定于所述绝缘基层的表面。

可选地，所述接线端子部分或全部位于所述绝缘基层的表面，所述导电膜覆盖所述接线端子位于所述绝缘基层表面的部分。

可选地，所述导电膜通过喷涂导电漆形成。

可选地，将所述导电膜形成为与所述接线端子电连接的格栅形状包括：在所述导电膜的表面绘制格栅图案，所述格栅图案延及至所述接线端子、并且所述格栅图案的栅条排布方向与预估的裂纹方向相交；以及，根据所述格栅图案雕琢所述导电膜。

可选地，该方法在形成所述绝缘外层之前，进一步包括：检验所述格栅形状的所述导电膜与所述接线端子的导电性能。

可选地，该方法在形成所述绝缘外层之后，进一步包括：在所述绝缘外层的表面覆盖物理保护层。

如上可见，本发明提供的上述方法可以在工程结构表面布设导电格栅，由于形成的导电格栅能够以自身形变响应工程结构表面的变化，因此，由于导电格栅自身形变而引发的电阻值变化可以反映出工程结构表面的疲劳裂纹。而且，本发明提供的上述方法的实施可以适用于各种工程结构，尤其适用于工程结构表面形状复杂、不易执行粘贴预成型格栅的情况，从而可以灵活地选择对工程结构表面疲劳裂纹的检测位置。

附图说明

图1为本发明实施例中在工程结构表面布设导电格栅的方法的示例性流程示意图；

图2为本发明实施例中在工程结构表面布设导电格栅的方法的扩展流程示意图；

图3a至图3f为实施如图1或图2所示方法的实例示意图；

图4为在工程结构表面出现疲劳裂纹时的示例性结构示意图；

图5为利用如图1或图2所示方法检测工程结构表面疲劳裂纹的示例性流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

考虑到工程表面疲劳裂纹的检测关键在于对疲劳裂纹的及时感知，因此，本发明的实施例希望在工程结构表面布设导电格栅。其中，导电格栅能够以自身形变响应工程结构表面的变化，相应地，由于导电格栅自身形变而引发的电阻值变化可以反映出工程结构表面的疲劳裂纹。

作为一种选择，可以在工程结构表面粘接预成型格栅，然而，对于工程结构的表面形状复杂的情况，粘接预成型格栅将变得十分困难。为此，本发明的实施例提供一种在施工现场利用导电涂膜工艺在工程结构表面布设导电格栅的方法。

请参见图1，该实施例在工程结构表面布设导电格栅的方法可以具体包括：

S11，对工程结构表面的目标检测区域进行表面处理。

其中，本步骤中提及的目标检测区域，可以是通过预估方式确定的易开裂区域。并且，本步骤中执行的表面处理可以包括表面打磨、以及表面杂质清理，这里提及的杂质可能是浮渣、锈迹等。另外，对于目标检测区域的表面不平滑的情况，例如表面存在凸出物，本步骤中执行的表面处理还可以进一步包括表面修平。

S12，在工程结构表面的目标检测区域形成绝缘基层。

其中，本步骤可以通过刷涂绝缘漆来形成绝缘基层。

S13，在绝缘基层的表面固定接线端子。

其中，本步骤可以通过粘接方式将接线端子固定在绝缘基层的表面。并且，通过本步骤固定的接线端子，可以部分地位于绝缘基层的表面、或者也可以全部位于绝缘基层的表面，即，接线端子与绝缘基层存至少部分重叠。

S14，在绝缘基层的表面形成与接线端子电接触的导电膜。

其中，本步骤可以通过喷涂导电漆来形成导电膜。并且，本步骤形成的导电膜，可以覆盖接线端子位于绝缘基层表面的部分、即覆盖接线端子与绝缘基层重叠的部分，以通过这样的覆盖方式实现与接线端子的电接触。

S15，将导电膜形成为与接线端子电连接的格栅形状。

其中，本步骤可以至少包括两道工序：在导电膜的表面绘格栅图案、以及根据绘制的格栅图案雕琢导电膜。本步骤绘制的格栅图案延及至接线端子，这里所述的延及，可以认为格栅图案的迂回起始端可以分别位于接线端子的两组电极触点处，或者，也可以理解为格栅图案的迂回起始端也可以偏离于接线端子、但格栅图案的迂回延伸部分途经接线端子的两组电极触点。另外，本步骤绘制的格栅图案的栅条排布方向与预估的裂纹方向相交，使导电格栅的栅条排布方向与预估的裂纹方向相交，从而使导电格栅对疲劳裂纹的感知更为敏感、响应精度更高。

S16，在形成为格栅形状的导电膜的表面覆盖绝缘外层。

其中，本步骤可以通过刷涂绝缘漆来形成绝缘外层。

可见，通过上述方法布设导电格栅不会破坏工程结构表面，还能够使布设的导电格栅能够紧密且牢固地附着于工程结构的表面，从而确保对工程结构表面疲劳裂纹的检测具有较高的可靠性。而且，通过上述方法布设导电格栅可以不受限于工程结构的具体形式，即，上述方法可以适用于各种工程结构，尤其适用于工程结构表面形状复杂、不易执行粘贴预成型格栅的情况，从而，可以灵活地选择对工程结构表面疲劳裂纹的检测位置。

为了进一步提高布设的导电格栅的可靠性，该实施例中的上述方法可以进一步扩展。

请参见图2，该方法在通过S16形成绝缘外层之前，可以进一步包括：S21，检验格栅形状的导电膜与接线端子的导电性能。若对导电性能的检测不合格，则可以修复格栅形状的导电膜与接线端子，然后再利用S21反复检测，若合格则可以继续执行S16。从而，可以避免由于将导电膜形成为格栅形状而破坏与接线端子电连接的情况发生。

再参见图2，该方法在通过S16形成绝缘外层之后，可以进一步包括：S22，在绝缘外层的表面覆盖物理保护层。从而，当工程结构应用到实际工程环境中时，能够避免导电格栅由于各种意外的物理冲撞而被损坏。

为了更好地理解上述的方法，下面结合一实例进行举例说明。请参见图3a至图3f，该实例以工程结构为吊车梁30为例。该吊车梁30包括上翼缘板31、下翼缘板32、以及连接在上翼缘板31和下翼缘板32之间的腹板33。其中：

如图3a所示，下翼缘板32在腹板33的一侧存在易开裂区域300，该易开裂区域300可以被确定为上述方法的S11和S12中提及的目标检测区域，并且，通过预估分析，能够预判出目标检测区域300中可能出现的裂纹c(由于此处提及的裂纹c仅仅是一种预测结果，因而在图3a中以虚线表示该裂纹c)的走向。

如图3b所示，当确定了目标检测区域300之后，通过上述步骤S11和S12，可以对目标检测区域300进行表面处理、并形成形成绝缘基层41。

如图3c所示，通过上述步骤S13，可以在图3b中示出的绝缘基层41的表面固定接线端子50。

如图3d所示，通过上述步骤S14，可以在图3b和图3c中示出的绝缘基层41的表面形成与图3c中示出的接线端子50电接触的导电膜42，绝缘基层41由于被导电膜42覆盖42而未在图3d中标示。

如图3e所示，通过上述步骤S15，可以将图3d中示出的导电膜形42成为与接线端子50电连接的格栅形状，该从而得到包含栅条400的导电格栅40。

如图3f所示，通过上述步骤S16，可以在形成为格栅形状的导电膜(即导电隔栅40)的表面覆盖绝缘外层42。

如上可见，导电格栅40可以通过导电涂膜工艺而被现场布设在吊车梁30的目标检测区域300中。并且，导电格栅40覆盖目标检测区域300的完整区域，并且，导电格栅40的栅条400与预估的裂纹c走向垂直。

另外，从图4中还可以看出，具有两组电极触点50a和50b的接线端子50与导电格栅40部分地重叠，并以此实现与导电格栅40的导电膜之间的电连接。该接线端子50用于通过两组电极触点50a和50b电连接测量仪60。当裂纹c出现在目标检测区域300中时，测量仪60可以获取到导电格栅200的电阻值变化曲线，以便于及时发现疲劳裂纹、并有助于实施开裂损坏预警措施，进而有助于减少工程结构坍塌失效的事故。

可见，利用该实施例中的上述方法，可以对工程结构表面的疲劳裂纹实施检测，该检测过程请参见图5：

S51，预估工程结构的易开裂区域、并将预估的易开裂区域确定为目标检测区域。

本步骤的预估可以通过仿真计算和/或历史经验分析予以实现，其中，历史经验可以是依据同类型工程结构的开裂历史记录。

当通过仿真计算实现对易开裂区域的预估时，预估的易开裂区域可以包括高应力幅区域和/或应力幅集中区域，其中，高应力区域可以是指仿真应力高于预设阈值的区域，而应力幅集中区域则可以是指仿真应力幅的分布密度高于预设阈值的区域。

当依据同类型工程结构的开裂历史记录实现对易开裂区域的预估时，易开裂区域可以包括同类型工程结构发生开裂的同位置区域。

S52，在目标检测区域的表面布设导电格栅。

本步骤，可以具体包括如图1或图2所示流程中的各步骤。

S53，当导电格栅在工程结构使用过程中的电阻值异常变化时，对工程结构实施开裂损坏预警措施。

实际应用中，若导电格栅所在的目标检测区域无疲劳裂纹，则电阻值的变化曲线可能呈近似直线的形状；若导电格栅所在的目标检测区域出现疲劳裂纹，则由于导电格栅会随着疲劳裂纹的反复开合而反复伸缩，因而其电阻值的变化曲线会近似地呈上下波动的波浪状。并且，电阻值的变化曲线既可以由电阻值本身表示，也可以由电流值或电压值替代表示。

例如，本步骤所述的电阻值异常变化可以包括突变和/或断路。其中，电阻值的突变可能是由于疲劳裂纹的开合幅度过大，导致导电格栅的电阻值波动范围过大；而断路则是指疲劳裂纹张开的幅度超过导电格栅的承受能力被拉断，即，电阻值变为无穷大。此处列举的这两种异常变化，可能只出现突变、而不出现断路，或者，也可能是先发生突变、后发生断路，再或者，还可能是未经过突变而直接发生断路。

另外，本步骤所述的开裂损坏预警措施，可以包括现场核查、现场修复等措施。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种在工程结构表面布设导电格栅的方法，其特征在于，该方法包括：

对所述工程结构表面的目标检测区域进行表面处理；

在所述目标检测区域形成绝缘基层；

在所述绝缘基层的表面固定接线端子；

在所述绝缘基层的表面形成与所述接线端子电接触的导电膜；

将所述导电膜形成为与所述接线端子电连接的格栅形状；

在形成为所述格栅形状的所述导电膜的表面覆盖绝缘外层。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面处理包括：表面打磨、以及表面杂质清理。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述表面处理进一步包括：表面修平。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述绝缘基层和所述绝缘外层中的至少一个通过刷涂绝缘漆形成。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接线端子通过粘接方式固定于所述绝缘基层的表面。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接线端子部分或全部位于所述绝缘基层的表面，所述导电膜覆盖所述接线端子位于所述绝缘基层表面的部分。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导电膜通过喷涂导电漆形成。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述导电膜形成为与所述接线端子电连接的格栅形状包括：

在所述导电膜的表面绘制格栅图案，所述格栅图案延及至所述接线端子、并且所述格栅图案的栅条排布方向与预估的裂纹方向相交；

根据所述格栅图案雕琢所述导电膜。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法在形成所述绝缘外层之前，进一步包括：检验所述格栅形状的所述导电膜与所述接线端子的导电性能。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法在形成所述绝缘外层之后，进一步包括：在所述绝缘外层的表面覆盖物理保护层。