CN112304479A - 一种在役拉杆轴力测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在役拉杆轴力测量方法，包括以下步骤：将长度为L0的拉杆两端通过销接装置分别与结构件及悬吊设备连接，将夹持加载装置夹持于拉杆中的AB杆段，在夹持加载装置作用下，A点及B点处拉杆的转角为零，且沿轴线方向的线位移为零；同时通过夹持加载装置在AB杆段的中点O处加载横向载荷，通过位移传感器及力传感器采集O点处拉杆的挠度w(0)及横向加载力P；根据采集到的O点处拉杆的挠度w(0)及横向加载力P计算拉杆的轴力P0，该方法能够在不卸载条件下对在役拉杆轴力进行精确测量。

Description

一种在役拉杆轴力测量方法
技术领域
本发明属于杆件轴力测量技术领域，涉及一种在役拉杆轴力测量方法。
背景技术
拉杆是工程中最为常见的受力结构，广泛应用于各悬吊系统中。重要设备如电站汽水管道、石油化工管道等悬吊时，往往对其吊挂力(拉杆轴力)有严苛的要求，当实际吊挂力(拉杆轴力)与设计值偏差较大时，会造成设备受力异常、拉杆超载断裂等问题的发生，因此准确地测量拉杆轴力具有较大的工程意义。传统的拉杆轴力测量方法，如应变片测量法、传感器串联法等均需对拉杆进行卸载-加载操作，无法直接获取拉杆绝对轴力值，应用局限性较大。因此需要一种新的拉杆轴力量方法，以实现在不卸载条件下对在役拉杆轴力进行精确测量。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种在役拉杆轴力测量方法，该方法能够在不卸载条件下对在役拉杆轴力进行精确测量。
为达到上述目的，本发明所述的在役拉杆轴力测量方法包括以下步骤：
将长度为L0的拉杆两端通过销接装置分别与结构件及悬吊设备连接，将夹持加载装置夹持于拉杆中的AB杆段，在夹持加载装置作用下，A点及B点处拉杆的转角为零，且沿轴线方向的线位移为零；同时通过夹持加载装置在AB杆段的中点O处加载横向载荷，通过位移传感器及力传感器采集O点处拉杆的挠度w(0)及横向加载力P；
根据采集到的O点处拉杆的挠度w(0)及横向加载力P计算拉杆的轴力P0。
根据采集到的O点处拉杆的挠度w(0)及横向加载力P计算拉杆轴力P0的具体操作为：
通过对OB杆段进行弯矩平衡分析得：
Figure BDA0002743118390000021
其中：
Figure BDA0002743118390000022
故有：
Figure BDA0002743118390000023
求解上式，得：
Figure BDA0002743118390000024
其中，MA、C1、C2均为常数；
由于A点及B点处为固支约束，且A点与B点关于O点对称，则有边界条件为：
Figure BDA0002743118390000025
得：
Figure BDA0002743118390000031
Figure BDA0002743118390000032
Figure BDA0002743118390000033
令：
Figure BDA0002743118390000034
则OB杆段的挠曲线方程表达为：
Figure BDA0002743118390000035
在横向力P的加载下，中点O处的挠度值为：
Figure BDA0002743118390000036
在加载过程中，O点处拉杆挠度w(0)及横向加载力P通过位移传感器、力传感器获取，对于给定的w(0)及P可求得k的精确解，根据k值得拉杆的轴力P0为：
P0＝k2EI。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的在役拉杆轴力测量方法在具体操作时，只需将拉杆两端通过销接装置分别与结构件及悬吊设备连接，再将夹持加载装置夹持于拉杆中的AB杆段，通过夹持加载装置在AB杆段的中点O处加载横向载荷，通过位移传感器及力传感器采集O点处拉杆的挠度w(0)及横向加载力P，最后依此计算拉杆的轴力，在测量过程无需进行卸载-加载操作，能够实现在役状态下的拉杆轴力测量。
附图说明
图1为本发明中拉杆轴力的测量原理图；
图2为本发明中固支段简化受力模型图；
图3为本发明中固支段受力分析示意图。
其中，1为销接装置、2为夹持加载装置、3为位移传感器、4为力传感器、5为拉杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的在役拉杆轴力测量方法包括以下步骤：
将长度为L0的拉杆5两端通过销接装置1分别与结构件及悬吊设备连接，在设备重力作用下拉杆5仅沿轴线方向受到力的作用，将夹持加载装置2夹持于拉杆5中的AB杆段，在夹持加载装置2作用下，A点及B点处拉杆5的转角为零，且沿轴线方向的线位移为零，即A点及B点处为固支约束；同时通过夹持加载装置2在AB杆段的中点O处加载横向载荷，通过位移传感器3及力传感器4采集O点处拉杆5的挠度w(0)及横向加载力P。
参考图2，AB杆段在外部作用力、边界条件及几何结构上均关于中点O对称，因此对OB杆段进行受力分析。
参考图3，通过对OB杆段进行弯矩平衡分析得：
Figure BDA0002743118390000041
其中：
Figure BDA0002743118390000051
故有：
Figure BDA0002743118390000052
求解上述常系数非齐次线性微分方程，得：
Figure BDA0002743118390000053
其中，MA、C1、C2均为常数；
由于A点及B点处为固支约束，且A点与B点关于O点对称，则有边界条件为：
Figure BDA0002743118390000054
得：
Figure BDA0002743118390000055
Figure BDA0002743118390000056
Figure BDA0002743118390000057
令：
Figure BDA0002743118390000058
则OB杆段的挠曲线方程表达为：
Figure BDA0002743118390000061
在横向力P的加载下，中点O处的挠度值为：
Figure BDA0002743118390000062
在加载过程中，O点处拉杆5挠度w(0)及横向加载力P通过位移传感器3、力传感器4获取，对于给定的w(0)及P可求得k的精确解，根据k值得拉杆5轴力P0为：
P0＝k2EI。

Claims (2)

1.一种在役拉杆轴力测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
将长度为L0的拉杆(5)两端通过销接装置(1)分别与结构件及悬吊设备连接，将夹持加载装置(2)夹持于拉杆(5)中的AB杆段，在夹持加载装置(2)作用下，A点及B点处拉杆(5)的转角为零，且沿轴线方向的线位移为零；同时通过夹持加载装置(2)在AB杆段的中点O处加载横向载荷，通过位移传感器(3)及力传感器(4)采集O点处拉杆(5)的挠度w(0)及横向加载力P；
根据采集到的O点处拉杆(5)的挠度w(0)及横向加载力P计算拉杆(5)的轴力P0。
2.根据权利要求1所述的在役拉杆轴力测量方法，其特征在于，根据采集到的O点处拉杆(5)的挠度w(0)及横向加载力P计算拉杆(5)轴力P0的具体操作为：
通过对OB杆段进行弯矩平衡分析得：
Figure FDA0002743118380000011
其中：
Figure FDA0002743118380000012
故有：
Figure FDA0002743118380000013
求解上式，得：
Figure FDA0002743118380000014
其中，MA、C1、C2均为常数；
由于A点及B点处为固支约束，且A点与B点关于O点对称，则有边界条件为：
Figure FDA0002743118380000021
得：
Figure FDA0002743118380000022
Figure FDA0002743118380000023
Figure FDA0002743118380000024
令：
Figure FDA0002743118380000025
则OB杆段的挠曲线方程表达为：
Figure FDA0002743118380000026
在横向力P的加载下，中点O处的挠度值为：
Figure FDA0002743118380000027
在加载过程中，O点处拉杆(5)挠度w(0)及横向加载力P通过位移传感器(3)、力传感器(4)获取，对于给定的w(0)及P可求得k的精确解，根据k值得拉杆(5)的轴力P0为：
P0＝k2EI。
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