CN113916291B - 一种蒸压加气混凝土板结构性能检验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蒸压加气混凝土板结构性能检验装置及方法，装置包括：主体机架及分别与主体机架连接的加载装置、跨距调节装置，跨距调节装置上设有负荷传感器、上变形测量装置、下变形测量装置及绝对值位移传感器；方法包括：S1，根据样品尺寸得到样品跨距，通过绝对值位移传感器，获取同步带连接座所需行走的位移绝对值及正负号，通过水平伺服电机，驱动跨距调节同步带轮转动的圈数及方向，从而调整滑动支座之间的跨距；S2，将样品摆放在滑动支座上，通过负荷传感器，获取样品重量后，将重力值作为初始值；S3，通过加载装置对样品加载力，并测量其形变；S4，输出检测结果。
Description
技术领域
本发明涉及板材检测技术领域，尤其是涉及墙体屋面用板材产品结构性能检测装置及方法。
背景技术
当前，伴随装配式建筑的普及推广和建筑部品化的不断推进，墙体屋面用建筑材料逐步进入“大”时代，板材应用特别是蒸压加气混凝土板产品的应用越来越广泛，因而针对该类产品质量的检测和生产工艺的控制成为行业管理工作的重中之重。
现有的蒸压加气混凝土板结构性能的检测遵循GB/T15762标准，然而新旧两版标准均未对结构性能检测所用装置做明确规定，无统一验算及校验核查标准。现有测试方法笼统描述的检测设备不便对样品进行称重。另一方面考虑到产品本身的自然曲度和普遍较好的抗弯性，现有测试方法笼统描述的检测设备均存在不便应对蒸压加气混凝土板产品进行侧向位置限位夹持问题，导致在进行荷载施压过程中，样品常常发生侧向位移，严重影响检测的精准度和成功率。此外，现有标准相应测试方法所描述的检测设备在实际检测过程中不便适应日益丰富的产品规格，往往需要通过不断增减外设装置以满足检测要求，存在较大的操作难度和安全隐患，严重拖慢实验进度。再者当前标准相应测试方法对产品检测过程中试样上部检测组件(加压板、滚筒、横梁等)采用堆砌叠加并称重换算的简单形式，费时费力效率低下且易产生计算误差。因此，确需对上述问题进行有效的改进及优化。目前市场上关于蒸压加气混凝土板检测的设备多为相关生产企业或检测公司自制的、较为简单的测试设备。远远不能满足大批量、多功能的检验要求。
全闭环控制系统是在系统运动执行部件上直接装有信号检测装置，将检测到的实际信号反馈到比较器中，与输入的原指令进行比较，用比较后的差值控制移动部件作为补充信号，直到差值消除时才停止移动，达到精确定位的控制系统。全闭环系统有较好的控制精度和稳定性。
伺服控制是试验测控系统设计的关键环节，伺服控制的目的是为了在检测过程中获得良好的的应力速率、应变速率、位移速率以及定载荷、定应变、定位移等等。传统的载荷加载控制是应用杠杆原理，通过手动的方式实现对试样的加载。这种控制方法和试验人员的主观因素关系密切，而且控制的精度依赖与杠杆系统的精度。在技术上已成熟的试验测控系统上，广泛应用了电液控制系统、分级比例控制、直流伺服控制、锁相—自适应控制、PID控制、动态响应自适应控制等等。采用何种控制方式是和试验设备的种类、试样的类型、试验的目标、驱动部件类型、加载方式、控制精度要求等相关的，但是最终都要满足相应的材料试样国家标准的要求，特别是应力速率和应变速率要求。
设备上所使用的PID控制是应用非常广泛的一种控制方法，在液压和电控的实验设备系统中都有很好的控制表现。目前普遍使用的是增量式PID控制，为了获取更加优良的控制性能，一般会做适当的调整，如改造成比例积分适时调整的PID控制等。
试验测控系统包含软件部分和硬件部分，主要有：载荷加载子系统、运动控制自系统、物理量测量子系统、人机交互子系统和数据分析及报表处理子系统构成。
目前广泛应用的测试系统主要是数字控制系统，而且微机是系统的核心。根据应用领域的不同，可以选择不同的系统配置。主要有：单片机为控制核心的系统、专用总线模块控制系统和以PC机或工业控制计算机为核心的系统。
基于PC机或工控机的测试系统有很多优点：运算速度快、开发平台多种多样、可移植性好、性能稳定、扩展方便、硬件资源丰富和开发难度较小等等，这些优点对于材料试验设备开发而言是非常需要的，材料试验过程中，需要同时执行数据采集、运动控制和状态监控任务，数据交换负担很重，实时性要求高，数据处理能力要求很强。综合这些特征选定系统整体方案：以PC机或工控机为核心实现检测和控制。
如何通过伺服控制，针对不同规格的蒸压加气混凝土板，高效、精确的进行测量、换算，是个亟待解决的问题。
发明内容
为解决现有技术的不足，实现不同规格的蒸压加气混凝土板，高效、精确的进行测量、换算的目的，本发明采用如下的技术方案：
一种蒸压加气混凝土板结构性能检验装置，包括：主体机架及分别与主体机架连接的加载装置、跨距调节装置，跨距调节装置上，设有负荷传感器、上变形测量装置、下变形测量装置及绝对值位移传感器；
加载装置包括：上连接板、丝杠导柱、垂直加载丝杠、丝母、上加载横梁、上加载支座、垂直伺服电机、上加载同步带轮和上加载同步带，垂直伺服电机与上加载同步带轮连接，通过上加载同步带，驱动丝母旋转，使套设在丝母中的垂直加载丝杠，随丝母旋转而上下移动，与垂直加载丝杠连接的上连接板，通过丝杠导柱，带动上加载横梁上下运动，上加载横梁底部设置上加载支座；下挂式的加载装置，能够大大减少上加载横梁与台面等部件的自重对检测数据的影响，彻底规避未加载测试前，由于检测副设备自身配重，导致样品形变。
上加载横梁底部两侧设置跨距可调的上加载支座，上加载支座的跨距中点与下测量装置对应，可调的上加载支座，适用于不同尺寸的样品在不同检测标准中，对上加载力的加载位置的要求，跨距中心与下测量装置对应，保证样品上加载力对称分布在样品中心的两侧，有利于获取更准确的样品下表面变形数据和对称的两侧上表面变形数据。
丝杠导柱通过台面与上加载横梁连接，台面为T形槽板，与上加载横梁顶部的横向凹槽，通过纵向设置的定位销连接。一方面，受作为样品的蒸压加气混凝土板不平整度的影响，为使样品两端受力均匀，利用定位销连接，使上、下连接部件之间保留间隙，从而在上加载横梁施力时，可自适应的针对样品表面的平整度进行均匀施力；另一方面，在调整上加载支座跨距时，整个上加载横梁容易造成位移或偏转，从而易对测量人员造成伤害，如果没有正确归位，也可能造成测量误差，通过纵向的定位销连接，在便于调整跨距的同时，避免造成上加载横梁的偏转，及测试人员的受伤。
垂直伺服电机与上加载同步带轮之间，设有上加载同步带减速装置，所述水平伺服电机与跨距调节同步带轮之间，设有跨距调节同步带减速装置，用于降低转速、增大扭矩和降低负载/电机的转动惯量比。
上加载支座为铰支座，所述滑动支座为滑动铰支座，由于样品上、下表面可能存在的不平整，采用铰支座能够使接触面受力均匀。
上加载同步带为上加载同步齿形带，上加载同步带轮为上加载同步齿形带轮，所述跨距调节同步带为跨距调节同步齿形带，跨距调节同步带轮为跨距调节同步齿形带轮，带的内周制成齿形，使其与齿形带轮啮合，使带与带轮间没有相对滑动，从而保证了同步传动，传动比恒定。
跨距调节装置包括：水平伺服电机、跨距调节同步带、跨距调节同步带轮、水平支撑架、同步带连接座、滑动支座，同步带连接座两侧分别设有同步带同位固定板和同步带过渡板，同步带连接座上设有对位柱，滑动支座底部设有对位孔，水平支撑架两端设置的跨距调节同步带轮，在水平伺服电机的驱动下，通过跨距调节同步带，带动两组同步带连接座移动，其中一组的同步带同位固定板，与一侧的跨距调节同步带固定连接，同步带过渡板与另一侧的跨距调节同步带滑动连接，另一组与两侧跨距调节同步带的连接方式相反，跨距调节装置上设有测量同步带连接座位移的绝对值位移传感器，同步带连接座上设有的负荷传感器，用于测量滑动支座传递的加载力，对位柱通过配合设置的对位孔，使同步带连接座带动滑动支座运动，同时限定负荷传感器与滑动支座在水平方向上的位置关系，滑动支座上设有上变形测量装置，用于测量样品上表面的变形量，两组同步带连接座上的滑动支座形成跨距，跨距中点对应的水平支撑架上，设有下变形测量装置，用于测量样品下表面的变形量。
通过一根同步带便能实现两端跨距的同时调整，相较于现有的一端固定，另一端活动的跨距调节装置，提高了效率；下变形测量装置设置在跨距中点，保证了下变形测量始终在样品的底部中央；同步带连接座上设置的负荷传感器，能分别完成样品称重和加载力测量的任务，大大降低了操作者的测量不准确性和频繁搬运样品的劳动强度；在垂直方向上，对位孔虚套在对位柱上，并不加载向下的力，仅用于限定水平方向上的位置关系，从而避免同步带连接座上的负荷传感器与滑动支座分离，同时，使同步带连接座能通过对位柱，带动滑动支座移动；对于加载力，是通过滑动支座底部与负荷传感器的顶部接触来传递的。
水平支撑架两端设置跨距调节同步带轮组，通过跨距调节同步带连接，即一根跨距调节同步带套设在4个以上跨距调节同步带轮上，从而扩展两侧跨距调节同步带的间距，使同步带连接座及其上的滑动支座运行更为稳定，适用于不同宽度的样品。
同步带连接座为凹形结构，凹槽内设置负荷传感器，同步带连接座底部设置直线滑轨，水平支撑架配合设置直线滑条，凹形结构能够节省空间、缩小装置的体积，同时为负荷传感器及对位柱提供足够的空间；滑轨与滑条的配合，有助于减小同步带连接座滑动的阻力，节约能耗，减小对跨距调节同步带的拉力，防止变形，避免同步带连接座的异位造成的变形测量误差及绝对值位移测量误差。
负荷传感器顶部为球面支柱，球面与滑动支座底部接触，使受力均匀，杜绝测量过程中样品形变点测量不准确的现象。
上变形测量装置为数显百分表。
下变形测量装置包括：球面连接板、导柱连接板、导柱滑套、气弹簧、导柱、变形测量传感器和导柱连接底板，导柱连接板顶部设有球面连接板，侧面挂耳上设有导柱滑套，导柱滑套与设置在导柱连接底板上的导柱滑动连接，导柱连接板与导柱连接底板之间还设有气弹簧，导柱连接底板上设有变形测量传感器，变形测量传感器的自卷钢丝绳，一端与导柱连接板连接，另一端自卷于变形测量传感器内，并始终保持拉直状态，当样品形变时，气弹簧收缩，自卷钢丝绳自卷入变形测量传感器，变形测量传感器根据自卷的长度获取变形量；球面连接板顶部为半球面，由于传统的百分表通过一根测量针进行测量，在样品表面可能会因受力不均而导致测量针倾斜，最终影响测量结果，而球面与样品底面接触时，受力较为均匀，避免了因受力不均导致的测量误差。
一种蒸压加气混凝土板结构性能检验方法，包括如下步骤：
S1，根据样品尺寸得到样品跨距，通过绝对值位移传感器，获取同步带连接座自跨距中点至当前位置的已有位移，将样品跨距的一半减去已有位移，得到所需行走的位移，根据所需行走的位移绝对值及正负号，通过水平伺服电机，驱动跨距调节同步带轮转动的圈数及方向，从而调整滑动支座之间的跨距；
S2，将样品摆放在滑动支座上，通过负荷传感器，获取样品重量后，将重力值作为初始值，以便后续加载力的测量，在获取样品重量时，需减去滑动支座的重量；
S3，通过加载装置对样品加载力，并测量样品形变，包括如下步骤：
S3.1，驱动垂直伺服电机，通过上加载支座，向样品加载力；
S3.2，上变形测量装置测量样品上表面两端的形变，下变形测量装置测量样品下表面中间的形变，直至样品上、下表面任意一点的形变，达到测试标准要求的样品最大形变或者加载力达到最大试验力，以符合蒸压加气混凝土板测量标准要求，提高检测精度；
观察样品下部是否出现开裂，当未出现裂纹时，返回S3.1，为符合蒸压加气混凝土板结构性能试验方法的要求，通过变形测量，控制加载力的加载速度，使样品保持0.05mm/s左右的匀速形变，否则，停止加载，并将当前加载力作为样品初裂时的集中力荷载实测值计算样品的初裂纹荷载实测值：
其中，lo表示样品两侧支点之间的长度，b表示样品宽度。
通常初裂纹荷载实测值在计算时，还包括上加载横梁、上加载支座等结构自身的重量W，由于本发明采用下挂式的加载装置，并未产生加载装置本身的重量W，因此简化了载荷计算，提高了计算的效率。
观察样品下部开裂程度，当未达到破坏标志时，返回3.1，为符合蒸压加气混凝土板结构性能试验方法的要求，通过变形测量，控制加载力的加载速度，使样品保持0.05mm/s左右的匀速形变，否则，停止加载，并将当前加载力作为样品破坏时集中力荷载实测值计算样品达到破坏时的破坏荷载实测值：
其中，lo表示样品两侧支点之间的长度，b表示样品宽度。
通常破坏荷载实测值在计算时，还包括上加载横梁、上加载支座等结构自身的重量W，由于本发明采用下挂式的加载装置，并未产生加载装置本身的重量W，因此简化了载荷计算，提高了计算的效率。
破坏标志包括：对于受弯样品，在受拉主筋的最大裂缝宽度达到1.5mm或挠度达到跨度的1/50时为破坏标志，和/或受压处样品破坏，和/或受拉主筋拉断；对于受弯样品的受剪，受弯样品腹部斜裂缝达到1.5mm，和/或斜裂缝末端受压区样品剪压破坏，和/或沿斜截面样品斜压破坏，和/或受拉主筋在端部滑脱，和/或锚固破坏。
S4，输出检测结果。
由于蒸压加气混凝土板一般体积较大，重量较重，频繁的搬运、挪动容易损换，因此利用本方法的检测装置，能够对样品进行一次性、一体化的测量。
本发明的优势和有益效果在于：
本发明的加载装置，能够大大减少上加载横梁与台面等部件的自重对检测数据的影响，彻底规避未加载测试前，由于检测副设备自身配重，导致样品形变；本发明的跨距调节装置，相较于现有的一端固定，另一端活动的跨距调节装置，提高了跨距调节的效率，保证了下变形测量点始终在样品的底部中央，能够一次性完成样品称重、加载力测量、变形测量，并通过传感器相互配合，在得到实验数据的同时，大大降低了操作者的测量不准确性和频繁搬运样品的劳动强度，提高了测量的效率。
附图说明
图1是本发明的装置结构示意图。
图2是本发明中加载装置的部分结构透视图。
图3是本发明中T形槽板与定位销的结构示意图。
图4是本发明中跨距调节装置部分结构示意图。
图5是本发明中对位柱与对位孔的结构透视图。
图6是本发明中绝对值位移传感器安装位置示意图。
图7是本发明中下变形测量装置安装位置示意图。
图8是本发明中下变形测量装置结构示意图。
图中：1、跨距调节装置，1-1、水平伺服电机，1-2、跨距调节同步齿形带减速装置，1-3、跨距调节同步齿形带，1-4、同步齿形带轮固定架，1-5、跨距调节同步齿形带轮，1-6、水平支撑架，1-7、同步带同位固定板，1-8、同步带连接座，1-9、同步带过渡板，1-10、滑动铰支座，1-11、对位孔，1-12、对位柱，1-13、同步带涨紧机构钣金，2、下变形测量装置，2-1、球面连接板，2-2、导柱连接板，2-3、导柱滑套，2-4、气弹簧，2-5、导柱，2-6、变形测量传感器，2-7、导柱连接底板，3、数显百分表，4、样品，5、加载装置，5-1、铰支座，5-2、上加载横梁，5-3、上连接板，5-4、丝杠导柱，5-5、垂直加载丝杠，5-6、丝母，5-7、台面，5-8、垂直伺服电机，5-9、上加载同步齿形带减速装置，5-10、上加载同步齿形带轮，5-11、上加载同步齿形带，5-12、定位销，6、主体机架，7、负荷传感器，7-1、球面支柱，8、绝对值位移传感器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
如图1、4、6所示，一种蒸压加气混凝土板结构性能检验装置，包括：主体机架6及分别与主体机架6连接的加载装置5、跨距调节装置1，跨距调节装置1上设有高精度负荷传感器7和变形测量装置。
主体机架6呈C形结构，底部设有底座。
如图2所示，加载装置5包括：上连接板5-3、两根丝杠导柱5-4、垂直加载丝杠5-5、丝母5-6、台面5-7、上加载横梁5-2、垂直伺服电机5-8、上加载同步齿形带减速装置5-9(行星减速机)、上加载同步齿形带轮5-10、上加载同步齿形带5-11和两个可调节的铰支座5-1。
主体机架6上安装有垂直伺服电机5-8，垂直伺服电机5-8的驱动轴连接上加载同步齿形带减速装置5-9，上加载同步齿形带减速装置5-9输出轴上，安装有上加载同步齿形带轮5-10，上加载同步齿形带轮5-10与丝母5-6之间，通过套设的上加载同步齿形带5-11连接，丝母5-6与垂直加载丝杠5-5的一端连接，上连接板5-3分别与垂直加载丝杠5-5的另一端和两根丝杠导柱5-4连接，丝杠导柱5-4通过台面5-7与上加载横梁5-2连接，上加载横梁5-2底部两侧设有铰支座5-1，可沿上加载横梁5-2滑动调节。
如图3所示，台面5-7为T形槽板，与上加载横梁5-2顶部的横向凹槽，通过纵向设置的定位销5-12连接，一方面，受作为样品4的蒸压加气混凝土板不平整度的影响，为使样品4两端受力均匀，利用定位销5-12连接，使上下连接部件之间保留间隙，从而在上加载横梁5-2施力时，可自适应的针对样品表面的平整度进行均匀施力；另一方面，上加载横梁5-2底部两端分别装有铰支座5-1，且铰支座5-1之间的跨距可调，在调整铰支座跨距时，整个上加载横梁5-2容易造成位移或偏转，从而对测试人员的伤害，没有正确的归位，也可能造成检测误差，通过纵向的定位销5-12连接，可以在兼顾调整便利的同时，避免因调整跨距造成上加载横梁5-2的偏转及对测试人员的伤害。
通过C形结构设计的主体机架6，以及悬挂设计的加载装置5，能够大大减少上加载横梁5-2与台面5-7等部件的自重对检测数据的影响，彻底规避未加载测试前，由于检测副设备自身配重便导致样品4形变的可能。
如图4-6所示，跨距调节装置1包括：水平伺服电机1-1、跨距调节同步齿形带减速装置1-2(行星减速机)、跨距调节同步齿形带1-3、同步齿形带轮固定架1-4、跨距调节同步齿形带轮1-5、水平支撑架1-6、同步带同位固定板1-7、凹形的同步带连接座1-8、同步带过渡板1-9、滑动铰支座1-10。跨距调节装置1可根据样品4的长度调整相应跨距，并带有变形测量装置和样品称重功能，大大降低了操作者测量不准确频繁搬运样品劳动强度。底座、台面5-7均采用框架结构，组件拆卸便利，安全可靠。
主体机架6的底座与水平支撑架1-6固定连接，水平支撑架1-6两端安装有同步带轮固定架，固定架内设有跨距调节同步齿形带轮1-5，两端的带轮之间，通过套设跨距调节同步齿形带1-3连接，为了扩展两根同步齿形带之间的宽度，在两端增加一对带轮，形成带轮组(即一根同步齿形带套设在4个同步齿形带上)，同步带连接座1-8底部设有直线滑轨，与水平支撑架1-6上表面设置的直线滑条滑动连接，同步带连接座1-8的一侧的同步带同位固定板1-7，与带轮组一侧的同步齿形带固定连接，同步带连接座1-8另一侧的同步带过渡板1-9，与带轮组另一侧的同步齿形带滑动连接，且同步齿形带上设有左右两个同步带连接座，左右同步带连接座的两侧与同步齿形带的连接方式相反，即另一个同步带连接座一侧的同步带过渡板，与带轮组一侧的同步齿形带滑动连接，另一个同步带连接座另一侧的同步带同位固定板，与带轮组另一侧的同步齿形带固定连接。
同步带连接座1-8的凹槽内，设有高精度负荷传感器7，高精度负荷传感器7两侧设有对位柱1-12，滑动铰支座1-10底部设有对位孔1-11，套设在对位柱1-12上，用于限定同步带连接座1-8与滑动铰支座1-10在水平方向上的位置关系，同步带连接座1-8通过对位柱1-12带动滑动铰支座1-10运动，在垂直方向上，滑动铰支座1-10的底部与高精度负荷传感器7顶部接触，传感器顶部为球面支柱7-1，球面与滑动铰支座1-10接触，使受力均匀，杜绝测量过程中样品形变点测量不准确的现象。
在水平支撑架1-6的同步齿形带轮固定架1-4，与同步带连接座1-8之间，设有绝对值位移传感器8，或者在水平支撑架1-6另一端的同步带涨紧机构钣金1-13，与另一端的同步带连接座1-8之间，设置绝对值位移传感器8，绝对值位移传感器8的自卷钢丝绳与另一端的同步带连接座连接。采用绝对值位移传感器8，在校准后，不论断电、开关机都不影响当前位置的记忆和恢复，且有利精确计算位移示值。
如图4所示，数显百分表3，通过架设在滑动铰支座1-10上的横杆，固定在样品4上表面的两端，用于检测加载时样品4上表面的变形。
如图7、8所示，下变形测量装置2包括：球面连接板2-1、导柱连接板2-2、导柱滑套2-3、气弹簧2-4、导柱2-5、高精度变形测量传感器2-6和导柱连接底板2-7。
球面连接板2-1顶部为半球面，由于传统的百分表通过一根测量针进行测量，在样品4表面可能会因受力不均而导致测量针倾斜，最终影响测量结果，而球面与样品底面接触时，受力较为均匀，避免了因受力不均导致的测量误差。
高精度变形测量传感器2-6，采用拉线位移传感器，分为2个部分，机械部分和电子部分，电子部分可以安装BEN编码器(传感器)，自卷钢丝绳由自卷弹簧始终收紧，并紧绕在多圈测量轮上，每圈行程相同，因此在整个测量范围内均为线性测量，多圈测量轮、卷簧轮，与传感器同轴联动，将其连接误差降至最小，将自卷钢丝绳的直线位移，转换成旋转量的测量，此外，由于与被测物体软性连接，所以抗震动性能优越，安装简便，能适应恶劣环境。
球面连接板2-1与样品4接触，导柱连接板2-2与导柱连接底板2-7之间设有4个气弹簧2-4，气弹簧2-4的压力总负荷为6.3Kg，4根气弹簧2-4，适用于目前蒸压加气混凝土板结构强度测试的要求，导柱连接底板2-7上设有高精度变形测量传感器2-6，高精度变形测量传感器2-6的自卷钢丝绳与导柱连接板2-2连接，并对自卷钢丝绳有一向下的拉力，使钢丝绳始终处于拉直状态，导柱连接板2-2两侧设有导柱滑套2-3，导柱滑套2-3内配合设置有可滑动的导柱2-5，有助于避免因下变形测量装置2在水平方向上的异位或抖动，对变形测量造成的影响，导柱2-5底部与导柱连接底板2-7固定连接，导柱连接底板2-7设置在跨距调节装置1上，且位于两个同步带连接座形成的跨距中央，无论两个同步带连接座如何移动，摆放样品4后，变形测量装置始终在样品4的底部中央，提高了测量的效率和精度。
一种蒸压加气混凝土板结构性能检验方法，包括如下步骤：
步骤一，根据样品尺寸，调整跨距调节装置1。
根据样品长度，在计算机软件中输入样品跨距，计算所需行走的位移(因绝对值位移传感器8获取的位移无论增加或减少，计算机中始终保持一个已有位移数据，当输入样品跨距时，计算机自动运算所需行走的位移数据，即：所需行走的位移＝样品跨距-已有位移数据，所述已有位移数据，是同步带连接座1-8自跨距中点向两端移动距离的两倍)，根据所需行走的位移和方向(正负值)，计算机软件发出的指令，驱动水平伺服电机1-1旋转，在跨距调节同步齿形带减速装置1-2的作用下，依次带动跨距调节同步齿形带轮1-5、跨距调节同步齿形带1-3，使左右两个同步带连接座能够同时相对于两端的同步齿形带轮靠近或远离(也相对于中间的下变形测量装置2远离或靠近)，从而调节跨距，相较于现有的一端固定，另一端活动的调节装置，调节效率更高。计算机软件通过绝对值位移传感器8，实时获取同步带连接座1-8行走的位移，同时输出指令，控制水平伺服电机1-1继续驱动跨距调节同步齿形带轮1-5转动，直至移动至样品跨距要求的位置。
步骤二，将样品4摆放在跨距调节装置1上，通过高精度负荷传感器7，获取样品重量。
将样品4放置在左右跨距调节支座上，通过两只高精度负荷传感器得到形变信号，转换成模拟量信号，发送至计算机，计算机软件计算并显示样品测得的重量。
然后，将此时软件得到的力值清零，即将此时获得的样品4的重量，作为初始值，设为0。由于现有测量方法需要测得上加载横梁5-2、铰支座5-1等部件的重量，并在总负荷下去除，来计算加载力，为简化样品承载负荷计算累计误差的影响，将垂直加载力的测试和控制，也放在两个高精度负荷传感器上，因此，软件在测得样品重量后，需重新清零，以便后续加载力的测量。
步骤三，加载力并进行变形测量，包括如下步骤：
步骤3.1，运行加载装置5，向样品4加载力。
根据计算机软件发出的指令，驱动垂直伺服电机5-8转动，垂直伺服电机5-8与上加载同步齿形带减速装置5-9为一体化运作，由垂直伺服电机5-8作为主施力源，在上加载同步齿形带减速装置5-9的作用下，依次驱动上加载同步齿形带轮5-10、上加载同步齿形带5-11，将力传递至丝母5-6，使丝母5-6旋转，丝母5-6带动垂直加载丝杠5-5，通过上连接板5-3，带动两侧的两根丝杠导柱5-4向下移动，丝杠导柱5-4通过台面5-7带动其下方的上加载横梁5-2，通过铰支座5-1，向下方摆放的样品4加载力。
步骤3.2，通过变形测量装置，获取样品变形值。
数显百分表3测量样品上表面两端的变形，下变形测量装置2测量样品下表面中间的变形，当样品4发生形变时，给球面连接板2-1向下的压力，使气弹簧2-4向下压缩，自卷钢丝绳在高精度变形测量传感器2-6的拉力下收入传感器，传感器根据收入钢丝绳长度，输出变形信号。直至达到测试标准要求的样品最大变形或者达到最大试验力。
变形测量以下变形测量装置2为主，数显百分表3为辅，通过这三点的变形测量装置，依据蒸压加气混凝土板的理论强度和最大变形量的约定，三点中任意一点达到允许变形量上线，设备即判断为实验结束，三个变形测量装置的数据均显示在计算机上，同时参与计算与判断。由于蒸压加气混凝土板一般体积较大，重量较重，频繁的搬运、挪动容易损换，因此利用本检测装置的方法，能够对样品4进行一次性、一体化的测量。
观察样品4下部是否出现开裂，当未出现裂纹时，返回S3.1，为符合蒸压加气混凝土板结构性能试验方法的要求，根据样品0.05mm/s左右匀速变形的速度，控制加载力的加载速度，继续向样品4加载力，计算机软件采集样品变形信号并计算加载力，同时输出指令，控制垂直伺服电机5-8继续驱动上加载横梁5-2下压；否则，停止并记录加载力，作为样品4初裂时的集中力荷载实测值计算样品4的初裂纹荷载实测值：
其中，lo表示样品两侧支点之间的长度，b表示样品宽度；
由于本发明的检测装置，将上加载衡量、上加载支座，通过台面5-7与C形结构的主体机架6连接，因此并未产生加载装置5本身的重量W，简化了载荷计算，提高了计算的效率。
观察样品4下部开裂程度，当未达到破坏标志时，返回S3.1，为符合蒸压加气混凝土板结构性能试验方法的要求，根据样品0.05mm/s左右匀速变形的速度，控制加载力的加载速度，继续向样品4加载力；否则，停止并记录加载力，作为样品4破坏时的集中力荷载实测值计算样品4达到破坏时的破坏荷载实测值：
其中，lo表示样品两侧支点之间的长度，b表示样品宽度。
由于本发明的检测装置，将上加载衡量、上加载支座，通过台面5-7与C形结构的主体机架6连接，因此并未产生加载装置5本身的重量W，简化了载荷计算，提高了计算的效率。
所述破坏标志，包括：对于受弯样品，在受拉主筋的最大裂缝宽度达到1.5mm或挠度达到跨度的1/50时为破坏标志，和/或受压处样品破坏，和/或受拉主筋拉断；对于受弯样品的受剪，受弯样品腹部斜裂缝达到1.5mm，和/或斜裂缝末端受压区样品剪压破坏，和/或沿斜截面样品斜压破坏，和/或受拉主筋在端部滑脱，和/或锚固破坏。
记录并绘制变形与时间、加载力与时间的曲线，并通过曲线特征，获取特征值点，包括屈服点、最大值点、失稳起始点、失稳终止点。
步骤四，输出检测数据。
加载力和变形转化为电压信号，输入到力、变形电压信号放大器中，放大器输出经过信号调理、模数转换后，通过测控卡(包含测控系统软件)送入计算机，再经过比例换算等处理得到加载力和变形量值，同时绘出力∽变形等特征曲线，测控卡输出控制信号给伺服控制器，控制电机运行，从而驱动检测装置运动。软件部分按照预先设定的计算项目，进行数据处理。测量结果可以用表格或曲线的形式，经打印机或绘图仪输出。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种蒸压加气混凝土板结构性能检验装置，包括：主体机架(6)、加载装置(5)和跨距调节装置(1)，其特征在于所述主体机架(6)呈C形，顶部与加载装置(5)连接，底部与跨距调节装置(1)连接，加载装置(5)设有下挂式的上加载横梁(5-2)，上加载横梁(5-2)两侧设有跨距可调的上加载支座，跨距调节装置(1)两侧设有跨距可调的滑动支座，滑动支座上设有上变形测量装置和负荷传感器(7)，滑动支座的跨距中点设有的下变形测量装置(2)，与上加载支座的跨距中点对应；
所述加载装置(5)包括：上连接板(5-3)、丝杠导柱(5-4)、垂直加载丝杠(5-5)、丝母(5-6)、上加载横梁(5-2)、上加载支座、垂直伺服电机(5-8)、上加载同步带减速装置、上加载同步带轮和上加载同步带，垂直伺服电机(5-8)经上加载同步带减速装置，与上加载同步带轮连接，通过上加载同步带，驱动丝母(5-6)旋转，使套设在丝母(5-6)中的垂直加载丝杠(5-5)，随丝母(5-6)旋转而上下移动，与垂直加载丝杠(5-5)连接的上连接板(5-3)，通过丝杠导柱(5-4)，带动上加载横梁(5-2)上下运动，上加载横梁(5-2)底部设置上加载支座；
所述跨距调节装置(1)包括：水平伺服电机(1-1)、跨距调节同步带减速装置、跨距调节同步带、跨距调节同步带轮、水平支撑架(1-6)、同步带连接座(1-8)、滑动支座，同步带连接座(1-8)两侧分别设有同步带同位固定板(1-7)和同步带过渡板(1-9)，同步带连接座(1-8)上设有对位柱(1-12)，滑动支座底部设有对位孔(1-11)，水平支撑架(1-6)两端对应设置的两组跨距调节同步带轮，经跨距调节同步带减速装置，在水平伺服电机(1-1)的驱动下，通过跨距调节同步带，带动两组同步带连接座移动，其中一组的同步带同位固定板(1-7)，与一侧的跨距调节同步带固定连接，同步带过渡板(1-9)与另一侧的跨距调节同步带滑动连接，另一组与两侧跨距调节同步带的连接方式相反，跨距调节装置(1)上设有测量同步带连接座(1-8)位移的绝对值位移传感器(8)，同步带连接座(1-8)上设有的负荷传感器(7)，用于测量滑动支座传递的加载力，对位柱(1-12)通过配合设置的对位孔(1-11)，使同步带连接座(1-8)带动滑动支座运动，同时限定负荷传感器(7)与滑动支座在水平方向上的位置关系。
2.根据权利要求1所述的一种蒸压加气混凝土板结构性能检验装置，其特征在于所述下变形测量装置(2)包括：球面连接板(2-1)、导柱连接板(2-2)、导柱滑套(2-3)、气弹簧(2-4)、导柱(2-5)、变形测量传感器(2-6)和导柱连接底板(2-7)，导柱连接板(2-2)顶部设有球面连接板(2-1)，侧面挂耳上设有导柱滑套(2-3)，导柱滑套(2-3)与设置在导柱连接底板(2-7)上的导柱(2-5)滑动连接，导柱连接板(2-2)与导柱连接底板(2-7)之间设有气弹簧(2-4)，导柱连接底板(2-7)上设有变形测量传感器(2-6)，变形测量传感器(2-6)的自卷钢丝绳，一端与导柱连接板(2-2)连接，另一端自卷于变形测量传感器(2-6)内，并始终保持拉直状态。
3.根据权利要求1所述的一种蒸压加气混凝土板结构性能检验装置，其特征在于负荷传感器顶部为球面支柱，球面与滑动支座底部接触。
4.根据权利要求1所述的一种蒸压加气混凝土板结构性能检验装置，其特征在于所述丝杠导柱(5-4)通过台面(5-7)与上加载横梁(5-2)连接，台面(5-7)为T形槽板，与上加载横梁(5-2)顶部的横向凹槽，通过纵向设置的定位销(5-12)连接。
5.根据权利要求1所述的一种蒸压加气混凝土板结构性能检验装置，其特征在于同步带连接座(1-8)为凹形结构，凹槽内设置负荷传感器(7)，同步带连接座(1-8)底部设置直线滑轨，水平支撑架(1-6)配合设置直线滑条。
6.根据权利要求1所述的一种蒸压加气混凝土板结构性能检验装置的检测方法，其特征在于包括如下步骤：
S1，根据样品尺寸得到样品跨距，通过绝对值位移传感器(8)，获取同步带连接座(1-8)自跨距中点至当前位置的已有位移，将样品跨距的一半减去已有位移，得到所需行走的位移，根据所需行走的位移绝对值及正负号，通过水平伺服电机(1-1)，驱动跨距调节同步带轮转动的圈数及方向，从而调整滑动支座之间的跨距；
S2，将样品(4)摆放在滑动支座上，通过负荷传感器(7)，获取样品重量后，将重力值作为初始值；
S3，通过加载装置(5)对样品(4)加载力，并测量样品(4)形变，包括如下步骤：
S3.1，通过上加载支座，向样品(4)加载力；
S3.2，上变形测量装置测量样品(4)上表面两端的形变，下变形测量装置(2)测量样品(4)下表面中间的形变，直至样品(4)上、下表面任意一点的形变量达到测试标准要求的样品最大形变或者加载力达到最大试验力；
S4，输出检测结果。
7.根据权利要求6所述的一种蒸压加气混凝土板结构性能检验装置的检测方法，其特征在于所述S3.2中，观察样品(4)下部是否出现开裂，当未出现裂纹时，返回S3.1，通过变形测量，控制加载力的加载速度，使样品(4)保持匀速形变，否则，停止加载，并将当前加载力作为样品(4)初裂时的集中力荷载实测值计算样品(4)的初裂纹荷载实测值：
其中，lo表示样品两侧支点之间的长度，b表示样品宽度。
8.根据权利要求6所述的一种蒸压加气混凝土板结构性能检验装置的检测方法，其特征在于所述S3.2中，观察样品(4)下部开裂程度，当未达到破坏标志时，返回3.1，通过变形测量，控制加载力的加载速度，使样品(4)保持匀速形变，否则，停止加载，并将当前加载力作为样品(4)破坏时的集中力荷载实测值计算样品(4)达到破坏时的破坏荷载实测值：
其中，lo表示样品两侧支点之间的长度，b表示样品宽度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: Building 4, 1-3 Lingang Road, Renhe Street, Yuhang District, Hangzhou City, Zhejiang Province 311113 Applicant after: China National Inspection and Testing Holding Group Zhejiang Co.,Ltd. Address before: No. 311, hangzhu street, Yutong District, Hangzhou City, Zhejiang Province Applicant before: CHINA BUILDING MATERIAL TEST & CERTIFICATION GROUP Co.,Ltd. ZHEJIANG BRANCH |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |