CN115267123A - 一种钢结构的表面裂纹萌生及扩展的检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种钢结构的表面裂纹萌生及扩展的检测方法，该方法包括：分别采用电位法和疲劳刻痕法测量该钢结构的表面裂纹的深度，对应得到第一深度信息和第二深度信息；根据第一深度信息和第二深度信息，得到该钢结构表面裂纹的深度。本申请分别采用电位法和疲劳刻痕法去测量该钢结构表面裂纹的深度，由于疲劳刻痕法能够适用于钢结构的各种类型表面裂纹（例如，浅短裂纹、一般裂纹和深裂纹）深度的检测，一方面可以弥补电位法对浅短裂纹和深裂纹的深度检测精度不足的缺陷，另一方面还可以修正电位法对一般裂纹的深度检测结果，有助于提高钢结构表面裂纹萌生及扩展的检测精度，有利于为钢结构的裂纹扩展速率和疲劳寿命评估提供准确的测量数据。

Description

一种钢结构的表面裂纹萌生及扩展的检测方法

技术领域

本申请涉及海洋工程结构裂纹检测技术领域，尤其涉及一种钢结构的表面裂纹萌生及扩展的检测方法。

背景技术

按照裂纹的几何类型可将其分为穿透裂纹、深埋裂纹和表面裂纹这三大类。对于大多数钢结构来说，在疲劳载荷作用下容易出现各种疲劳损伤，而疲劳裂纹（即表面裂纹）的出现就是结构疲劳损伤的重要表现形式。钢结构的全寿命期一般都要经历无裂纹-裂纹萌生-裂纹稳定扩展-裂纹失稳/快速扩展-裂纹贯穿结构壁厚-结构丧失承载力而失效这个过程。

而且，钢结构的裂纹寿命（即裂纹萌生-裂纹贯穿结构壁厚的时间）占其总寿命的主要部分。因此，可以说钢结构的疲劳失效几乎都是由表面裂纹的萌生及其扩展引起的。

如图1和图2所示，钢结构表面裂纹扩展趋势，表面裂纹萌生后会沿着深度（即钢结构厚度）的方向扩展（如图1和图2中的裂纹1和裂纹2所示），直至深度达到钢结构厚度而穿透（如图中3所示）。如果表面裂纹已经从钢结构的表面扩展至钢结构板厚深度形成“穿透裂纹”，那么此时结构寿命基本已经进入终末期，此时再来研究“穿透裂纹”已经毫无意义。因为，裂纹贯穿结构壁厚之后，钢结构会在很短的时间内丧失承载力而失效，这个过程很短，业内基本是不作研究的。业内主要研究裂纹萌生阶段（即无裂纹-裂纹萌生）和裂纹扩展阶段（即裂纹萌生后-裂纹失稳/快速扩展）。所以，表面裂纹的萌生及扩展检测是进行钢结构疲劳寿命评估及裂纹研究的重要内容。

另外，目前现有的裂纹测量方法（例如，光学显微镜直读法、柔度法、超声/磁粉/渗透等各种探伤检测方法、数字图像相关技术DIC等），主要是针对穿透裂纹长度的测量。而钢结构的表面裂纹由于具有隐蔽性极强的特点，所以测量表面裂纹的难度远远超过穿透裂纹，而且，这些现有的裂纹测量方法对于表面裂纹深度测量均没有很好的效果。

例如，业内也有采用电位法（包括直流电位法和交流电位法）来测量金属的裂纹深度的案例。裂纹的存在破坏了材料的连续性，并引起电流和电位场的变化，此变化随着裂纹位置与深度的不同而有所不同。因此，可通过电位的变化来判断裂纹的产生和扩展情况。

但是采用电位法存在以下的问题：

电位法检测一般裂纹深度时测量结果勉强可靠，但是钢结构从裂纹萌生过渡到裂纹扩展的过程中，不但会出现一般裂纹，还有可能会出现不规则的浅短裂纹和/或深裂纹。但是这些浅短裂纹、深裂纹对电流路径的干扰比较大，从而增大了电位法的测量误差，甚至会使电位法失去测量意义，进而难以提高钢结构表面裂纹萌生与扩展的监测测量精度，更难以为钢结构的裂纹扩展速率和疲劳寿命评估提供准确的测量数据。

发明内容

为此，本申请所解决的技术问题在于提供一种钢结构的表面裂纹萌生及扩展的检测方法，其能够有助于提高钢结构表面裂纹萌生及扩展的检测精度，有利于为钢结构的裂纹扩展速率和疲劳寿命评估提供准确的测量数据。

为了解决上述技术问题，本申请采用的技术方案内容具体如下：

一种钢结构的表面裂纹萌生及扩展的检测方法，所述方法包括：

分别采用电位法和疲劳刻痕法测量所述钢结构的表面裂纹的深度，对应得到第一深度信息和第二深度信息；

根据第一深度信息和第二深度信息，得到所述钢结构表面裂纹的深度。

进一步地，采用电位法测量所述钢结构的表面裂纹的深度，包括：

对所述钢结构进行第二阶段疲劳加载；

第二阶段疲劳加载结束后，采用电位法测量所述钢结构的表面裂纹的深度。

进一步地，所述电位法为交流电位法或直流电位法中的一种。

进一步地，所述电位法，包括：

在所述钢结构上设置探针；

以恒定间距的探针对跨越所述钢结构的无裂纹区域，获取第一电势差；

以所述探针对跨越所述钢结构的其中一裂纹，获取第二电势差；

根据所述恒定间距、第一电势差和第二电势差，获取所述裂纹的第一深度信息。

进一步地，所述疲劳刻痕法包括：

以恒定疲劳刻痕载荷幅对所述钢结构加载交变的疲劳刻痕载荷，疲劳刻痕载荷加载的循环次数为N’，其中N’为自然数；

还原所述钢结构上的刻痕线，并根据所述刻痕线获取与所述刻痕线对应的裂纹的深度，以作为所述第二深度信息。

更进一步地，分别采用电位法和疲劳刻痕法测量所述钢结构的表面裂纹的深度之前，还包括：

判断所述钢结构的表面裂纹是否已萌生；

若是，则分别采用电位法和疲劳刻痕法测量所述钢结构的表面裂纹的深度。

优选地，所述判断所述钢结构的表面裂纹是否已萌生，包括：

对所述钢结构先进行静力加载，后再进行第一阶段疲劳加载；

在静力加载和第一阶段疲劳加载结束后，采用应变法判断所述钢结构的表面裂纹是否已萌生。

更优选地，所述采用应变法判断所述钢结构的表面裂纹是否已萌生，包括：

获取所述钢结构的目标区域上的测点的应变下降率k；

判断所述应变下降率k是否属于表面裂纹萌生判定范围内的数值：

若是，则判定所述钢结构的表面裂纹已萌生。

更优选地，所述获取所述钢结构的目标区域上的测点的应变下降率k，包括：

获取所述测点在静力载荷等于第一阶段疲劳加载的载荷最大值下的应变值ε₀；

获取所述测点在第一阶段疲劳加载的载荷最大值下的应变值ε_i；

通过公式（应变值ε_i-应变值ε₀）/应变值ε₀，得到所述应变下降率k。

更优选地，获取所述测点的应变值ε₀，包括：

当所述钢结构在静力载荷等于第一阶段疲劳加载的载荷最大值下持载第一预设时间之后，记录所述测点的应变值ε₀；

获取所述测点的应变值ε_i，包括：

当所述钢结构在第一阶段疲劳加载的载荷最大值下持载第二预设时间之后，记录所述测点的应变值ε_i。

综上所述，与现有技术相比，本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本申请实施例分别采用电位法和疲劳刻痕法去测量所述钢结构的表面裂纹的深度，由于疲劳刻痕法能够适用于钢结构的各种类型表面裂纹（例如，浅短裂纹、一般裂纹和深裂纹）深度的检测，一方面可以弥补电位法对浅短裂纹和深裂纹的深度检测精度不足的缺陷，另一方面还可以修正电位法对一般裂纹的深度检测结果，有助于提高钢结构表面裂纹萌生及扩展的检测精度，有利于为钢结构的裂纹扩展速率和疲劳寿命评估提供准确的测量数据。

附图说明

图1是钢结构表面裂纹扩展趋势的示意图；

图2是图1的A-A方向的剖视图；

图3是本申请的交流电位法测量钢结构表面裂纹深度的基本原理图；

图4是本申请的一个示例性实施例提供的钢结构的表面裂纹萌生及扩展的检测方法的流程示意图；

图5为本申请的另一个示例性实施例提供的钢结构的表面裂纹萌生及扩展的检测方法的流程示意图。

具体实施方式

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“包括”以及它的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

本申请实施例中术语“第一”“第二”等字样用于对作用和功能基本相同的相同项或相似项进行区分，应理解，“第一”、“第二”、“第N”之间不具有逻辑或时序上的依赖关系，也不对数量和执行顺序进行限定。

术语解释：

裂纹萌生：钢结构表面裂纹的深度达到0.18-0.55mm。

短浅裂纹：深度与长度之比大于1:3的表面裂纹。

一般裂纹：除浅短裂纹和深裂纹以外的表面裂纹。

深裂纹：深度超过钢结构厚度80%-90%的表面裂纹。

电位法：是一种裂纹深度检测方法，包括直流电位法和交流电位法。本申请实施例中主要采用的电位法是ACPD(即Alternating Current Potential Drop，交流电位法) ，其基本原理是：利用高频交流电流经具有铁磁性材料时产生趋肤效应的原理来测量金属结构表面裂纹的深度。

实施交流电位法的交流电位法测量装置主要包括高频交流电源、电位差测量装置和两组探针；每组探针是由两支探针组成；以跨过裂纹的方式布置探针，其中一组探针用作电流探针，用于连接高频交流电源给被测试件供给电流，而另一组探针则用作电位探针，用于连接电位差测量装置以测量裂纹两侧的电势差。

如图3所示，电流通过有表面裂纹的钢结构表面，针对用作电位探针的探针组，ΔR是两支探针之间的间距，ΔC=ΔR是包含裂纹的钢结构表面间距，ΔR之间的电势差（即第一电势差）为VR，而ΔC之间的电势差（即第二电势差）为VC，d1为裂纹深度,d为钢结构厚度，S为电流路径。由于电势差与电流经过的距离成正比，则有：VR∝ΔR，VC∝（ΔC+2d1），则可导出裂纹深度d1=（ΔR/2）(VC / VR-1)。

由电位探针测得裂纹两侧的电势差之后，根据上述的交流电位法原理，便可换算得到裂纹深度值。此外，本电位法的电位探针可做成活动式，可根据裂纹扩展的路径向左或向右来移动电位探针以测量不同位置处的裂纹深度。一般来说，在裂纹萌生后的疲劳加载过程中，裂纹初始萌生点（即裂纹源）处的裂纹深度最大，然后往左右两边裂纹深度将逐步减小，形成类似半椭圆形的表面裂纹。只要通过移动探针进行密集测量，将各测点处的深度绘制成曲线便能得出裂纹的大概形状。

静力加载：是指对钢结构施加静力载荷，从静力载荷最小值开始，以恒定静力载荷增量逐级增加，一直到静力载荷最大值。其中，静力载荷最大值在本申请中与疲劳加载载荷最大值相等。

疲劳加载：以恒定疲劳载荷幅对该钢结构加载交变的疲劳载荷，疲劳载荷加载的循环次数为N，并且N为自然数。使用者可以根据实际的使用需要而设置N的具体数量。

疲劳刻痕法：以恒定疲劳刻痕载荷幅对该钢结构加载交变的疲劳刻痕载荷，疲劳刻痕载荷加载的循环次数为N’，并且N’为自然数。

通过拍照或手工度量方式还原该钢结构上的刻痕线，并根据该刻痕线获取与该刻痕线对应的裂纹的深度。

其中，所述交变的疲劳载荷包括规则波形的疲劳载荷和不规则波形的疲劳载荷。所述规则波形的疲劳载荷包括正弦波或余弦波或方波形式的疲劳载荷，而不规则波形的疲劳载荷是指除规则波形之外的疲劳载荷。

所述交变的疲劳刻痕载荷包括规则波形的疲劳刻痕载荷和不规则波形疲劳刻痕载荷。所述规则波形的疲劳刻痕载荷包括正弦波或余弦波或方波形式的疲劳刻痕载荷，而不规则波形的疲劳刻痕载荷是指除规则波形之外的疲劳刻痕载荷。

下面结合说明书附图对本申请实施例作进一步详细描述。

图4是申请的一个示例性实施例提供的钢结构的表面裂纹萌生及扩展的检测方法，该方法包括：

分别采用电位法和疲劳刻痕法测量该钢结构的表面裂纹的深度，对应得到第一深度信息和第二深度信息；

根据第一深度信息和第二深度信息，得到该钢结构表面裂纹的深度。

本申请实施例分别采用电位法和疲劳刻痕法去测量该钢结构的表面裂纹的深度，由于疲劳刻痕法能够适用于钢结构的各种类型表面裂纹（例如，浅短裂纹、一般裂纹和深裂纹）深度的检测，一方面可以弥补电位法对浅短裂纹和深裂纹的深度检测精度不足的缺陷，另一方面还可以修正电位法对一般裂纹的深度检测结果，有助于提高钢结构表面裂纹萌生及扩展的监测测量精度，有利于为钢结构的裂纹扩展速率和疲劳寿命评估提供准确的测量数据。

图5是申请的另一个示例性实施例提供的钢结构的表面裂纹萌生及扩展的检测方法，其在图4所示的示例性实施例的基础上作出改进，具体改进如下：

分别采用电位法和疲劳刻痕法测量该钢结构的表面裂纹的深度之前，还包括：

判断该钢结构的表面裂纹是否已萌生；

若是，则分别采用电位法和疲劳刻痕法测量该钢结构的表面裂纹的深度。

本示例性实施例通过在分别采用电位法和疲劳刻痕法测量该钢结构的表面裂纹的深度之前，增加判断该钢结构的表面裂纹是否已萌生的步骤，从而可以避免盲目地检测表面裂纹的深度，不但可以进一步提高表面裂纹深度的检测精度，而且还可以提高检测工作效率，避免浪费人力和物力，有利于节约成本。

中国发明专利申请CN105738226 A公开了一种用于监测金属表面裂纹萌生及扩展的方法，该方法的主要测量步骤如下：

步骤一 ：将导电纳米传感丝外部进行绝缘处理后，以网格状的形式粘贴于被监测的金属构件表面，确保各传感丝正常工作，微处理器记录系统的初始状态参数 ；

步骤二 ：一旦金属构件表面产生裂纹，就会导致相应位置的传感丝的断裂，通过微处理器记录断裂时间，横、纵断裂传感丝的编号，从而确定裂纹的起裂时刻和起裂点位置；

步骤三 ：随着裂纹的进一步扩展，对于更多的横、纵传感丝产生的断裂，通过记录整个过程中传感丝网格的通断情况和断裂位置，从而实现对裂纹变化情况的实时监测 ；

步骤四 ：后期可通过系统的数据输出接口导出数据，通过相关软件平台，实现构件表面裂纹扩展的动态演示。

该发明专利申请的监测方法主要存在如下缺陷：

第一，表面裂纹的产生是一个从无到有的过程，业内将裂纹深度达到0.18-0.55mm的时刻（或状态）定义为裂纹萌生，但是上述的监测方法，无法获知传感丝的断裂程度与裂纹深度之间的对应关系，因此难以通过传感丝的断裂程度来判断对应的裂纹深度，难以准确地判断出金属的裂纹萌生状态。

第二，对于某些非标准件的场合（例如，位置或角度不适合传感器丝粘贴的场合）要粘贴这种纳米级的传感丝是非常困难的，真正操作起来难度也很大，对粘贴传感丝的工艺手段要求非常高，否则极有可能采集失败。

第三，该方法的裂纹变化情况，特别是针对裂纹萌生阶段，但仅仅是定性监测，而无法做到定量监测，即通过该方法，使用者只知道裂纹在变化了，但测不出裂纹的具体参数（例如深度）。所以，对表面裂纹进行定量测量或监测的方法及手段至今还是业内未解决和突破的。

发明人针对上述技术缺陷，对本申请提出又一个示例性实施例，其在上述图4和图5所示的示例性实施例的基础上作出进一步改进，具体改进如下：

判断该钢结构的表面裂纹是否已萌生，包括：

对该钢结构先进行静力加载，后再进行第一阶段疲劳加载；

在静力加载和第一阶段疲劳加载结束后，采用应变法判断该钢结构的表面裂纹是否已萌生。

通过实施本申请的又一个示例性实施例，采用应变法来判断该钢结构的表面裂纹是否已萌生，根据钢结构应变的变化情况来判断或识别裂纹萌生的位置和所对应的疲劳载荷加载的循环次数为N,可进行有依据的量化评估，通过反复的试验研究，可以给出应变下降率与裂纹深度的对应关系，相比于发明专利申请CN105738226 A，可以更加准确地判断或识别钢结构的裂纹萌生阶段，不但效果明显，而且不受限于某些非标准件的场合，具有很强的操作性和实用性。同时，通过本申请的又一个示例性实施例可以对裂纹萌生阶段的裂纹深度作定量的分析，是业内对表面裂纹深度定量测量或监测的一个重大突破。

具体地，采用应变法判断该钢结构的表面裂纹是否已萌生，包括：

获取该钢结构的目标区域上的测点的应变下降率k；

判断该应变下降率k是否属于表面裂纹萌生判定范围内的数值：

若是，则判定该钢结构的表面裂纹已萌生。

需要说明的是，该表面裂纹萌生判定范围为4.5%-5.5%，在该范围内，所对应的裂纹深度为0.18mm-0.55mm，符合业内关于裂纹萌生的定义。

具体地，获取该钢结构的目标区域上的测点的应变下降率k，包括：

获取该测点在静力载荷等于第一阶段疲劳加载的载荷最大值下的应变值ε₀；

获取该测点在第一阶段疲劳加载的载荷最大值下的应变值ε_i；

通过公式（应变值ε_i-应变值ε₀）/应变值ε₀，得到该应变下降率k。

作为本示例性实施例的一种进一步改进，获取该测点的应变值ε₀，包括：

当钢结构在静力载荷等于第一阶段疲劳加载的载荷最大值下持载第一预设时间之后，记录该测点的应变值ε₀；

获取该测点的应变值ε_i，包括：

当钢结构在第一阶段疲劳加载的载荷最大值下持载第二预设时间之后，记录该测点的应变值ε_i。

需要说明的是，该第一预设时间和第二预设时间为15-30秒。

需要说明的是，本申请是以垂直于该钢结构焊缝的方式在对应测点处布设应变片来获取应变值ε₀和应变值ε_i，从而进一步提高应变值ε₀和应变值ε_i的检测精度。

通过实施本示例性实施例的进一步改进方案，在施加静力加载和疲劳加载之后，分别对应持载第一预设时间和第二预设时间之后，从而可以在对应的测点上获得更加稳定的应变值ε₀和应变值ε_i，从而大大地提升了应变下降率k的测量准确率，实现提高表面裂纹的萌生阶段的检测精度的目的。

为了详细说明本申请在静力加载和疲劳加载之后实施的应变法，下面以一个具体的场景为例作出具体的说明：

对钢结构施加静力载荷，从静力载荷最小值（例如20KN）开始，以恒定静力载荷增量(例如，40KN)逐级增加，一直到静力载荷最大值(例如，300KN）。其中，静力载荷最大值在本申请中与疲劳加载载荷最大值（例如，300KN）相等。当静力载荷达到最大值时，持载20秒，从而测得钢结构某测点的应变值ε₀为1045.27。

疲劳载荷加载采用正弦波的疲劳载荷，以恒定疲劳载荷幅（例如，280KN）,对该钢结构进行疲劳载荷加载。将疲劳载荷的循环次数N分割成16个子段（即N1-N16）分别对应16个疲劳加载子段。除了第1个子段的疲劳载荷的循环次数为3万次之外，其余子段的疲劳载荷的循环次数均为2万次。每个子段结束后，都对钢结构该测点的应变值ε_i作出测量，其中，i为自然数，并且与对应子段的序号一一对应。当总的疲劳载荷循环次数达13万次时（即子段为N6时）,该测点的应变下降比例达到了5.1%，此时判定为已裂纹萌生，具体数据见下表所示：

并且此时N1-N6所对应的疲劳加载过程被定义为第一阶段疲劳加载，而N7-N16所对应的疲劳加载过程被定义为第二阶段疲劳加载。

在判断出裂纹萌生阶段之后，则进入到裂纹扩展阶段的裂纹深度检测中。对钢结构施加第二阶段疲劳加载，并且在后续每个子段结束后都对上述钢结构的裂纹萌生所对应的测点分别采用电位法和疲劳刻痕法测量该钢结构的表面裂纹的深度，具体操作方法如下：

对于电位法，操作过程如下：

在该钢结构上设置探针；以恒定间距ΔR的探针对跨越该钢结构的无裂纹区域，获取第一电势差VR；以探针对跨越该钢结构的其中一裂纹，获取第二电势差VC；根据恒定间距ΔR、第一电势差VR和第二电势差VC，获取该裂纹的深度，即d1=（ΔR/2）(VC / VR-1)作为第一深度信息。

对于疲劳刻痕法，操作过程如下：

以恒定疲劳刻痕载荷幅对该钢结构加载正弦波的疲劳刻痕载荷，疲劳刻痕载荷加载的循环次数为N’，其中N’的具体数量取决于疲劳加载中的疲劳载荷循环次数N。

具体是：

1.记录刻痕前对应的疲劳加载子段号，例如Ni（i=7，…，16）；

2.根据前述的疲劳加载参数按如下方法确定疲劳刻痕的相关参数：

(1)刻痕载荷幅：取为疲劳载荷幅的45%~55%；

(2)刻痕加载频率：取为疲劳加载频率的1.2~1.8倍；

(3)各子段的刻痕载荷循环次数：取为前一子段的疲劳载荷循环次数的0.3~0.4倍；

（4）刻痕载荷均值：取同疲劳载荷均值；

c、在作动器控制端输入上述疲劳刻痕参数，从而对钢结构按上述参数进行疲劳刻痕加载；

e、待试验完全结束后，在CAD中还原出断口上的各条刻痕线（例如，可通过拍照方式或手工量取方式进行还原），并根据步骤1所记录的疲劳加载子段号Ni（i=7，…，16），即可获得相应疲劳载荷循环次数下的裂纹形状及深度信息；其中，所获得的深度信息为第二深度信息。

由电位法和疲劳刻痕法分别获取第一深度信息和第二深度信息之后，则进入根据第一深度信息和第二深度信息，得到该钢结构表面裂纹的深度的步骤，具体如下：

在每个子段Ni（i=7，…，16）加载结束后先用电位法测量可获得对应于Ni（i=7，…，16）的某个裂纹的第一深度信息，之后再执行疲劳刻痕法获取对应于Ni（i=7，…，16）的该裂纹的第二裂纹深度信息，例如，某测点在N₁₀下的某个裂纹的第一深度信息为4.05mm，第二深度信息为3.91mm；当第一深度信息和第二深度信息二者误差（电位法与刻痕法误差）不超过预设范围（±5%）时，将第一深度信息和第二深度信息的平均值作为裂纹的深度的最终取值；而当第一深度信息和第二深度信息二者误差预设范围时，说明采用电位法测量得到的数据不准确，则将疲劳刻痕法的测量值作为裂纹的深度的最终取值；具体实施所测得的数据如下表所示：

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将本申请所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (7)

1.一种钢结构的表面裂纹萌生及扩展的检测方法，其特征在于：所述方法包括：

分别采用电位法和疲劳刻痕法测量所述钢结构的表面裂纹的深度，对应得到第一深度信息和第二深度信息；

根据第一深度信息和第二深度信息，得到所述钢结构表面裂纹的深度。

2.根据权利要求1所述的钢结构的表面裂纹萌生及扩展的检测方法，其特征在于：

采用电位法测量所述钢结构的表面裂纹的深度，包括：

对所述钢结构进行第二阶段疲劳加载；

第二阶段疲劳加载结束后，采用电位法测量所述钢结构的表面裂纹的深度。

3.根据权利要求1所述的钢结构的表面裂纹萌生及扩展的检测方法，其特征在于：所述电位法为交流电位法或直流电位法中的一种。

4.根据权利要求1所述的钢结构的表面裂纹萌生及扩展的检测方法，其特征在于：

所述电位法，包括：

在所述钢结构上设置探针；

以恒定间距的探针对跨越所述钢结构的无裂纹区域，获取第一电势差；

以所述探针对跨越所述钢结构的其中一裂纹，获取第二电势差；

根据所述恒定间距、第一电势差和第二电势差，获取所述裂纹的第一深度信息。

5.根据权利要求1所述的钢结构的表面裂纹萌生及扩展的检测方法，其特征在于：

所述疲劳刻痕法包括：

以恒定疲劳刻痕载荷幅对所述钢结构加载交变的疲劳刻痕载荷，疲劳刻痕载荷加载的循环次数为N’，其中N’为自然数；

还原所述钢结构上的刻痕线，并根据所述刻痕线获取与所述刻痕线对应的裂纹的深度，以作为所述第二深度信息。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的钢结构的表面裂纹萌生及扩展的检测方法，其特征在于：分别采用电位法和疲劳刻痕法测量所述钢结构的表面裂纹的深度之前，还包括：

判断所述钢结构的表面裂纹是否已萌生；

若是，则分别采用电位法和疲劳刻痕法测量所述钢结构的表面裂纹的深度。

7.根据权利要求6所述的钢结构的表面裂纹萌生及扩展的检测方法，其特征在于：所述判断所述钢结构的表面裂纹是否已萌生，包括：

对所述钢结构先进行静力加载，后再进行第一阶段疲劳加载；

在静力加载和第一阶段疲劳加载结束后，采用应变法判断所述钢结构的表面裂纹是否已萌生；所述采用应变法判断所述钢结构的表面裂纹是否已萌生，包括：

获取所述钢结构的目标区域上的测点的应变下降率k；

判断所述应变下降率k是否属于表面裂纹萌生判定范围内的数值：

若是，则判定所述钢结构的表面裂纹已萌生；

所述获取所述钢结构的目标区域上的测点的应变下降率k，包括：

获取所述测点在静力载荷等于第一阶段疲劳加载的载荷最大值下的应变值ε₀；

获取所述测点在第一阶段疲劳加载的载荷最大值下的应变值ε_i；

通过公式（应变值ε_i-应变值ε₀）/应变值ε₀，得到所述应变下降率k；

获取所述测点的应变值ε₀，包括：

当所述钢结构在静力载荷等于第一阶段疲劳加载的载荷最大值下持载第一预设时间之后，记录所述测点的应变值ε₀；

获取所述测点的应变值ε_i，包括：

当所述钢结构在第一阶段疲劳加载的载荷最大值下持载第二预设时间之后，记录所述测点的应变值ε_i。

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