CN116067553B - 一种用于核电厂型钢截面的载荷测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工程载荷检测领域，特别涉及一种用于核电厂型钢截面的载荷测量方法，基于应变测量技术，通过构建待所测位置的结构载荷‑应变柔度矩阵，通过反问题的求解方式，依据测量得到的应变反向求解得到待测载荷，本发明相比于现有技术，基于载荷‑应变关系的载荷测量方法，可通用于任意型钢截面，测算方法简单，普适性高。
Description
技术领域
本发明涉及工程载荷检测领域，特别涉及一种用于核电厂型钢截面的载荷测量方法。
背景技术
载荷的大小直接影响结构或构件的强度是否可靠，结构或构件的载荷测量，是工业系统设计、在线监测和可靠性评估的重要依据，型钢是一种有一定截面形状和尺寸的条形钢材，核电厂中型钢数量多，由型钢搭建的系统大，布置复杂，运行过程受生产过程波动影响，运行条件变化多，如热胀冷缩、交变载荷、温度压力波动等，目前仍缺少准确测定其载荷的测量方法。
因此，现有技术仍需要改进。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术测量型钢机械载荷困难的问题。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
本发明提供一种用于核电厂型钢截面的载荷测量方法，其特征在于，包括下列步骤：
1)将t个应变片绕着待测型钢截面均匀贴附在待测型钢上，t≥6；
2)测量X向的单位幅值动态力在每个应变片处的产生的动态应变，记为CFx1～CFxt；测量Y向的单位幅值动态力在每个应变片处的产生的动态应变，记为CFy1～CFyt；测量Z向的单位幅值动态力在每个应变片处的产生的动态应变，记为CFz1～CFzt；
3)测量X向的单位幅值动态力矩在每个应变片处的产生的动态应变，记为CMx1～CMxt；测量Y向的单位幅值动态力矩在每个应变片处的产生的动态应变，记为CMy1～CMyt；测量Z向的单位幅值动态力矩在每个应变片处的产生的动态应变，记为CMz1～CMzt；
4)测量t个应变片的测量值ε1～εt；
5)步骤2)、步骤3)、步骤4)中的各参数满足下列关系：
其中，Fx为所述待测型钢截面处受到的X向力；
Fy为所述待测型钢截面处受到的Y向力；
Fz为所述待测型钢截面处收到的Z向力；
Mx为所述待测型钢截面处收到的Rx向力矩；
My为所述待测型钢截面处收到的Ry向力矩；
Mz为所述待测型钢截面处收到的Rz向力矩；
将步骤2)、步骤3)、步骤4)中的各项系数带入其中，即可求得Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz的值。
进一步的，当t个应变片中的部分应变片数值出现明显错误时，可选择舍弃其结果，取其余应变片结果构建步骤5)中的关系式，舍弃的部分应变片的数量不超过t-6个。
进一步的，每个所述应变片外还设有温度补偿装置。
本发明的有益效果在于：基于载荷-应变关系的载荷测量方法，可通用于任意型钢截面，测算方法简单，普适性高。
附图说明
图1是本发明提供的贴片方式的示意图；
图2是本发明提供的冗余贴片方式的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
本发明提供一种用于核电厂型钢截面的载荷测量方法，其特征在于，包括下列步骤：
1)将6个应变片绕着待测型钢截面均匀贴附在待测型钢上，应变片的贴片方式如图1所示；首先用脱漆剂去除载荷待测点的外油漆，用砂纸打磨光滑，并用丙酮将测点处理干净。考虑室外环境下工作温度对应变片的影响，在应变片外设置温度补偿装置以保证应变片的温度稳定性，然后，将应变片用环氧树脂粘贴在待测点处。贴装时，尽量保证应变片的位置准确，刷胶均匀，胶量适量等；用手指均匀挤压应变片，排除多余的胶液和气泡，同时，轻拨应变片，调整位置，使其定位准确，真实反映测量点的应变；
2)测量X向的单位幅值动态力在每个应变片处的产生的动态应变，记为CFx1～CFx6；测量Y向的单位幅值动态力在每个应变片处的产生的动态应变，记为CFy1～CFy6；测量Z向的单位幅值动态力在每个应变片处的产生的动态应变，记为CFz1～CFz6；
3)测量X向的单位幅值动态力矩在每个应变片处的产生的动态应变，记为CMx1～CMx6；测量Y向的单位幅值动态力矩在每个应变片处的产生的动态应变，记为CMy1～CMy6；测量Z向的单位幅值动态力矩在每个应变片处的产生的动态应变，记为CMz1～CMz6；
4)测量6个应变片的测量值ε1～ε6；
5)步骤2)、步骤3)、步骤4)中的各参数满足下列关系：
其中，Fx为所述待测型钢截面处受到的X向力；
Fy为所述待测型钢截面处受到的Y向力；
Fz为所述待测型钢截面处收到的Z向力；
Mx为所述待测型钢截面处收到的Rx向力矩；
My为所述待测型钢截面处收到的Ry向力矩；
Mz为所述待测型钢截面处收到的Rz向力矩；
将步骤2)、3)、4)中的各项系数带入其中，即可求得Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz的值。
此外，可以冗余的多布置一些应变片，这时方程个数(也就是应变片个数)m大于待测载荷个数6，即m>6，这时我们就会构建得到m×6阶的超定方程组，此时我们可以使用最小二乘法求解该超定方程组。使用该种方式可以降低单个应变测量误差对反解载荷的影响，提高测量精度。
如图2中是本实施例示出的另一种应变片贴附方法，图2中的点A、B、C、D位于待测型钢的同一纵截面处，在本实施例中，A、B、C、D分别设置在型钢的4个侧面上，并且位于同一纵截面4条边的中点处，应变片C1～C12被均匀分为4组，每一组中的3个应变片分别各自围绕着对应的点A或B或C或D分组设置，当所有应变片中的部分应变片数值出现明显错误时(如该应变片测得的数值明显失真、应变片没有读数，或者该应变片测得应力已经进入塑性时)，可选择舍弃其结果，取其余应变片结果构建关系式：
其中，t为舍弃部分应变片后，剩余应变片的数量，为了能够求出多项式的解，剩余应变片的数量至少为6个。
在使用本发明所描述的方法进行载荷测量时，不限于图1方式的应变片贴片方式，但需要特别注意，由于本发明的载荷测量方法是通过反解方程组的方式来得到载荷，该方程有唯一解的条件为由结构载荷-应变柔度矩阵的系数行列式不等于0，因而在布置应变片时应避免出现使得该方程出现非唯一解的布置方式。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (5)
1.一种用于核电厂型钢截面的载荷测量方法，其特征在于，包括下列步骤：
1)将t个应变片绕着待测型钢截面均匀贴附在待测型钢上，t≥6；
2)测量X向的单位幅值动态力在每个应变片处的产生的动态应变，记为CFx1～CFxt；测量Y向的单位幅值动态力在每个应变片处的产生的动态应变，记为CFy1～CFyt；测量Z向的单位幅值动态力在每个应变片处的产生的动态应变，记为CFz1～CFzt；
3)测量X向的单位幅值动态力矩在每个应变片处的产生的动态应变，记为CMx1～CMxt；测量Y向的单位幅值动态力矩在每个应变片处的产生的动态应变，记为CMy1～CMyt；测量Z向的单位幅值动态力矩在每个应变片处的产生的动态应变，记为CMz1～CMzt；
4)测量t个应变片的测量值ε1～εt；
5)基于步骤2)、步骤3)、步骤4)中测得的各参数，计算得出所述待测型钢截面处的X、Y、Z向力以及Rx、Ry、Rz向力矩。
2.根据权利要求1所述的用于核电厂型钢截面的载荷测量方法，其特征在于，在步骤5)中所述的计算方法为：步骤2)、步骤3)、步骤4)中的各参数满足下列关系：
其中，Fx为所述待测型钢截面处受到的X向力；
Fy为所述待测型钢截面处受到的Y向力；
Fz为所述待测型钢截面处受到的Z向力；
Mx为所述待测型钢截面处受到的Rx向力矩；
My为所述待测型钢截面处受到的Ry向力矩；
Mz为所述待测型钢截面处受到的Rz向力矩；
将步骤2)、3)、4)中的各项系数带入其中，即可求得Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz的值。
3.根据权利要求1所述的用于核电厂型钢截面的载荷测量方法，其特征在于，当t个应变片中的部分应变片数值出现错误的情况时，选择舍弃其结果，取其余应变片结果构建步骤5)中的关系式，舍弃的部分应变片的数量不超过t-6个。
4.根据权利要求1所述的用于核电厂型钢截面的载荷测量方法，其特征在于，每个所述应变片外还设有温度补偿装置。
5.根据权利要求3所述的用于核电厂型钢截面的载荷测量方法，其特征在于，所述部分应变片数值出现错误的情况包括：某一应变片测得数据明显失真或没有数值，或部分应变片测得应力已经进入塑性时。
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