一种检测钢结构压杆失稳的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种检测钢结构压杆失稳的装置及方法，包括磁屏蔽外支架环、内支架环、可伸缩磁记忆检测笔和动力行走机构，内支架环安装在磁屏蔽外支架环内，动力行走机构安装在磁屏蔽外支架的后端的后挡环的外壁上，可伸缩磁记忆检测笔安装在内支架环内，钢结构压杆穿过内支架环，动力行走机构能够在钢结构压杆上行走，可伸缩磁记忆检测笔用于检测钢结构压杆。本发明专利技术的可伸缩磁记忆检测笔共布置了两个三维磁记忆传感器以及距离传感器，并通过装置的环向自由运动可实现法向和切向磁信号完整、精确的采集，且可实现对于各种类型截面杆件的检测，保证对各类待测构件稳定性的准确判断。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于建筑工程领域，主要涉及钢结构压杆的检测，具体涉及一种检测钢结构压杆失稳的装置及方法。
技术介绍
近几年，钢结构特别是高层和大跨钢结构在世界范围内得到了广泛的应用和快速的发展，伴随着钢铁冶炼水平的提高，使建筑用钢的强度提高，构件以较小的截面即可实现较高的承载力，制成的构件比较细长，组成构件的板件宽而薄，且关于结构的分析模型和技术的日趋精细，使钢结构跨度更大、质量更轻、刚度更柔、体型更复杂。但实际结构非常复杂，再加上钢构件内部初始缺陷的存在，结构根据理想模型得到的理论分析结果与实际承载力之间存在较大差异，因失稳而导致的钢结构事故屡见不鲜。钢结构特别是空间钢结构的失稳，有时是由于单根杆件受压失稳而引起，特别是大跨结构失稳时发生脆性破坏，导致结构的突然倒塌，对人身财产造成重大损失，因而对钢结构稳定性的研究与检测显得越来越重要。但由于实际工程中存在多种受力形式，其中许多受力形式复杂，本专利只针对于钢结构中轴心受压杆件稳定性的检测。金属磁记忆检测技术是20世纪90年代后期，以杜波夫为首的俄罗斯科学家率先提出一种崭新的无损诊断技术。该方法的原理是基于铁磁构件在运行时，受工作荷载和地球磁场的共同作用，在应力和变形集中区域内会发生具有磁致伸缩性质的磁畴组织定向和不可逆的重新取向，而且这种磁状态的不可逆变化在工作荷载消除后不仅会保留，还与最大作用应力有关。该方法无需专门的磁化设备、受提离效应影响小、工作条件要求低、操作快捷、简单、方便和可靠性高等。钢结构一旦发生失稳问题后果将不堪设想,而且其失稳破坏往往是一个缓慢的过程,短期或单次检测无法发现,必须长期监测才可以准确判断。现有监测建筑钢结构的稳定性的方法有：利用应变和位移传感器进行监测、声发射技术、热红外检测、安装能够传感结构失稳先兆的装置或传感器、GPS技术等等。综上所述，对结构或构件的失稳监测方法和手段在不断向前发展，钢结构的失稳监测，国内外的研究和应用涉足不多，国内尚处于起步阶段，监测技术大多并不成熟，很多技术，特别是通过能够传感结构失稳先兆的装置或部件实现对结构失稳监测技术尚处于理论研究和实验室阶段，甚至是初步设想阶段，还需要做进一步的研究工作，使之更趋完善。因此提供可以预测钢结构轴心受压杆件稳定性的方法以及为实施该方法而设计的基于金属磁记忆方法检测钢结构压杆失稳的装置，通过所述装置得到准确的磁记忆法向分量Hp(y)，再通过所述的方法实现对待测构件的稳定性检测，且便于携带，适用于多截面类型、多种型号的钢结构轴心受压杆件，检测范围广，能自由行走，是目前本领域技术人员函待解决的技术问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种检测钢结构压杆失稳的装置及方法，解决现有技术中的检测装置不能自由行走、不能对多截面类型的钢结构轴心受压杆件失稳进行检测的问题。为了实现上述任务，本专利技术采用如下技术方案予以实现：一种检测钢结构压杆失稳的装置，包括磁屏蔽外支架环、内支架环、可伸缩磁记忆检测笔和动力行走机构，内支架环安装在磁屏蔽外支架环内，动力行走机构安装在磁屏蔽外支架的后端的后挡环的外壁上，可伸缩磁记忆检测笔安装在内支架环内，钢结构压杆穿过内支架环，动力行走机构能够在钢结构压杆上行走，可伸缩磁记忆检测笔用于检测钢结构压杆；所述的磁屏蔽外支架环的前端开放，磁屏蔽外支架环的后端设置有后挡环，内支架环的后端顶在后挡环的内壁上，内支架环的侧壁安装在磁屏蔽外支架环的内壁上；所述的内支架环包括多个拼接在一起的内支架板，所述的内支架板的轴截面为阶梯状，分为连接在一起的前段和后段，前段的内径大于后段的内径，前段朝向磁屏蔽外支架环的前端，前段和后段的连接处形成一个与内支架环的轴向垂直的环形平台，环形平台上沿着轴向加工有环形的环向导向槽；后段的内壁上沿着环向加工有环向啮合轨道；所述的可伸缩磁记忆检测笔包括稳定杆和伸缩杆，稳定杆的底面上安装有环向导向圆形块和通过环向电机舱带动的环向动力齿轮，环向导向圆形块比环向动力齿轮更靠近稳定杆的端部，环向导向圆形块嵌入式安装在环向导向槽内，环向动力齿轮与环向啮合轨道啮合，带动可伸缩磁记忆检测笔在内支架环内沿着环向运动；所述的稳定杆的两侧靠近稳定杆的顶面的位置加工有径向导向轨道，伸缩杆叠放在稳定杆的顶面上，伸缩杆的两侧对称设置有径向导向挡板，径向导向挡板的内侧设置有与径向导向轨道配合的径向导向凸起，径向导向凸起安装在径向导向轨道内并将伸缩杆安装在稳定杆上；所述的稳定杆上远离环向导向圆形块的端部的侧壁上安装有径向电机舱，径向电机舱的转动轴上安装有径向动力齿轮，伸缩杆的侧壁上加工有能够与径向动力齿轮啮合传动的径向啮合轨道，径向电机舱带动伸缩杆在稳定杆上伸缩运动；所述的伸缩杆上远离环向导向圆形块的端部安装有磁记忆传感器和距离传感器。本专利技术还具有如下区别技术特征：所述的动力行走机构包括多个对称安装在后挡环的外壁上的球型云台，每个球型云台上连接有行走支撑腿的一端，行走支撑腿的另一端上安装有能够与钢结构压杆接触的电动轮，每个行走支撑腿上设置有耳座，相邻的行走支撑腿上的耳座之间通过拉紧弹簧相连。所述的球型云台为四个。所述电动轮的外壁上包裹有耐磨橡胶层，所述的环向导向圆形块的外壁上包裹有弹性橡胶层。所述的磁屏蔽外支架环包括一对拼接的半圆筒状的外支架板，一对外支架板的拼接端面上设置有耳板，耳板上加工有固定孔，固定螺栓穿过固定孔将一对外支架板拼接成一个磁屏蔽外支架环。所述的内支架板为四个并且结构相同，内支架板上加工有内预留孔，外支架板上加工有与内预留孔对应的外预留孔，螺栓穿过内预留孔和外预留孔将磁屏蔽外支架环和内支架环安装在一起。所述的磁记忆传感器为两个，距离传感器安装在两个磁记忆传感器的中间。所述的伸缩杆与径向导向挡板之间为可拆卸式安装。一种检测钢结构压杆失稳的方法，该方法采用了如上所述的检测钢结构压杆失稳的装置。该方法具体包括以下步骤：步骤一，将可伸缩磁记忆检测笔安装在内支架环上，即将环向导向圆形块嵌入式安装在内支架板的环向导向槽内，并且使环向动力齿轮与环向啮合轨道啮合，将内支架环的内支架板安装在磁屏蔽外支架环的外支架板内，将内支架板上的内预留孔与外支架板上的外预留孔对准，并通过固定螺栓将内支架板与外支架板连接，然后将安装完成的结构对接包裹待测的钢结构压杆后，通过固定螺栓将耳板连接形成完全闭合的装置；步骤二，根据待测的钢结构压杆的截面形状和尺寸选取合适的拉紧弹簧，将动力行走机构通过球型云台安装在磁屏蔽外支架环上，使得电动轮紧贴待测的钢结构压杆表面，然后将拉紧弹簧依次连接在耳座上，使得动力行走机构能够在待测的钢结构压杆上自由行走；步骤三，整个失稳的装置在电动轮的带动下沿着待测的钢结构压杆进行运动，整个失稳的装置依次运动到待侧的钢结构压杆的最下端截面、跨中截面和最上端截面时电动轮停止行走，可伸缩磁记忆检测笔通过环向动力齿轮在环向啮合轨道上的运动实现对待测的钢结构压杆的各个截面的磁记忆信号的检测，两个磁记忆传感器记录所采集的磁记忆信号法向分量Hp(y)；步骤四，将采集到的数据输出，对于钢结构压杆三个截面的六组数据按以下方法处理：步骤4.1，将待测的钢结构压杆的稳定性分为四级：0级、Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级，等级越高，失稳风险越高；步骤4.2，对于一次检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测钢结构压杆失稳的装置，其特征在于：包括磁屏蔽外支架环(1)、内支架环(2)、可伸缩磁记忆检测笔(3)和动力行走机构(4)，内支架环(2)安装在磁屏蔽外支架环(1)内，动力行走机构(4)安装在磁屏蔽外支架(1)的后端的后挡环(1‑1)的外壁上，可伸缩磁记忆检测笔(3)安装在内支架环(2)内，钢结构压杆(5)穿过内支架环(2)，动力行走机构(4)能够在钢结构压杆(5)上行走，可伸缩磁记忆检测笔(3)用于检测钢结构压杆(5)；所述的磁屏蔽外支架环(1)的前端开放，磁屏蔽外支架环(1)的后端设置有后挡环(1‑1)，内支架环(2)的后端顶在后挡环(1‑1)的内壁上，内支架环(2)的侧壁安装在磁屏蔽外支架环(1)的内壁上；所述的内支架环(2)包括多个拼接在一起的内支架板(2‑1)，所述的内支架板(2‑1)的轴截面为阶梯状，分为连接在一起的前段(2‑1‑1)和后段(2‑1‑2)，前段(2‑1‑1)的内径大于后段(2‑1‑2)的内径，前段(2‑1‑1)朝向磁屏蔽外支架环(1)的前端，前段(2‑1‑1)和后段(2‑1‑2)的连接处形成一个与内支架环(2)的轴向垂直的环形平台(2‑1‑3)，环形平台(2‑1‑3)上沿着轴向加工有环形的环向导向槽(2‑2)；后段(2‑1‑2)的内壁上沿着环向加工有环向啮合轨道(2‑3)；所述的可伸缩磁记忆检测笔(3)包括稳定杆(3‑1)和伸缩杆(3‑2)，稳定杆(3‑1)的底面(3‑1‑2)上安装有环向导向圆形块(3‑3)和通过环向电机舱(3‑4)带动的环向动力齿轮(3‑5)，环向导向圆形块(3‑3)比环向动力齿轮(3‑5)更靠近稳定杆(3‑1)的端部，环向导向圆形块(3‑3)嵌入式安装在环向导向槽(2‑2)内，环向动力齿轮(3‑5)与环向啮合轨道(2‑3)啮合，带动可伸缩磁记忆检测笔(3)在内支架环(2)内沿着环向运动；所述的稳定杆(3‑1)的两侧靠近稳定杆(3‑1)的顶面(3‑1‑1)的位置加工有径向导向轨道(3‑6)，伸缩杆(3‑2)叠放在稳定杆(3‑1)的顶面(3‑1‑1)上，伸缩杆(3‑2)的两侧对称设置有径向导向挡板(3‑7)，径向导向挡板(3‑7)的内侧设置有与径向导向轨道(3‑6)配合的径向导向凸起(3‑8)，径向导向凸起(3‑8)安装在径向导向轨道(3‑6)内将伸缩杆(3‑2)安装在稳定杆(3‑1)上；所述的稳定杆(3‑1)上远离环向导向圆形块(3‑3)的端部的侧壁上安装有径向电机舱(3‑9)，径向电机舱(3‑9)的转动轴上安装有径向动力齿轮(3‑10)，伸缩杆(3‑1)的侧壁上加工有能够与径向动力齿轮(3‑10)啮合传动的径向啮合轨道(3‑11)，径向电机舱(3‑9)带动伸缩杆(3‑2)在稳定杆(3‑1)上伸缩运动；所述的伸缩杆(3‑2)上远离环向导向圆形块(3‑3)的端部安装有磁记忆传感器(3‑12)和距离传感器(3‑13)。...

【技术特征摘要】
1.一种检测钢结构压杆失稳的装置，其特征在于：包括磁屏蔽外支架环(1)、内支架环(2)、可伸缩磁记忆检测笔(3)和动力行走机构(4)，内支架环(2)安装在磁屏蔽外支架环(1)内，动力行走机构(4)安装在磁屏蔽外支架(1)的后端的后挡环(1-1)的外壁上，可伸缩磁记忆检测笔(3)安装在内支架环(2)内，钢结构压杆(5)穿过内支架环(2)，动力行走机构(4)能够在钢结构压杆(5)上行走，可伸缩磁记忆检测笔(3)用于检测钢结构压杆(5)；所述的磁屏蔽外支架环(1)的前端开放，磁屏蔽外支架环(1)的后端设置有后挡环(1-1)，内支架环(2)的后端顶在后挡环(1-1)的内壁上，内支架环(2)的侧壁安装在磁屏蔽外支架环(1)的内壁上；所述的内支架环(2)包括多个拼接在一起的内支架板(2-1)，所述的内支架板(2-1)的轴截面为阶梯状，分为连接在一起的前段(2-1-1)和后段(2-1-2)，前段(2-1-1)的内径大于后段(2-1-2)的内径，前段(2-1-1)朝向磁屏蔽外支架环(1)的前端，前段(2-1-1)和后段(2-1-2)的连接处形成一个与内支架环(2)的轴向垂直的环形平台(2-1-3)，环形平台(2-1-3)上沿着轴向加工有环形的环向导向槽(2-2)；后段(2-1-2)的内壁上沿着环向加工有环向啮合轨道(2-3)；所述的可伸缩磁记忆检测笔(3)包括稳定杆(3-1)和伸缩杆(3-2)，稳定杆(3-1)的底面(3-1-2)上安装有环向导向圆形块(3-3)和通过环向电机舱(3-4)带动的环向动力齿轮(3-5)，环向导向圆形块(3-3)比环向动力齿轮(3-5)更靠近稳定杆(3-1)的端部，环向导向圆形块(3-3)嵌入式安装在环向导向槽(2-2)内，环向动力齿轮(3-5)与环向啮合轨道(2-3)啮合，带动可伸缩磁记忆检测笔(3)在内支架环(2)内沿着环向运动；所述的稳定杆(3-1)的两侧靠近稳定杆(3-1)的顶面(3-1-1)的位置加工有径向导向轨道(3-6)，伸缩杆(3-2)叠放在稳定杆(3-1)的顶面(3-1-1)上，伸缩杆(3-2)的两侧对称设置有径向导向挡板(3-7)，径向导向挡板(3-7)的内侧设置有与径向导向轨道(3-6)配合的径向导向凸起(3-8)，径向导向凸起(3-8)安装在径向导向轨道(3-6)内将伸缩杆(3-2)安装在稳定杆(3-1)上；所述的稳定杆(3-1)上远离环向导向圆形块(3-3)的端部的侧壁上安装有径向电机舱(3-9)，径向电机舱(3-9)的转动轴上安装有径向动力齿轮(3-10)，伸缩杆(3-1)的侧壁上加工有能够与径向动力齿轮(3-10)啮合传动的径向啮合轨道(3-11)，径向电机舱(3-9)带动伸缩杆(3-2)在稳定杆(3-1)上伸缩运动；所述的伸缩杆(3-2)上远离环向导向圆形块(3-3)的端部安装有磁记忆传感器(3-12)和距离传感器(3-13)。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的动力行走机构(4)包括多个对称安装在后挡环(1-1)的外壁上的球型云台(4-1)，每个球型云台(4-1)上连接有行走支撑腿(4-2)的一端，行走支撑腿(4-2)的另一端上安装有能够与钢结构压杆(5)接触的电动轮(4-3)，每个行走支撑腿(4-2)上设置有耳座(4-4)，相邻的行走支撑腿(4-2)上的耳座(4-4)之间通过拉紧弹簧(4-5)相连。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的球型云台(4-1)为四个。4.如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述电动轮(4-3)的外壁上包裹有耐磨橡胶层，所述的环向导向圆形块(3-3)的外壁上包裹有弹性橡胶层。5.如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的磁屏蔽外支架环(1)包括一对拼接的半圆筒状的外支架板(1-2)，一对外支架板(1-2)的拼接端面上设置有耳板(1-3)，耳板(1-3)上加工有固定孔(1-4)，固定螺栓(1-5...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏三庆，孙灏江，王威，易术春，路秀琪，马小平，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61