一种模拟浪溅区波浪冲击动态应变检测装置制造方法及图纸

一种模拟浪溅区波浪冲击动态应变检测装置涉及一种检测装置，尤其涉及一种模拟浪溅区波浪冲击动态应变检测装置。为研究工程结构材料的动态力学性能和失效机理，发明专利技术了一种模拟浪溅区波浪冲击动态力学性能检测的新方法，并针对该方法设计一种实现波浪冲击动态应变检测的自动化装置。以690MPa高强钢试件为对象，使用该装置检测其在不同浪速、不同作用时间和不同冲击方向的波浪冲击作用下的动态应变，实验结果符合理论分析，证明该装置准确可靠，为研究波浪冲击动态应变作用机理提供一种新的实验方法。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟浪溅区波浪冲击动态应变检测装置
本专利技术涉及一种检测装置，尤其涉及一种模拟浪溅区波浪冲击动态应变检测装置。
技术介绍
浪花飞溅区（简称浪溅区）是指在海洋环境中，海水的飞沫能够喷洒到工程结构表面，但在海水涨潮时又不能被海水所浸没的部位。该区域的工程结构长期受到波浪载荷的冲击作用，使得结构物表面由于弹性变形和振动产生微裂纹，这些微裂纹经过长时间的积累会严重影响结构的承载能力，使得结构的安全可靠性减弱，最终将导致结构功能的散失，甚至结构破坏。波浪冲击作用机理十分复杂，自20世纪60年代开始，国内外学者就开展了波浪对海洋结构物冲击作用的研究。Wang假定结构为刚性且表面光滑，给出了计算波浪冲击力的方法；Kaplan等采用与处理小尺度水平圆柱相近的方法，给出了作用在水平板上的冲击力公式；过达等分别给出了不同试验条件下冲击力的经验公式。周益人等利用求解含有自由表面的、二维不可压缩粘性流体非定常运动的流体体积法（VOF）建立了求解波浪冲击压力的数学模型。上述研究均假设波浪正向作用在海洋结构物上，并且主要针对波浪冲击力进行研究，关于波浪冲击过程中结构物产生的动态应变研究目前鲜有报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了研究波浪冲击过程中结构物产生的动态应变，设计了一种模拟浪溅区波浪冲击动态应变检测装置。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：模拟浪溅区波浪冲击动态应变检测装置由波浪冲击系统、工控机、数据采集系统等部分构成。所述的冲击系统主要包括冲击平台系统及冲击速度控制系统，冲击系统平台通过光栅传感器读取平台的位置模拟量信号，转换成电压数字信号后，传送到MAC-3002SSP4运动控制卡上；工控机从控制卡上读取平台的位置信息，从而控制X、Y及旋转方向的空间运动，实现对冲击位置及角度的控制。所述的冲击速度控制系统通过伺服电机控制调速阀，改变冲击管道的流量，并通过流量计监测流速，达到控制冲击速度的目的。所述的工控机是系统的上位机，主要完成人机交互界面的管理、控制系统实时监控信息的显示等工作。所述的系统的下位机是步进机电有限公司的MPC03运动控制卡，下位机MPC03卡则负责完成运动控制的所有细节，如实时轨迹规划、位置闭环伺服控制、主机命令处理和控制I/O管理等；上位机与MPC03运动控制卡之间的通信通过PCI总线实现。所述的系统的电机采用松下伺服电机MSMD022S1，其驱动器采用MINAS-A4系列。所述的系统的动态应变检测装置上位机交互界面的主要功能有：读取冲击系统的位置信息反馈，控制喷头位置；根据检测系统与库文件的对比，确定装置是否正常工作。本专利技术的有益效果是：本提出了一种模拟浪溅区波浪冲击动态力学性能检测的新方法，并针对该方法设计了一种实现波浪冲击动态应变检测的自动化装置。以690MPa高强钢试件为对象，使用该装置检测其在不同浪速、不同作用时间和不同冲击方向的波浪冲击作用下的动态应变，实验结果符合理论分析，证明该装置的可行性。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是动态应变检测装置硬件系统示意图。其中，1-工控机；2-STSS应力检测模块；3-试样；4-应变片；5-红外线发射器；6-光电传感器；7-数据采集卡；8-光栅；9-Z轴；10-喷枪；11-夹具；12-旋转电机；13-X轴工作台；14-步进电机；15-驱动器；16-运动控制卡；17-流量计；18-分流阀；19-调速阀；20-液压泵；21-液压驱动；22-伺服电机。具体实施方式如图1所示，动态应变检测装置由波浪冲击系统、工控机1、数据采集系统等组成，冲击系统主要包括冲击平台系统及冲击速度控制系统，冲击系统平台通过光栅传感器8读取平台的位置模拟量信号，转换成电压数字信号后，传送到MAC-3002SSP4运动控制卡16上；工控机1从控制卡上读取平台的位置信息，从而控制X、Y及旋转方向的空间运动，实现对冲击位置及角度的控制。冲击速度控制系统通过伺服电机22控制调速阀19，改变冲击管道的流量，并通过流量计17监测流速，达到控制冲击速度的目的。应变检测装置的原理如下:材料的动态力学性能主要是通过实验测量的方法进行研究，金属材料动态本构模型则是根据实验所测数据来描述外载作用下材料相对应的响应，为材料在工程设计和数值模拟计算中安全可靠的应用提供有力保障。在多种描述金属动力响应的本构模型中，Johnson-Cook模型运用最为广泛，其模型形式简单、物理意义清晰、易于添加修正项，Johnson-Cook模型的表达式为：σ=[A+Bεn][1+Clnε*]式中：σ—等效应力；ε—等效塑性应变；A、B、C—材料相关系数；—无量纲应变率变量；—参考应变率；n—应变硬化指数。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟浪溅区波浪冲击动态应变检测装置，由波浪冲击系统、工控机、数据采集系统等部分构成。

【技术特征摘要】
1.一种模拟浪溅区波浪冲击动态应变检测装置，由波浪冲击系统、工控机、数据采集系统等部分构成。2.根据权利要求1所述的模拟浪溅区波浪冲击动态应变检测装置，其特征是所述的冲击系统主要包括冲击平台系统及冲击速度控制系统，冲击系统平台通过光栅传感器读取平台的位置模拟量信号，转换成电压数字信号后，传送到MAC-3002SSP4运动控制卡上；工控机从控制卡上读取平台的位置信息，从而控制X、Y及旋转方向的空间运动，实现对冲击位置及角度的控制。3.根据权利要求1所述的模拟浪溅区波浪冲击动态应变检测装置，其特征是所述的冲击速度控制系统通过伺服电机控制调速阀，改变冲击管道的流量，并通过流量计监测流速，达到控制冲击速度的目的。4.根据权利要求1所述的模拟浪溅区波浪冲击动态应变检测装置，其特征是所述的工控机是系统的上位机，主要完成人机...

【专利技术属性】
技术研发人员：由国峰，
申请(专利权)人：由国峰，
类型：发明
国别省市：辽宁,21