一种捕捉焊趾多裂纹萌生时间和位置的实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种捕捉焊趾多裂纹萌生时间和位置的实验装置，该捕捉焊趾多裂纹萌生时间和位置的实验装置采用多根并排布置的第一光纤光栅应变传感器捕捉焊趾裂纹，所述第一光纤光栅应变传感器结构简单，体积小，重量轻，轮廓可变，可以适应各种复杂结构的损伤检测，因此探究焊趾形貌对疲劳裂纹的影响时，能够非常密集地布置在焊趾曲线的多个特征点部位，从而可检测凹凸不平的曲面上特征点的疲劳损伤情况；并且，光纤光栅稳定性好、耐酸碱抗腐蚀、抗电磁和噪声干扰、精度高、无电火花、复用能力强、易于实现远距离多通道的遥测与控制。

An experimental device for capturing the initiation time and location of multiple cracks in weld toes

【技术实现步骤摘要】
一种捕捉焊趾多裂纹萌生时间和位置的实验装置
本技术涉及焊接结构裂纹萌生的检测装置，具体涉及一种捕捉焊趾多裂纹萌生时间和位置的实验装置。
技术介绍
焊接结构被广泛用于工业生产中，焊接结构中的常见问题是由疲劳载荷或腐蚀引起的疲劳损伤，而损伤的主要表现形式为疲劳裂纹。焊件初始缺陷和焊缝几何形状的不连续，造成局部应力集中，是在疲劳载荷下出现疲劳裂纹的主要原因。实践证明，若发现裂纹不及时修复，设备长期被迫带病运行，早期形成的微小裂纹，尤其是过渡性及危险性裂纹，可能导致严重后果。因此研发一种高效廉价的焊接结构裂纹检测装置，用于在线、实时、动态记录焊缝裂纹信息，以分析焊趾形貌对焊缝疲劳裂纹的萌生、扩展、断裂整个过程的影响，对如何降低疲劳损伤风险，提升结构的安全性能十分重要。为检测焊接结构疲劳裂纹、降低疲劳损伤风险，现有技术已经存在许多检测方法：离线检测方法：包括目测法，染料渗透，磁粉，涡流检测等。目测法是最为传统及使用较多的方法，但不能检测细微的裂纹，且测量精度较低；染料渗透仅能检测致密性金属的表面开口型宏观陷，而且渗入裂纹内部的渗透剂和染色剂难以清洗。磁粉检测只能用于检测铁磁性材料的表面或近表面的缺陷，需停机检测,无法实现实时、在线检测，检测过程同样繁琐。涡流检测容易受外界磁场的影响，只能检测铁磁性材料，检测深度仅为2-3mm。上述方法中都需要停机甚至切样后再检测，较难实现全过程在线、实时、动态的裂纹萌生和扩展过程的检测和疲劳损伤程度评估,检测形式也比较单一。在线检测方法：包括声发射、压电传感器(PZT)、电阻应变片、电位法和超声等检测方法。声发射技术最主要的优点是实现了动态实时检测，声发射信号(计数、有效值、信号强度等)对裂纹的萌生和扩展过程比较敏感，缺点是易受噪声干扰和定量检测裂纹萌生和扩展尺寸仍然存在一定的困难，而且只是间接的通过裂纹萌生和扩展释放的损伤信号来进行检测，无法通过图像的形式直观的实时检测裂纹从萌生到扩展直至断裂的整个过程。电阻应变片检测，因应变片本身具有一定的宽度，在较小的测量平面内无法布置多个，不利用探究焊趾形貌与裂纹萌生点的关系，且应变片受磁场、放射性、化学腐蚀等因素影响。压电传感器(PZT)驱动的兰姆波可用于检测局部裂纹及对裂纹进行定位，但其实际应用受到电磁干扰的影响。电位法需要建立精准的修正曲线才能够准确检测小裂纹；超声检测技术是目前定量检测精度和可靠度较高的检测手段，但同样难以实现动态实时检测，而且检测自动化程度较低。这些方法要么操作繁琐、结构复杂，不适用于恶劣环境，要么无法实现对考虑焊趾形貌的疲劳裂纹的检测。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述技术不足，提供一种捕捉焊趾多裂纹萌生时间和位置的实验装置，解决现有技术中的检测装置易受磁场、化学腐蚀干扰的技术问题。为达到上述技术目的，本技术的技术方案提供一种捕捉焊趾多裂纹萌生时间和位置的实验装置，其特征在于，包括：第一光纤光栅应变传感器、第一光纤跳线、光纤光栅解调仪、工控机，所述第一光纤光栅应变传感器为多根，多根所述第一光纤光栅应变传感器的光栅段的中部均垂直贴敷于疲劳试件的一条焊趾布置，且所述第一光纤光栅应变传感器贴敷于与所述焊趾相邻的母材表面、焊缝表面；所述第一光纤光栅应变传感器固定连接于所述焊趾、与所述焊趾相邻的母材表面、焊缝表面，并且多根所述第一光纤光栅应变传感器依次并排布置；所述第一光纤跳线为多根，每根所述第一光纤跳线的一端至少与一根所述第一光纤光栅应变传感器的一端相连接，每根所述第一光纤跳线的另一端与所述光纤光栅解调仪上的多个光纤接口一一对应相连接；所述光纤光栅解调仪与所述工控机信号连接。与现有技术相比，本技术的有益效果包括：该捕捉焊趾多裂纹萌生时间和位置的实验装置采用多根并排布置的第一光纤光栅应变传感器捕捉焊趾裂纹，所述第一光纤光栅应变传感器结构简单，体积小，重量轻，轮廓可变，可以适应各种复杂结构的损伤检测，因此探究焊趾形貌对疲劳裂纹的影响时，能够非常密集地布置在焊趾曲线的多个特征点部位，从而可检测凹凸不平的曲面上特征点的疲劳损伤情况；并且，光纤光栅稳定性好、耐酸碱抗腐蚀、抗电磁和噪声干扰、精度高、无电火花、复用能力强、易于实现远距离多通道的遥测与控制。附图说明图1是本技术中疲劳试件的正面结构示意图。图2是图1侧视结构示意图。图3是图2中疲劳试件装夹于疲劳试验机上时的结构示意图。图4是本技术中疲劳试件与第二光纤光栅应变传感器、第三光纤光栅应变传感器的连接结构示意图。图5是图4侧视结构示意图。图6是本技术中疲劳试件与第一光纤光栅应变传感器、第二光纤光栅应变传感器、第三光纤光栅应变传感器的连接结构示意图。图7是本技术中磁性橡胶板的侧面结构示意图。图8是图7中磁性橡胶板弯折后的结构示意图。图9是图7的俯视面结构示意图。图10是本技术中疲劳试件与第一光纤光栅应变传感器、第二光纤光栅应变传感器、第三光纤光栅应变传感器、磁性橡胶板的连接结构示意图。图11是本技术的连接结构示意图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。请参阅图1～11，本实施例提供一种捕捉焊趾多裂纹萌生时间和位置的实验装置，其特征在于，包括：第一光纤光栅应变传感器1、第一光纤跳线4、光纤光栅解调仪5、工控机。所述第一光纤光栅应变传感器1为多根，多根所述第一光纤光栅应变传感器1的光栅段的中部均垂直贴敷于疲劳试件的一条焊趾c1布置，且所述第一光纤光栅应变传感器1贴敷于与所述焊趾c1相邻的母材表面、焊缝表c面；所述第一光纤光栅应变传感器1固定连接于所述焊趾c1、与所述焊趾c1相邻的母材表面、焊缝c表面，并且多根所述第一光纤光栅应变传感器1依次并排布置；所述第一光纤跳线4为多根，每根所述第一光纤跳线4的一端至少与一根所述第一光纤光栅应变传感器1的一端相连接，每根所述第一光纤跳线4的另一端与所述光纤光栅解调仪5上的多个光纤接口一一对应相连接；所述光纤光栅解调仪5与所述工控机信号连接，该捕捉焊趾多裂纹萌生时间和位置的实验装置采用多根并排布置的第一光纤光栅应变传感器1捕捉焊趾裂纹，所述第一光纤光栅应变传感器1结构简单，体积小，重量轻，轮廓可变，可以适应各种复杂结构的损伤检测，因此探究焊趾c1形貌对疲劳裂纹的影响时，能够非常密集地布置在焊趾c1曲线的多个特征点部位，从而可检测凹凸不平的曲面上特征点的疲劳损伤情况；并且，光纤光栅稳定性好、耐酸碱抗腐蚀、抗电磁和噪声干扰、精度高、无电火花、复用能力强、易于实现远距离多通道的遥测与控制；所述第一光纤光栅应变传感器1的另自由端作为预留端，当所述第一光纤光栅应变传感器1与所述第一光纤跳线4连接的一端损坏时，把所述第一光纤光栅应变传感器1的自由端与第一光纤跳线4连接,继续进行实验，无需更换第一光纤光栅应变传感器1；由于光纤光栅解调仪5的光纤接口一般为四个或八个，接口数量有限，从而需要将每根所述第一光纤跳线4的一端尽量连接多的所述第一光纤光栅应变传感器1，所述第一光纤跳线4的一端与所述第一光纤光栅应变传感器1的一端采用光纤熔接机熔融连接，从本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种捕捉焊趾多裂纹萌生时间和位置的实验装置，其特征在于，包括：第一光纤光栅应变传感器、第一光纤跳线、光纤光栅解调仪、工控机，所述第一光纤光栅应变传感器为多根，多根所述第一光纤光栅应变传感器的光栅段的中部均垂直贴敷于疲劳试件的一条焊趾布置，且所述第一光纤光栅应变传感器贴敷于与所述焊趾相邻的母材表面、焊缝表面；所述第一光纤光栅应变传感器固定连接于所述焊趾、与所述焊趾相邻的母材表面、焊缝表面，并且多根所述第一光纤光栅应变传感器依次并排布置；所述第一光纤跳线为多根，每根所述第一光纤跳线的一端至少与一根所述第一光纤光栅应变传感器的一端相连接，每根所述第一光纤跳线的另一端与所述光纤光栅解调仪上的多个光纤接口一一对应相连接；所述光纤光栅解调仪与所述工控机信号连接。

【技术特征摘要】
1.一种捕捉焊趾多裂纹萌生时间和位置的实验装置，其特征在于，包括：第一光纤光栅应变传感器、第一光纤跳线、光纤光栅解调仪、工控机，所述第一光纤光栅应变传感器为多根，多根所述第一光纤光栅应变传感器的光栅段的中部均垂直贴敷于疲劳试件的一条焊趾布置，且所述第一光纤光栅应变传感器贴敷于与所述焊趾相邻的母材表面、焊缝表面；所述第一光纤光栅应变传感器固定连接于所述焊趾、与所述焊趾相邻的母材表面、焊缝表面，并且多根所述第一光纤光栅应变传感器依次并排布置；所述第一光纤跳线为多根，每根所述第一光纤跳线的一端至少与一根所述第一光纤光栅应变传感器的一端相连接，每根所述第一光纤跳线的另一端与所述光纤光栅解调仪上的多个光纤接口一一对应相连接；所述光纤光栅解调仪与所述工控机信号连接。2.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述第一光纤光栅应变传感器上靠近所述母材的位置与所述母材表面通过胶带粘接固定，所述第一光纤光栅应变传感器上靠近所述焊缝的位置与所述焊缝表面通过胶带粘接固定；并且所述胶带粘接固定的位置均紧邻所述焊趾布置；所述第一光纤光栅应变传感器贴敷于所述焊趾的位置涂覆有固定胶水。3.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述第一光纤光栅应变传感器上靠近所述母材的位置与所述母材表面通过胶带粘接固定，所述第一光纤光栅应变传感器上靠近所述焊缝的位置与所述焊缝表面通过胶带粘接固定；并且所述胶带粘接固定的位置均紧邻所述焊趾布置；所述第一光纤光栅应变传感器贴敷于所述焊趾的位置粘贴有透明胶带，所述第一光纤光...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏国前，李山山，叶凡，陈斯雯，成立夫，胡珂，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42