一种钢桥面板疲劳裂纹外变形测量方法及测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种钢桥面板疲劳裂纹外变形测量方法及测量装置，通过测量装置，所述测量方法包括建立三维坐标系，其中x轴和y轴均位于所述疲劳裂纹形成表面上，在所述疲劳裂纹的曲线上选取N个裂纹坐标点(x

A method and device for measuring the outer deformation of fatigue crack of steel bridge deck

【技术实现步骤摘要】
一种钢桥面板疲劳裂纹外变形测量方法及测量装置
本专利技术涉及钢桥面板疲劳裂纹扩展机理及规律研究领域，具体地说是涉及一种钢桥面板疲劳裂纹外变形测量方法及测量装置。
技术介绍
正交异性钢桥面板具有自重轻、承载力高、适用范围广等优点，已经成为大跨径桥梁普遍应用的桥面板结构，由面板、纵向加劲肋、横隔板、纵隔板等焊接而成，构造复杂，应力集中明显，极易产生疲劳裂纹。对疲劳裂纹扩展机理及扩展规律的研究，有必要探究裂纹在平面内的扩展规律以及由于面外变形引起的裂纹面错动量的变化规律，以期钢桥面板裂纹扩展研究更加接近实际情况。但是，裂纹垂直于板面的错动量很小，裂纹边缘处表面状态差很难保证测量精度，难以精确测量。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提出一种钢桥面板疲劳裂纹外变形测量方法及测量装置，可提供了测量面外变形引起的裂纹面错动量的变化规律，还可准确得到裂纹边缘处错动量，增加研究维度，使钢桥面板裂纹扩展研究更加接近实际情况。技术方案：本专利技术提出一种钢桥面板疲劳裂纹外变形测量方法，包括建立三维坐标系，包括相互垂直的x轴、y轴和z轴，其中x轴和y轴均位于所述疲劳裂纹形成表面上，在所述疲劳裂纹的曲线上选取N个裂纹坐标点(xi，yi)，其中i＝1,2…N；在裂纹坐标点(xi，yi)沿y轴的两侧的钢桥面板上分别选取M个外侧坐标点(xi，yi+dij)和(xi，yi-dij’),其中dij和dij’均大于0，j＝1,2…M；测量并计算钢桥面板上的外侧坐标点(xi，yi+dij)与(xi，yi-dij’)沿z轴的高度差△zij；拟合得到疲劳裂纹的三维空间曲线(xi，yi，△zij)。进一步，通过光导纤维测距仪器测量并计算钢桥面板上的外侧坐标点(xi，yi+dij)与(xi，yi-dij’)沿z轴的高度差△zij。进一步，所述光导纤维测距仪器包括光源入射系统、光强信息接收系统和光强信息处理系统；所述光源入射系统发射光源至钢桥面板上的外侧坐标点(xi，yi+dij)，光强信息接收系统接收外侧坐标点(xi，yi+dij)处的光强信息并发送至光强信号处理系统，光强信息处理系统处理光强信息得到光强Iij；由光强I与距离s的函数曲线s＝f(I)，计算光源入射系统的入射端部与钢桥面板沿z轴的距离zij＝f(Iij)；所述光源入射系统发射光源至钢桥面板上的外侧坐标点(xi，yi-dij’)，光强信息接收系统接收外侧坐标点(xi，yi-dij’)处的光强信息并发送至光强信号处理系统，光强信息处理系统处理光强信息得到光强Iij’；由函数曲线s＝f(I)计算光源入射系统的入射端部与钢桥面板沿z轴的距离zij’＝f(Iij’)；计算所述钢桥面板上的外侧坐标点(xi，yi+dij)与(xi，yi-dij’)沿z轴的高度差△zij＝∣zij-zij’∣。进一步，函数曲线s＝f(I)的获取方法是：在相同光导纤维测距应用环境下，将所述光导纤维测距仪器置于钢桥面板的一光滑平整面上，调整光源入射系统的入射端部与光滑平整面的距离由0逐渐增大，当入射端部与光滑平整面的距离为sK时，记录对应测量的光强IK,得到K组s与I的关联数据值，其中K大于2；建立s与I的函数坐标系，由K组s与I的关联数据值，拟合得到函数曲线s＝f(I)。进一步，所述光源入射系统包括第一入射光纤和第二入射光纤；所述光强信息接收系统包括第一接收光纤和第二接收光纤；所述第一入射光纤的入射端部、第二入射光纤的入射端部、第一接收光纤的接收端部和第二接收光纤的接收端部的位于同一垂直于z轴的平面；所述第一入射光纤发射光源至钢桥面板上的外侧坐标点(xi，yi+dij)，第一接收光纤接收外侧坐标点(xi，yi+dij)处的光强信息并发送至光强信号处理系统，光强信息处理系统处理光强信息得到光强Iij；所述第二入射光纤发射光源至钢桥面板上的外侧坐标点(xi，yi-dij’)，第二接收光纤接收外侧坐标点(xi，yi-dij’)处的光强信息并发送至光强信号处理系统，光强信息处理系统处理光强信息得到光强Iij’。进一步，所述第一入射光纤的入射端部和第二入射光纤的入射端部之间设置有裂纹定位针；通过光导纤维测距仪器测量并计算钢桥面板上的外侧坐标点(xi，yi+dij)与(xi，yi-dij’)沿z轴的高度差△zij时，所述裂纹定位针置于裂纹坐标点(xi，yi)上。一种钢桥面板疲劳裂纹外变形测量装置，包括光导纤维测距仪器；所述光导纤维测距仪器包括光源入射系统、光强信息接收系统和光强信息处理系统；所述光源入射系统包括第一入射光纤和第二入射光纤；所述光强信息接收系统包括第一接收光纤和第二接收光纤；所述第一入射光纤的入射端部、第二入射光纤的入射端部、第一接收光纤的接收端部和第二接收光纤的接收端部位于平行于疲劳裂纹形成表面的同一平面；所述第一入射光纤发射光源至钢桥面板上疲劳裂纹曲线的一侧，第一接收光纤接收钢桥面板上疲劳裂纹曲线的一侧的光强信息并发送至光强信号处理系统，光强信息处理系统处理光强信息得到钢桥面板上疲劳裂纹曲线的一侧的光强；同时所述第二入射光纤发射光源至钢桥面板上疲劳裂纹曲线的另一侧，第二接收光纤接收钢桥面板上疲劳裂纹曲线的另一侧的光强信息并发送至光强信号处理系统，光强信息处理系统处理光强信息得到钢桥面板上疲劳裂纹曲线的另一侧的光强。所述钢桥面板疲劳裂纹外变形测量装置还包括测量定位系统；所述测量定位系统用于控制第一入射光纤、第二入射光纤、第一接收光纤和第二接收光纤沿垂直于钢桥面板的方向同步移动；所述测量定位系统用于控制所述第一入射光纤沿平行于所述第一入射光纤的入射端部和第二入射光纤的入射端部的连线的方向移动；所述测量定位系统用于控制所述第二入射光纤沿平行于所述第一入射光纤的入射端部和第二入射光纤的入射端部的连线的方向移动；进一步，所述测量定位系统包括支撑架、定位座、竖向调节机构、第一横向调节机构和第二横向调节机构；所述支撑架为龙门状，包括横梁、第一立柱和第二立柱；所述支撑架通过第一立柱和第二立柱固定于钢桥面板上；所述竖向调节机构包括竖向螺纹杆；所述竖向螺纹杆穿过支撑架的横梁，且垂直于钢桥面板；所述竖向螺纹杆上旋有两个竖向调节螺母，两个竖向调节螺母分别位于横梁的两侧；所述竖向螺纹杆与定位座固定连接；所述支撑架的第一立柱上设置有垂直于钢桥面板的第一滑槽，第二立柱上设置有垂直于钢桥面板的第二滑槽；所述定位座上设置有滑孔；所述滑孔平行于第一接收光纤的接收端部和第二接收光纤的接收端部的连线；所述第一横向调节机构包括第一横向螺纹杆；所述第一横向螺纹杆的一端滑动穿过第一滑槽；第一横向螺纹杆上旋有两个第一横向调节螺母；两个第一横向调节螺母分别位于所述第一立柱的两侧；所述第一横向螺纹杆的另一端滑动穿过滑孔，且第一入射光纤与第一接收光纤固定在第一横向螺纹杆的另一端；所述第二横向调节机构包括第二横向螺纹杆；所述第二横向螺纹杆的一端滑动穿过第二滑槽；第二横向螺纹杆上旋有两个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢桥面板疲劳裂纹外变形测量方法，其特征在于：包括/n建立三维坐标系，包括相互垂直的x轴、y轴和z轴，其中x轴和y轴均位于所述疲劳裂纹形成表面上，在所述疲劳裂纹的曲线上选取N个裂纹坐标点(x

【技术特征摘要】
1.一种钢桥面板疲劳裂纹外变形测量方法，其特征在于：包括
建立三维坐标系，包括相互垂直的x轴、y轴和z轴，其中x轴和y轴均位于所述疲劳裂纹形成表面上，在所述疲劳裂纹的曲线上选取N个裂纹坐标点(xi，yi)，其中i＝1,2…N；
在裂纹坐标点(xi，yi)沿y轴的两侧的钢桥面板上分别选取M个外侧坐标点(xi，yi+dij)和(xi，yi-dij’),其中dij和dij’均大于0，j＝1,2…M；测量并计算钢桥面板上的外侧坐标点(xi，yi+dij)与(xi，yi-dij’)沿z轴的高度差△zij；拟合得到疲劳裂纹的三维空间曲线(xi，yi，△zij)。


2.根据权利要求1所述的钢桥面板疲劳裂纹外变形测量方法，其特征在于：通过光导纤维测距仪器测量并计算钢桥面板上的外侧坐标点(xi，yi+dij)与(xi，yi-dij’)沿z轴的高度差△zij。


3.根据权利要求2所述的钢桥面板疲劳裂纹外变形测量方法，其特征在于：所述光导纤维测距仪器包括光源入射系统、光强信息接收系统和光强信息处理系统(103)；
所述光源入射系统发射光源至钢桥面板上的外侧坐标点(xi，yi+dij)，光强信息接收系统接收外侧坐标点(xi，yi+dij)处的光强信息并发送至光强信号处理系统，光强信息处理系统处理光强信息得到光强Iij；由光强I与距离s的函数曲线s＝f(I)，计算光源入射系统的入射端部与钢桥面板沿z轴的距离zij＝f(Iij)；所述光源入射系统发射光源至钢桥面板上的外侧坐标点(xi，yi-dij’)，光强信息接收系统接收外侧坐标点(xi，yi-dij’)处的光强信息并发送至光强信号处理系统，光强信息处理系统处理光强信息得到光强Iij’；由函数曲线s＝f(I)计算光源入射系统的入射端部与钢桥面板沿z轴的距离zij’＝f(Iij’)；
计算所述钢桥面板上的外侧坐标点(xi，yi+dij)与(xi，yi-dij’)沿z轴的高度差△zij＝∣zij-zij’∣。


4.根据权利要求3所述的钢桥面板疲劳裂纹外变形测量方法，其特征在于：函数曲线s＝f(I)的获取方法是：
在相同光导纤维测距应用环境下，将所述光导纤维测距仪器置于钢桥面板的一光滑平整面上，调整光源入射系统的入射端部与光滑平整面的距离由0逐渐增大，当入射端部与光滑平整面的距离为sK时，记录对应测量的光强IK,得到K组s与I的关联数据值，其中K大于2；建立s与I的函数坐标系，由K组s与I的关联数据值，拟合得到函数曲线s＝f(I)。


5.根据权利要求3或4所述的钢桥面板疲劳裂纹外变形测量方法，其特征在于：所述光源入射系统包括第一入射光纤(101)和第二入射光纤(102)；所述光强信息接收系统包括第一接收光纤(101a)和第二接收光纤(102a)；
所述第一入射光纤(101)的入射端部、第二入射光纤(102)的入射端部、第一接收光纤(101a)的接收端部和第二接收光纤(102a)的接收端部位于同一垂直于z轴的平面；
所述第一入射光纤(101)发射光源至钢桥面板上的外侧坐标点(xi，yi+dij)，第一接收光纤(101a)接收外侧坐标点(xi，yi+dij)处的光强信息并发送至光强信号处理系统(103)，光强信息处理系统(103)处理光强信息得到光强Iij；同时所述第二入射光纤(102)发射光源至钢桥面板上的外侧坐标点(xi，yi-dij’)，第二接收光纤(102a)接收外侧坐标点(xi，yi-dij’)处的光强信息并发送至光强信号处理系统(103)，光强信息处理系统(103)处理光强信息得到光强Iij’。


6.根据权利要求5所述的钢桥面板疲劳裂纹外变形测量方法，其特征在于：所述第一入射光纤(101)的入射端部和第二入射光纤(102)的入射端部之间设置有裂纹定位针(206)；通过光导纤维测距仪器测量并计算钢桥面板上的外侧坐标点(xi，yi+dij)与(xi，yi-dij’)沿z轴的高度差△zij时，所述裂纹定位针(206)置于裂纹坐标点(xi，yi)上。


7.一种钢桥面板疲劳裂纹外变形测量装置，其特征在于：包括光导纤维测距仪器；...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉伯海，陈念念，袁周致远，傅中秋，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32