一种塔架构件力学性能检测方法技术

本发明专利技术涉及一种塔架构件力学性能检测方法，在不破坏塔架前提下，构建塔架构件在交变载荷作用下的受力与变形之间的滞后回线数学模型；计算得出滞后回线数学模型中的形状参数A、B、D、C、E；由A、B、D、C、E通过对塔架构件损伤状态所对应的状态空间参数进行定量分析，得到塔架构件力学性能；通过准确构建电力塔架、金具在交变载荷作用下的受力与变形之间的滞后回线数学模型，计算与电力塔架构件的微观组织变化过程有直接关系的滞后回线形态参数，在相关和回归分析等数学分析工具的基础上，对构件损伤状态所对应的状态空间参数进行定量分析；从而实现在动态载荷作用下对塔架构件进行力学性能的检测。性能的检测。性能的检测。

【技术实现步骤摘要】
一种塔架构件力学性能检测方法


[0001]本专利技术涉及一种塔架构件力学性能检测方法，属于材料性能测试


技术介绍

[0002]塔架构件对其力学性能的检测通常是破坏性检测，或者是失效后分析。电网塔架输电线路途经地基易变形和极限天气易发生地区，且伴随电压等级的提高，塔架构件、高度和塔间档距增加，使用环境差别增大，很难用某地的失效分析结果用于他地的失效，更难用某地的力学性能估算他地的力学性能损失。在使用过程中，长期经受非周期动态载荷的影响；地处不同腐蚀环境，导致腐蚀疲劳等，大大降低塔架构件的使用寿命，对动态环境载荷的变化更加敏感。如何准确判断输变配电塔架的运行状态，特别在风灾、雨灾来临时，时时检测危险区域的塔架的运行情况，做好应急治理减少灾害损失，对塔架构件的力学行为和力学状态的检测提出了更高的要求。
[0003]常规静疲劳寿命的分析方法已经形成一套独立的系统，但是在实际环境中，工程结构往往是在长期振动载荷的环境下工作，结构发生的破坏主要是由振动所造成的。影响疲劳的因素众多，实验投入量大，疲劳的应用研究也多限于实验室。
[0004]电力塔架的疲劳破坏是在工程中时有发生的现象，它的主要特点是电力塔架在交变应力的持续作用下，由于构件材料组织萌生部分缺陷如位错、滑移带、孔洞等，并逐渐演化成为裂纹而最终导致电力塔架结构破坏的过程。通过能量的方法分析金属材料的疲劳损伤，是疲劳破坏研究中最活跃的领域之一。
[0005]随着现代疲劳实验系统的建立，通过测量应力—应变曲线所形成的滞后回线包围的面积，人们已经能够精确地测量疲劳过程中所消耗的总应变能量，并提了出许多基于总应变能的疲劳损伤模型和失效准则。这些方法的共同思想是，用总应变能来表征疲劳损伤，认为当应变能量累积达到某个极限值时，金属材料发生疲劳破坏。
[0006]在循环载荷作用过程中，应力与应变所形成的滞后回线的形态与金属材料的存储能量能量是密切相关的；如饱和位错的结构决定了交滑移的难易程度，金属材料组织的交滑移的难易程度可以影响滞后回线中塑性变形部分的走向，从而改变滞后回线形态。再如韧性材料的滞后回线较为扁平、脆性材料的则显尖锐。随着循环载荷的持续作用，对应材料的软、硬化过程，滞后回线则对应着出现顺、逆时针的偏转等等宏微观之间的联系。
[0007]滞后回线除了可以计算总应变能外，还包含了大量的金属材料变形和损伤信息，滞后回线所包含的信息可以进一步成为联系宏观与微观之间的重要桥梁，这些信息的分析和获取有望为金属材料疲劳损伤的研究带来新的途径。滞后回线分析的基础是对滞后回线进行精确的数学构建。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种塔架构件力学性能检测方法，以解决上述
技术介绍
中提出如何准确测量出塔架构件在动态载荷作用下力学性能的检测的问题。
[0009]本专利技术的技术方案如下：
[0010]一种塔架构件力学性能检测方法，包括以下步骤：
[0011]在不破坏塔架前提下，构建塔架构件在交变载荷作用下的受力与变形之间的滞后回线数学模型；
[0012]所述滞后回线数学模型表示如下：
[0013]μ+2ξωμ
′
+αω2μ+(1
‑
α)ω2z＝f(t)
ꢀꢀ
(1)
[0014]z
′
＝Aμ
′
+B(μ
′
+|μ
′
|)(Z+|Z|)
n
+C(μ
′
+|μ
′
|)(z
‑
|z|)
n
+D(μ
′‑
|μ
′
|)(z+|z|)
n
+E(μ
′‑
|μ
′
|)(z
‑
|z|)
n
ꢀꢀ
(2)
[0015]式中:u(t)是所测量变形；f(t)是试样受力；
[0016]计算得出所述滞后回线数学模型中的形状参数A、B、D、C、E；
[0017]由A、B、D、C、E通过对塔架构件损伤状态所对应的状态空间参数进行定量分析，得到塔架构件力学性能。
[0018]优选的，所述A、B、D、C、E通过数学分析工具对塔架构件损伤状态进行定量分析。
[0019]优选的，对于形状参数A、B、C、D、E这种多维的状态参数进行相关分析，相关分析结果可以得到形状参数之间的相关程度定量值。
[0020]优选的，由形状参数A、B、C、D、E确定能够敏感反应塔架构件在循环载荷作用下，损伤过程的损伤参数。
[0021]优选的，对于形状参数A、B、C、D、E进行回归分析和传递函数分析进行处理，得到三维方向上的工程量(指相对于某一个构件原来力学性能的相对变化)。
[0022]本专利技术具有如下有益效果：
[0023]根据经验和服役时间对塔架结构进行分类，建立不同批次、不同地域不同材料的塔架(钢、水泥)的基本信息；通过准确构建电力塔架、金具在交变载荷作用下的受力与变形之间的滞后回线数学模型，计算与电力塔架构件的微观组织变化过程有直接关系的滞后回线形态参数，在相关和回归分析等数学分析工具的基础上，对构件损伤状态所对应的状态空间参数进行定量分析。
[0024]从而实现在动态载荷作用下对塔架构件进行力学性能的检测。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例一z方向位移量测量结果结构示意图；
[0026]图2为本专利技术实施例一y方向位移量测量结果结构示意图；
[0027]图3为本专利技术实施例一x方向位移量测量结果结构示意图；
[0028]图4为本专利技术实施例二z方向位移量测量结果结构示意图；
[0029]图5为本专利技术实施例二y方向位移量测量结果结构示意图；
[0030]图6为本专利技术实施例二x方向位移量测量结果结构示意图；
[0031]图7为本专利技术实施例三z方向位移量测量结果结构示意图；
[0032]图8为本专利技术实施例三y方向位移量测量结果结构示意图；
[0033]图9为本专利技术实施例三x方向位移量测量结果结构示意图。
具体实施方式
[0034]下面结合附图和具体实施例来对本专利技术进行详细的说明。
[0035]对于在循环载荷作用下材料的受力与变形之间滞后回线准确的数学模型，现有的滞后回线方程表示如下:
[0036][0037]这里u为位移，z为循环恢复力，ω为循环频循环频率，f(t)为外作用力，γ为材料的循环软硬化指率。特征参数A在数值上精确反应了周期疲劳循环过程中滞后回线的大小、形状等方面的变化情况，反映了平面一维方向上的滞后回线的大小、形状，无法反映三维方向上的滞后回线的大小、形状，更无法反映非周期疲劳循环过程的剩余寿命。
[0038]对于在循环载荷作用下材料的受力与变形之间滞后回线准确的数学模型，本项目所建立的滞后回线方程表示如下:
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种塔架构件力学性能检测方法，其特征在于：包括以下步骤：在不破坏塔架前提下，构建塔架构件在交变载荷作用下的受力与变形之间的滞后回线数学模型；所述滞后回线数学模型表示如下：μ+2ξωμ
′
+αω2μ+(1
‑
α)ω2z＝f(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)z
′
＝Aμ
′
+B(μ
′
+|μ
′
|)(Z+|Z|)
n
+C(μ
′
+|μ
′
|)(z
‑
|z|)
n
+D(μ
′‑
|μ
′
|)(z+|z|)
n
+E(μ
′‑
|μ
′
|)(z
‑
|z|)
...

【专利技术属性】
技术研发人员：林俊超，徐丽红，林丹丹，庄祎，郑启棋，吴君凯，邵艳群，庄剑雄，吴维青，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：