基于小位移非焊接切应力测量系统及方法技术方案

本申请提供一种基于小位移非焊接切应力测量系统及方法，该基于小位移非焊接切应力测量系统包括平行连杆结构、两个探头固定装置、外部框架以及两个压差测量装置；平行连杆结构包括顶部平板、第一目标板、第二目标板、第一底部固定板以及多个圆形连杆，外部框架包括结构框架、镂空平板以及两个透明亚克力板，探头固定装置包括带外螺纹的位移传感器、第一固定螺母、第二固定螺母以及带内外螺纹的螺套，两个位移传感器分别用于测量第一目标板在第一水平方向的第一位移和第二目标板在第二水平方向的第二位移。本申请采用两个位移传感器同时监测平行连杆结构在两个方向的位移，实现了在水流方向发生变化时的切应力测量。水流方向发生变化时的切应力测量。水流方向发生变化时的切应力测量。

【技术实现步骤摘要】
基于小位移非焊接切应力测量系统及方法


[0001]本申请主要涉及切应力测量
，具体涉及一种基于小位移非焊接切应力测量系统及方法。

技术介绍

[0002]目前对切应力的测量方式分为直接测量法与间接测量法。直接测量法主要是通过测量切应力板在水流作用下的位移来计算得到切应力。间接测量法是通过测量壁面附近的流速分布、雷诺应力分布等来推求切应力。间接测量法在测量切应力方面存在难以用于流速随时间变化、近壁流速超过1m/s、水深较浅情况下的切应力测量。直接测量法目前主要存在采用焊接方式对切应力板加工会造成板面变形或凸起，对切应力测量造成很大误差。同时，也存在测量时切应力板位移较大，造成了对水流的扰动，引起测量偏差等问题。目前直接测量方法主要应用于一个方向的切应力测量，无法对水流方向发生变化时的切应力测量。

技术实现思路

[0003]本申请提供一种基于小位移非焊接切应力测量系统及方法，旨在解决现有技术无法对水流方向发生变化时的切应力测量的问题。
[0004]第一方面，本申请提供一种基于小位移非焊接切应力测量系统，所述基于小位移非焊接切应力测量系统包括平行连杆结构、两个探头固定装置、外部框架以及两个压差测量装置；
[0005]所述平行连杆结构包括顶部平板、第一目标板、第二目标板、第一底部固定板以及多个圆形连杆，所述第一目标板和所述第二目标板与所述顶部平板固定，所述第一目标板的表面垂直于第一水平方向，第二目标板的表面垂直于第二水平方向，所述顶部平板的表面垂直于竖直方向，所述第一水平方向、所述第二水平方向以及所述竖直方向相互垂直，所述圆形连杆的两端分别连接所述顶部平板和第一底部固定板；
[0006]所述外部框架包括结构框架、镂空平板以及两个透明亚克力板，所述结构框架包括第二底部固定板和固定在所述第二底部固定板上的第一侧板和第二侧板，所述第一侧板、两个透明亚克力板以及所述第二侧板的侧边依次连接并围合形成腔体以容纳所述平行连杆结构，所述镂空平板固定于所述结构框架的顶部；
[0007]所述第一底部固定板固定于所述第二底部固定板上，所述镂空平板上开设有中部镂空区，所述顶部平板位于所述中部镂空区内，所述顶部平板的边沿与所述中部镂空区内壁之间留有预设宽度的空隙，所述顶部平板的顶面与所述镂空平板的顶面平齐，所述顶部平板和所述镂空平板用于承载应力；
[0008]所述探头固定装置包括带外螺纹的位移传感器、第一固定螺母、第二固定螺母以及带内外螺纹的螺套，所述位移传感器螺纹连接于所述螺套内部，以在所述螺套内旋进或旋出，所述第一侧板和所述第二侧板上各设有一个紧固螺纹孔，两个所述探头固定装置上
的两个所述螺套分别螺纹连接于所述紧固螺纹孔，所述第一固定螺母套设在所述位移传感器的外壁且位于所述结构框架内，用于固定所述位移传感器，所述第二固定螺母套设在所述螺套的外壁且位于所述结构框架外，用于固定所述螺套；两个所述位移传感器分别用于测量所述第一目标板在所述第一水平方向的第一位移和第二目标板在所述第二水平方向的第二位移；
[0009]所述镂空平板上设有在第一水平方向上排布的两个第一测压孔和在第二水平方向上排布的两个第二测压孔，所述压差测量装置包括测压管以及设置于所述测压管上的压差传感器，其中一个所述压差测量装置的所述测压管的两端分别连接两个所述第一测压孔，以测量第一压差，另一个所述压差测量装置的所述测压管的两端分别连接两个所述第二测压孔，以测量第二压差。
[0010]可选地，所述基于小位移非焊接切应力测量系统还包括刚度标定系统，所述刚度标定系统用于测量所述平行连杆结构的刚度，所述刚度标定系统包括测量平台、设置于所述测量平台上的定滑轮、挂钩、砝码、柔性线、升降台，所述测量平台用于承载所述外部框架和所述定滑轮，所述柔性线的一端用于连接所述顶部平板，所述柔性线的另一端通过所述定滑轮并连接于挂钩，所述砝码挂在所述挂钩上，当所述柔性线的一端连接所述顶部平板时，所述柔性线位于所述定滑轮和所述顶部平板的部分平行于所述顶部平板的表面，所述升降台用于从重力方向支撑所述砝码。
[0011]可选地，所述顶部平板的底部设有相互垂直的两个长条形凹槽，所述第一目标板和所述第二目标板分别插入两个所述长条形凹槽内，且采用混合环氧树脂粘结剂进行固定。
[0012]可选地，所述圆形连杆的数量为4个，所述顶部平板的底部和所述第一底部固定板的顶部均设有四个圆形凹槽，所述圆形连杆的两端分别插入所述顶部平板上的一个圆形凹槽和所述第一底部固定板上的一个圆形凹槽，且采用混合环氧树脂粘结剂进行固定。
[0013]可选地，所述第一底部固定板的底部设有4个螺纹凹槽，所述第二底部固定板上设有与4个螺纹凹槽对应的固定螺孔，通过沉头螺丝穿过固定螺孔螺纹连接于所述螺纹凹槽，以连接所述第一底部固定板和所述第二底部固定板。
[0014]可选地，所述第一侧板和所述第二侧板上开设有清洗槽。
[0015]可选地，所述清洗槽内塞有止水塞。
[0016]可选地，所述第一目标板和所述第二目标板为铝制板，所述预设宽度为0.5mm，所述顶部平板的厚度为0.8mm。
[0017]可选地，所述镂空平板的边角开设有内螺纹槽，用于与外部部件固接。
[0018]第二方面，本申请提供一种基于小位移非焊接切应力测量方法，所述基于小位移非焊接切应力测量方法包括：
[0019]使用基于小位移非焊接切应力测量系统进行切应力测量，得到第一目标板在第一水平方向的第一位移和第二目标板在第二水平方向的第二位移、第一压差以及第二压差；
[0020]获取平行连杆结构在第一水平方向的第一刚度、第二水平方向的第二刚度、两个第一测压孔的第一间隔距离、两个第二测压孔的第二间隔距离、顶部平板的体积以及顶部平板的面积；
[0021]基于第一位移、第二位移、第一压差、第二压差、第一刚度、第二刚度、第一间隔距
离、第二间隔距离、顶部平板的体积以及顶部平板的面积确定切应力测量值。
[0022]本申请提供一种基于小位移非焊接切应力测量系统及方法，该基于小位移非焊接切应力测量系统包括平行连杆结构、两个探头固定装置、外部框架以及两个压差测量装置；平行连杆结构包括顶部平板、第一目标板、第二目标板、第一底部固定板以及多个圆形连杆，第一目标板和第二目标板与顶部平板固定，第一目标板的表面垂直于第一水平方向，第二目标板的表面垂直于第二水平方向，顶部平板的表面垂直于竖直方向，第一水平方向、第二水平方向以及竖直方向相互垂直，圆形连杆的两端分别连接顶部平板和第一底部固定板；外部框架包括结构框架、镂空平板以及两个透明亚克力板，结构框架包括第二底部固定板和固定在第二底部固定板上的第一侧板和第二侧板，第一侧板、两个透明亚克力板以及第二侧板的侧边依次连接并围合形成腔体以容纳平行连杆结构，镂空平板固定于结构框架的顶部；第一底部固定板固定于第二底部固定板上，镂空平板上开设有中部镂空区，顶部平板位于中部镂空区内，顶部平板的边沿与中部镂空区内壁之间留有预设宽度的空隙，顶部平板的顶面与镂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于小位移非焊接切应力测量系统，其特征在于，所述基于小位移非焊接切应力测量系统包括平行连杆结构、两个探头固定装置、外部框架以及两个压差测量装置；所述平行连杆结构包括顶部平板、第一目标板、第二目标板、第一底部固定板以及多个圆形连杆，所述第一目标板和所述第二目标板与所述顶部平板固定，所述第一目标板的表面垂直于第一水平方向，第二目标板的表面垂直于第二水平方向，所述顶部平板的表面垂直于竖直方向，所述第一水平方向、所述第二水平方向以及所述竖直方向相互垂直，所述圆形连杆的两端分别连接所述顶部平板和第一底部固定板；所述外部框架包括结构框架、镂空平板以及两个透明亚克力板，所述结构框架包括第二底部固定板和固定在所述第二底部固定板上的第一侧板和第二侧板，所述第一侧板、两个透明亚克力板以及所述第二侧板的侧边依次连接并围合形成腔体以容纳所述平行连杆结构，所述镂空平板固定于所述结构框架的顶部；所述第一底部固定板固定于所述第二底部固定板上，所述镂空平板上开设有中部镂空区，所述顶部平板位于所述中部镂空区内，所述顶部平板的边沿与所述中部镂空区内壁之间留有预设宽度的空隙，所述顶部平板的顶面与所述镂空平板的顶面平齐，所述顶部平板和所述镂空平板用于承载应力；所述探头固定装置包括带外螺纹的位移传感器、第一固定螺母、第二固定螺母以及带内外螺纹的螺套，所述位移传感器螺纹连接于所述螺套内部，以在所述螺套内旋进或旋出，所述第一侧板和所述第二侧板上各设有一个紧固螺纹孔，两个所述探头固定装置上的两个所述螺套分别螺纹连接于所述紧固螺纹孔，所述第一固定螺母套设在所述位移传感器的外壁且位于所述结构框架内，用于固定所述位移传感器，所述第二固定螺母套设在所述螺套的外壁且位于所述结构框架外，用于固定所述螺套；两个所述位移传感器分别用于测量所述第一目标板在所述第一水平方向的第一位移和第二目标板在所述第二水平方向的第二位移；所述镂空平板上设有在第一水平方向上排布的两个第一测压孔和在第二水平方向上排布的两个第二测压孔，所述压差测量装置包括测压管以及设置于所述测压管上的压差传感器，其中一个所述压差测量装置的所述测压管的两端分别连接两个所述第一测压孔，以测量第一压差，另一个所述压差测量装置的所述测压管的两端分别连接两个所述第二测压孔，以测量第二压差。2.根据权利要求1所述的基于小位移非焊接切应力测量系统，其特征在于，所述基于小位移非焊接切应力测量系统还包括刚度标定系统，所述刚度标定系统用于测量所述平行连杆结构的刚度，所述刚度标定系统包括测量平台、设置于所述测量平台上的定滑轮、挂钩、砝码、柔性线、升降台，所述测量平台用于承载所述外部框架和...

【专利技术属性】
技术研发人员：张力元，张法星，许唯临，张晓龙，孛华江，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：