一种在役拉杆轴力测量方法与流程

[0001]
本发明属于杆件轴力测量技术领域，涉及一种在役拉杆轴力测量方法。


背景技术：

[0002]
拉杆是工程中最为常见的受力结构，广泛应用于各悬吊系统中。重要设备如电站汽水管道、石油化工管道等悬吊时，往往对其吊挂力(拉杆轴力)有严苛的要求，当实际吊挂力(拉杆轴力)与设计值偏差较大时，会造成设备受力异常、拉杆超载断裂等问题的发生，因此准确地测量拉杆轴力具有较大的工程意义。传统的拉杆轴力测量方法，如应变片测量法、传感器串联法等均需对拉杆进行卸载-加载操作，无法直接获取拉杆绝对轴力值，应用局限性较大。因此需要一种新的拉杆轴力量方法，以实现在不卸载条件下对在役拉杆轴力进行精确测量。


技术实现要素：

[0003]
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种在役拉杆轴力测量方法，该方法能够在不卸载条件下对在役拉杆轴力进行精确测量。
[0004]
为达到上述目的，本发明所述的在役拉杆轴力测量方法包括以下步骤：
[0005]
将长度为l0的拉杆两端通过销接装置分别与结构件及悬吊设备连接，将夹持加载装置夹持于拉杆中的ab杆段，在夹持加载装置作用下，a点及b点处拉杆的转角为零，且沿轴线方向的线位移为零；同时通过夹持加载装置在ab杆段的中点o处加载横向载荷，通过位移传感器及力传感器采集o点处拉杆的挠度w(0)及横向加载力p；
[0006]
根据采集到的o点处拉杆的挠度w(0)及横向加载力p计算拉杆的轴力p0。
[0007]
根据采集到的o点处拉杆的挠度w(0)及横向加载力p计算拉杆轴力p0的具体操作为：
[0008]
通过对ob杆段进行弯矩平衡分析得：
[0009][0010]
其中：
[0011][0012]
故有：
[0013][0014]
求解上式，得：
[0015]
[0016]
其中，m
a
、c1、c2均为常数；
[0017]
由于a点及b点处为固支约束，且a点与b点关于o点对称，则有边界条件为：
[0018][0019]
得：
[0020][0021][0022][0023]
令：
[0024][0025]
则ob杆段的挠曲线方程表达为：
[0026][0027]
在横向力p的加载下，中点o处的挠度值为：
[0028][0029]
在加载过程中，o点处拉杆挠度w(0)及横向加载力p通过位移传感器、力传感器获取，对于给定的w(0)及p可求得k的精确解，根据k值得拉杆的轴力p0为：
[0030]
p0＝k2ei。
[0031]
本发明具有以下有益效果：
[0032]
本发明所述的在役拉杆轴力测量方法在具体操作时，只需将拉杆两端通过销接装置分别与结构件及悬吊设备连接，再将夹持加载装置夹持于拉杆中的ab杆段，通过夹持加载装置在ab杆段的中点o处加载横向载荷，通过位移传感器及力传感器采集o点处拉杆的挠度w(0)及横向加载力p，最后依此计算拉杆的轴力，在测量过程无需进行卸载-加载操作，能够实现在役状态下的拉杆轴力测量。
附图说明
[0033]
图1为本发明中拉杆轴力的测量原理图；
[0034]
图2为本发明中固支段简化受力模型图；
[0035]
图3为本发明中固支段受力分析示意图。
[0036]
其中，1为销接装置、2为夹持加载装置、3为位移传感器、4为力传感器、5为拉杆。
具体实施方式
[0037]
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
[0038]
参考图1，本发明所述的在役拉杆轴力测量方法包括以下步骤：
[0039]
将长度为l0的拉杆5两端通过销接装置1分别与结构件及悬吊设备连接，在设备重力作用下拉杆5仅沿轴线方向受到力的作用，将夹持加载装置2夹持于拉杆5中的ab杆段，在夹持加载装置2作用下，a点及b点处拉杆5的转角为零，且沿轴线方向的线位移为零，即a点及b点处为固支约束；同时通过夹持加载装置2在ab杆段的中点o处加载横向载荷，通过位移传感器3及力传感器4采集o点处拉杆5的挠度w(0)及横向加载力p。
[0040]
参考图2，ab杆段在外部作用力、边界条件及几何结构上均关于中点o对称，因此对ob杆段进行受力分析。
[0041]
参考图3，通过对ob杆段进行弯矩平衡分析得：
[0042][0043]
其中：
[0044][0045]
故有：
[0046][0047]
求解上述常系数非齐次线性微分方程，得：
[0048][0049]
其中，m
a
、c1、c2均为常数；
[0050]
由于a点及b点处为固支约束，且a点与b点关于o点对称，则有边界条件为：
[0051][0052]
得：
[0053][0054][0055][0056]
令：
[0057][0058]
则ob杆段的挠曲线方程表达为：
[0059][0060]
在横向力p的加载下，中点o处的挠度值为：
[0061][0062]
在加载过程中，o点处拉杆5挠度w(0)及横向加载力p通过位移传感器3、力传感器4获取，对于给定的w(0)及p可求得k的精确解，根据k值得拉杆5轴力p0为：
[0063]
p0＝k2ei。