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1、第三篇 起重运输机械典型参数测量,起重运输机械的基本参数是反映机械设备特征、性能及运行状态的物理参数，其产品检测的内容包括:性能检测（1）几何参数：外形尺寸、起升高度、工作幅度、轨距、跨度、回转半径等参数；（2）运动及动态特性参数：速度、位移、加速度及振动频率等动态特性参数；（3）电参数：电流、电压、功率因素等参数。机电传动、钢结构检测（1）力、能参数：力、力矩（扭矩）、应力、压力、流量、温度及功率等参数；（2）强度、刚度：应力、应变，位移（变形），挠度（3）焊接质量检测,安全装置检测 超载限制装置、行程限制装置、夹轨器、锚定装置等,外观质量检测机房、司机室、梯子栏杆走道的外观质量检验，油漆质
2、量检验。重点：典型的参数测量有：力、应力应变、振动及设备状态检测与故障诊断。结合本专业特点，本课程重点介绍：应力应变测量、振动测量、设备状态检测与故障诊断的检测技术等知识。,第七章 应力应变测量,一、应变测量技术：应变电测法 应变电测法是用电阻应变片先测出构件的表面应变，再根据应力、应变的关系式来确定构件表面应力状态的一种实验应力分析方法。二、应力应变测量静态应变测量：利用静态应变仪测量系统 动态应变测量：利用动态应变仪测量系统 本章学习重点：1.贴片方法和应力应变换算2.常用型材测点位置布置3.金属结构应力应变测量方法与测量步骤,7-2 贴片方法和应力应变换算,应变电测法应用问题：首先遇到的
3、是如何贴片，贴片方位问题，取决于应力状态。其次，测出应变值后，如何换算成应力值，运用材料力学知识。下面就单向应力状态和平面应力状态（主应力方向已知和主应力方向未知）的应力和应变换算和贴片方法加以介绍。,一、单向应力状态,在单向拉伸或压缩外力作用下，其变形如图所示，沿轴向方向贴有电阻应变片R。从材料力学莫尔圆可以看出：测片方位：沿轴向应力方向贴应变片，测得后，用公式求出大小。,二、平面应力状态（主应力方向已知）,1、单元体0111受平面应力的作用。这时变形为0222：产生应变在x方向上有变形，在y方向上有变形。2、然后，再受 的作用，这时0222变为0333：产生应变在y方向产生变形，在x方向产
4、生变形,3.因此在、的共同作用下，单元体在x方向的变形为，y方向的变形为 若用应力表达，则为贴片方位：沿 和 的方向各贴一枚应变片（或直角应变花），测得、值，即可求出 和 值。,三、平面应力状态（主应力方向未知）,1、任意方向的应变前提：主应力、的大小未知，方向也未知，有三个未知数。存在：正应力，,剪应力应变：、，（剪应变）单元体ABCD在平面应力状态变形为ABCD，单元体AC方向上的应变与、和 之间的关系，AC变形至AC位置：AC方向上的总应变为：或,2、贴片方位,为了测得、和三个数值，可以在被测构件上的同一个测点以三个不同的方向进行测量（如 三片 应变花），并对3个不同方向上的应变进行测量
5、，当这三个方向与x轴的夹角分别为、时，即可求解下列方程组：测点上3个方向的角（、和）通常预先设定的（根据3片应变花的夹角、和）。若能测得这三个方向上的应变值、和，就能算出三个未知数、和。,3、计算，大小,通过测出、大小，即可求出，式中：为剪切弹性模量。,4、求出主应力与主应力的方向：,主应力的计算公式：主应力（与x轴夹角）的方向式中：主应力 和x轴的夹角。,5、常用应变花应用举例：,实际测量中，（1）主应力计算公式（贴三片 应变花）（2）主应力计算公式（贴三片 应变花）（3）主应力方向（与 轴线的夹角）,7-3 常用结构型材的测点布置,一、结构型材断面的应力分布 港口机械的金属结构基本上是由角
6、钢、槽钢、工字钢、T型钢、钢管等型材或由钢板焊成的箱形结构所组成。由各种形式材料组成的结构，通常承受拉(压)、弯、扭等几种外力的作用，其断面上的应力分布比较复杂。结构型材的断面型式较多，通常有：矩形断面，圆形断面，工字形断面，槽形断面，箱形断面。例：箱形断面的受力状态：,a轴向力均布b弯曲正应力沿主惯性轴呈线形分布。c剪应力最大值一般出现在主惯性轴处。d扭转问题：非约束只有剪应力 约束有剪应力和扇形正应力。,箱形断面应力分布开口薄壁结构断面应力分布工字形断面，槽形断面归纳：各种断面的应力分布规律：a断面上通常只有两种力：正应力、剪应力b断面角点处只有正应力，而无剪应力（相当于单向应力状态）。正
7、应力的最大值出现在角点处。c剪应力的分布形式根据其断面形状不同而不同，一般来说，最大剪应力产生在中性轴处（主惯性轴处）。,二、应变片在测量断面上的布置（测点布置与贴片方法）,最大正应力法角点法（1）贴片方法：在箱形断面角点处分别贴4枚应变花。（2）箱形梁断面应力分布：在外力拉（压）、弯曲、扭（转）矩作用下，正应力分布如图7-10所示,其测点1，2，3，4的正应力分别为：然后根据测量得到的、，求得获得断面内力：,（3）结论：断面角点处没有剪应力存在，属单向应力状态，该正应力即为主应力。因此沿断面棱线方向上贴一单片，就可以测得主应力大小。2.载荷分量测量法 载荷分量测量法是根据断面各载荷的应力成分
8、分布特性和测量电桥的加减特性，从多种应力成分中直接测得某一种应力成分数值的方法（如某第5章中介绍的“测拉除弯”、“测弯除拉”等）。,（1）贴片方位：图7-15（2）特点：a可直接测量所需的载荷分量。b应变片布置在断面的主惯性轴上。c断面上的正应力和剪应力分别进行测量，然后选 第四强度理论进行强度校核。d测量不同的载荷分量由不同的接桥方法来进行测量。缺点：测不出翘曲正应力。对于主惯性轴对称的断面，不受翘曲正应力的干扰，而无主惯性轴对称的断面有干扰又无法测出。,3.剪应力分量,(1)贴片位置贴在断面主惯性轴上（剪应力最大）(2)贴片方位沿主轴线和方向（换算成应力最方便）(3)应力换算由图7-3原理
9、，得：整理得：,上两式相减，得 4平面应力状态测量（测点布置）（1）贴片：应变花（2）计算主应力大小和方向。（3）适用于薄壁结构中的板与板的交接处，此处不仅有较大的正应力，而且有较大的剪应力。四、应力合成与强度校核（略讲）通常用第四强度理论进行校核,7-4 起重机金属结构应力测量,一、金属结构应力测量的任务应力、应变测量应用任务：（测量目的和任务）1校核性测量：验证结构强度（刚度）是否满足理论计算要求。例如，新产品鉴定性检测。2改进性测量（节约化）：产品改进，确定安全储备，减轻结构自重。3优选性测量：各种设计产品的方案比较、试验研究性检测。4.增潜性测量：产品改造，提高结构承载能力。主要目的：
10、是测量金属结构主要受力部位的应变、应力，进行强度、刚度校核，并且可通过动态测量，测出结构的动态特性。,二、测量断面的选择(1)理论设计计算书(含内力图)提供的具有代表性的载荷大的危险断面；(2)载荷复杂（受力复杂），需要详细分析的断面；(3)断面形状不规则，有突变处的截面；(4)在现场测量中，对布片测量工作是方便的、安全的断面；三、测量断面上应变片布置原则：1、根据应力分布状态：单向平面应力状态（1）主应力方向已知：轴向受力构件应变片可在断面上、下或左、右沿轴向布置。受弯构件最大弯矩处断面的边缘或四角沿轴向布置。压弯构件断面上四角不少于四片轴向布置。（2）主应力方向未知：受弯构件的正应力与剪应
11、力较大的部位；断面形状不规则或有突变处；汇交力系的杆件节点部位。2、重要受力部位：贴双片，提高测量值的可靠性3、对称结构断面：可适当减少布片、数量，例如单边布片。,四、应力应变测量的一般步骤与方法：,1、预先准备工作（1）测量断面的选择和布点方案确定（2）测试仪器准备：应变片、导线、器具、仪器准备2、现场测试准备工作：（1）贴片工作：应变花粘贴位置表面打磨、清洁、贴片。（2）测量导线布置、连接，测试仪器布置。（3）测量仪器调试 3.现场测试工作根据测试工况和载荷情况，分别测量静态、动态应力。做好测试数据记录。4.测试数据处理工作和整理测试报告举例1：图7-21所示门座起重机的结构应力应变测量：
12、强度测量刚度测量举例2：岸桥结构测量。,举例2：岸桥结构测量,岸桥结构测点布置图,测试工况,8号岸桥静载 应力检测结果(单位：MPa),（G）与额定载荷作用下产生的应力值,（Q）进行综合处理，其应力值为8号岸桥：,=,(G)+,(Q)=15.6+66.6=82.2MPa,=,(G)+,(Q)=18.2+59.7=77.9MPa,=,(G)+,(Q)=45.5+81.6=127.1MPa,=,(G)+,(Q)=44.5+89.5=134.4MPa,=,(G)+,(Q)=68.7+155.2=223.9MPa,=,(G)+,(Q)=59.4+136.2=195.6MPa另外，小车位于前臂梁中部位起
13、吊载荷（第种工况）时，前臂梁B1、B2测点静载合成应力为,=,(G)+,(Q)=22.9+101.5=124.4MPa,=,(G)+,(Q)=21.6+99.0=120.6MPa,（G）与额定载荷作用下产生的应力值,（Q）进行综合处理，其应力值为8号岸桥：,=,(G)+,(Q)=15.6+66.6=82.2MPa,=,(G)+,(Q)=18.2+59.7=77.9MPa,=,(G)+,(Q)=45.5+81.6=127.1MPa,=,(G)+,(Q)=44.5+89.5=134.4MPa,=,(G)+,(Q)=68.7+155.2=223.9MPa,=,(G)+,=,(G)+,(Q)=22.9
14、+101.5=124.4MPa,=,(G)+,(Q)=21.6+99.0=120.6MPa,（G）与额定载荷作用下产生的应力值,（Q）进行综合处理，其应力值为8号岸桥：,=,(G)+,(Q)=15.6+66.6=82.2MPa,=,(G)+,(Q)=18.2+59.7=77.9MPa,=,(G)+,(Q)=45.5+81.6=127.1MPa,=,(G)+,(Q)=44.5+89.5=134.4MPa,=,(G)+,(Q)=68.7+155.2=223.9MPa,=,(G)+,=,(G)+,(Q)=22.9+101.5=124.4MPa,=,(G)+,(Q)=21.6+99.0=120.6MP
15、a,（G）与额定载荷作用下产生的应力值,=,(G)+,(Q)=15.6+66.6=82.2MPa,=,(G)+,(Q)=18.2+59.7=77.9MPa,=,(G)+,(Q)=45.5+81.6=127.1MPa,=,(G)+,(Q)=44.5+89.5=134.4MPa,=,(G)+,(Q)=68.7+155.2=223.9MPa,=,(G)+,=,(G)+,(Q)=22.9+101.5=124.4MPa,=,(G)+,(Q)=21.6+99.0=120.6MPa,（Q）进行综合处理，其应力值8号岸桥：,=,(G)+,(Q)=15.6+66.6=82.2MPa,=,(G)+,(Q)=18.2+59.7=77.9MPa,=,(G)+,(Q)=45.5+81.6=127.1MPa,=,(G)+,(Q)=44.5+89.5=134.4MPa,=,(G)+,(Q)=68.7+155.2=223.9MPa,=,(G)+,=,(G)+,(Q)=22.9+101.5=124.4MPa,=,(G)+,(Q)=21.6+99.0=120.6MPa,动载应力检测结果,测点动载应力曲线图,第7章内容完,
