专利名称：一种金属吊顶系统强度的检测设备及检测方法
技术领域：
本发明涉及一种金属吊顶系统强度的检测方法及检测设备，尤其涉及一种在静压载荷和风压动态载荷下金属吊顶系统强度的检测方法及检测设备。
背景技术：
目前，在国内外标准中对金属吊顶系统强度的检测通常是在安装好的金属吊顶上加载一块1m见方的刚性平板，然后在上面均布加载160N的砝码，使金属吊顶受到均布的160N/m2的载荷，利用百分尺测量其弹性形变，然后撤去载荷，60s后的残余形变作为塑性形变。这种方法距离模拟真实环境和实际应用相差甚远，它只能反映材料在静压载荷下的变形破坏形式，而且即使是静压载荷，也很难做到均布载荷。
在实际环境中除了普通室内开、关门所产生的风速外，地铁站、机场、F1赛车场、楼房的走廊等都会因各自原因受到较大速度的风的载荷，因此，必须证明金属吊顶风载下系统强度的可靠性，从而为不同使用场合选择合适的金属吊顶提供依据，但目前国内外整个行业还没有开展此方面的实验。由上述分析可知，金属吊顶在使用过程中并非受到的是重物从上往下的压力，而是当环境有平行与金属吊顶平面的风速产生时，会在此平面下形成一定的负压，同时，风速较大时也会使整个系统产生振动，从而导致其产生形变甚至被破坏。因此，对于金属吊顶而言，一个重要的强度指标就是该系统在环境中受到不同方向和速度的风载荷时的形变及是否被破坏，而如何模拟金属吊顶服役期间的实际环境，并对此环境下其强度进行检测和表征，是对金属吊顶强度和系统稳定性评价的技术关键。
发明内容
本发明的目的是提供一种金属吊顶系统强度的检测方法，尤其是一种在静压载荷和风压动态载荷下金属吊顶系统强度的检测方法，该方法通过一种金属吊顶系统强度的检测设备实现。
本发明提供了一种在静压载荷和风压动态载荷下金属吊顶系统强度的检测设备，该设备由一试样车、一工作系统、一操作控制系统三部分组成；所述试样车包含一支架、悬吊于所述支架上的多根吊杆、以及固定在支架下部的四个滑轮；所述工作系统，为检测设备的执行部件，至少包括一外壳、一与所述外壳结合的风载模拟系统、和位移传感器，所述外壳上部有一与检测试样结合的测试口，所述位移传感器设于检测试样上；所述操作控制系统包含一控制台，还包含与控制台连接的变频器，所述变频器与风载模拟系统电连接。
以上所述检测设备，所述风载模拟系统至少包含一抽风机和一压力传感器，该抽风机设在外壳外，抽风机的风口伸入外壳并保持接口的密封；所述变频器为抽风机变频器，与所述抽风机电连接；所述压力传感器设于密封系统内，通过外壳开孔插入，保持插入处孔隙的密封，位置在抽风口的远端。
以上所述的检测设备，所述测试口的边缘处设有弹性密封件。
所述的检测设备，所述风载模拟系统至少包含一轴流风机和一风速传感器，该轴流风机设在外壳内；所述外壳右侧上、下部分别开有一进风口与一出风口；所述变频器为轴流风机变频器，与所述轴流风机电连接；所述风速传感器设于测试口的正下方。
以上所述的检测设备，所述进风口为一狭长的横向口，所述出风口为圆形。
以上所述的检测设备，所述外壳的进风口处设一进风口挡板，出风口处设一出风口挡板；所述外壳外另设有一压缩空气泵与两电磁阀，压缩空气泵连动两电磁阀分别控制进风口档板和出风口档板。
以上所述的检测设备，所述支架分上下两部分，上部分为安装架，该安装架滑设于下部分支架上，一调节手轮螺设于安装架上，用于悬吊试样的多根吊杆装设在安装架上。
以上所述的检测设备，所述位移传感器为多个，分布设于试样样板的多个测量点处。
本发明检测方法按加载方式分静载测试和动载测试两种。
一种金属吊顶系统强度的检测方法，对被测试样进行静压载荷检测，具体步骤如下(1)安装调试系统将试样安装在龙骨上，将龙骨安装在试样车的安装架上，推动试样车使试样位于检测设备的工作系统测试口上部，固定试样车；利用安装架的手轮将试样下降，使试样与测试口的弹性密封件相贴，确保在工作系统中形成一由外壳、试样样板组成的一封闭系统，并确保受测系统没有形变；安装传感器在试样上多点分别安装多个位移传感器；预加载荷通过抽风机对检测设备系统先预加载荷，消除系统安装时产生的间隙，并稳定系统；(2)加载静风压开启抽风机，使上述封闭系统内形成负压，则样板将受到大气向下的均布载荷；调节抽风机转速控制封闭系统内真空度的大小，使样板受到一定均面静压载荷。
(3)记录弹性形变量当载荷达到一设定最低压力值后，维持60秒，操作控制系统记录各位移传感器表征的变形量，取其中最大值为最大弹性形变量；(4)卸载记录塑性形变量操作控制系统控制关闭抽风机，卸载60秒之后记录各位移传感器所表征的残余变形量，该值为塑性形变量；(5)阶梯状加载操作控制系统通过抽风机变频器调整抽风机转速以增加加载量，重复步骤(2)至(4)进行阶梯状加载，直至一设定最大压力值，记录各不同载荷下系统的最大弹形变量和最大塑性形变量；(6)得到检测结果依据被测样品的质量标准，将步骤(5)测定数值与质量标准进行比对得到检测结果。
还有一种金属吊顶系统强度的检测方法，是对被测试样进行动载检测，具体步骤如下
(1)安装调试受测金属吊架系统将试样安装在龙骨上，将龙骨安装在检测设备的试样车的安装架上，推动试样车使试样位于检测设备的工作系统测试口上部，固定试样车；利用安装架的手轮将试样下降，使试样与测试口相距1～2cm；通过压缩空气泵和电磁阀打开外壳上的进风口挡板和出风口挡板，以确保在工作系统中形成空气对流环境；安装传感器在试样上分别安装多个位移传感器；(2)加载动风压开启轴流风机形成空气从进风口到出风口的流动，通过轴流风机变频器调节轴流风机的转速，在试样下方产生与其平行的风速，由风速传感器表征风速大小；(3)记录弹性形变量当风速达到一设定最小值时，操作控制系统记录各位移传感器表征的形变量，取所测得数值中的最大值为最大弹性变形变值；(4)卸载记录塑性形变量操作控制系统控制关闭轴流风机，卸载60秒之后记录各测量点上位移传感器所表征的残余形变量，选取最大值为塑性形变量；(5)阶梯状加载操作控制系统通过轴流风机变频器调节轴流风机的转速以递增调节风速，重复步骤(2)至(4)进行阶梯状加载，直至试样被破坏，通过位移传感器来确定系统破坏前各风速下最大弹性形变和最大塑性形；(6)得到检测结果依据被测样品的质量标准，将步骤(5)测定数值与质量标准进行比对得到检测结果。
综上所述，采用上述设计，通过本发明提供的检测设备与方法通过模拟金属吊顶服役期间的实际环境，进而实现对金属吊顶的系统强度进行检测和表征，由于该方法能够真实反映金属吊顶的实际环境，使检测手法更加科学与完备，检测结果更加可信，将作为行业检测标准推行。
为能更加详述本发明，列举较佳实施例以及
如后
图1为本发明中检测设备的立体结构2为本发明中检测设备的平面结构3为本发明中操作控制系统框4为C300条板静载弹性形变检测结果图5为C300条板静载塑性形变检测结果图6为C300条板风载弹性形变检测结果图7为C300条板风载塑性形变检测结果图8为600×800方板静载弹性形变检测结果图9为600×800方板静载塑性形变检测结果图10为600×800方板风载弹性形变检测结果图11为600×800方板风载塑性形变检测结果具体实施方式
本发明通过模拟金属吊顶服役期间的实际环境特别是风的载荷，进而实现对金属吊顶的系统强度进行检测和表征。
表1显示了统计的风速资料。
表1风速资料表
一、检测设备参照图1、图2，可知本发明提供的检测设备由一试样车1、一工作系统2、一操作控制系统3三部分组成，试样车1可滑动至工作系统2上方。图2中，左侧为该检测设备侧视部分，右侧为该检测设备正视部分。
所述试样车1包括一支架11、一丝杠12、一手轮13、四吊杆14、四滑轮15；支架11分上下两部分，上部分为安装架，包括位于四角的圆形支柱111以及四根横梁16，该安装架通过圆形支柱111滑设于下部分支架的横梁112四角处的圆孔113内，孔内有滚珠减小摩擦；为方便上下滑动，丝杠12设于支架11上部(安装架)的横梁16上，手轮13螺设于丝杠12其中一根的顶部，两丝杠12上均安装有齿轮，两齿轮通过链条相连接，转动手轮13的时候，通过链条和齿轮带动另一丝杠12以同样的转速同时转动，利用手轮13和丝杠12可以控制支架上部安装架的升降，安装架升降范围为-50～500mm；四吊杆14吊设于支架11上部的两悬梁上，吊杆14下部固定龙骨17，试样样板18安装于龙骨17上；四个滑轮15设于支架11下部的四角，以使试样车1滑动到工作系统2的测试口211上。
所述工作系统2为设备的执行部件，至少包括一外壳21、一风载模拟系统22和位移传感器23；位移传感器23可以设三个(或多个)，安装于试样样板18的三个(或多个)测量点处，位移传感器23受控制操作系统3监控，并将位移信号传递给控制操作系统3，用以测量试样样板18形变；外壳21上部有一测试口211，测试口的大小可为1000mm×1000mm；外壳21右侧上部开有一狭长的横向进风口213，下部开有一圆形出风口214，且两风口上分别设有一进风口挡板215和一出风口挡板216，该测试口211的边缘处可设有弹性密封条212，以使在静载测试时，试样样板18与测试口211密封相贴，从而使工作系统内部形成一由外壳21、试样样板18构成的密闭系统；工作系统2的风载模拟系统22有二套，其中一套用于静载测试，包括至少一抽风机221(参见图2正视部分)和一压力传感器222，该抽风机221设在外壳21外，抽风机221的风口伸入外壳21并保持接口的密封，用以在静载测试时使工作系统2内形成一封闭系统的负压，可通过变频方法调节抽风机221的转速来控制封闭系统内真空度，抽风机221产生的最大均风压强度可为2500Pa；该压力传感器222设于密封的工作系统2内，通过外壳21开孔插入，并保持插入处孔隙的密封，位置在抽风机221风口的远端，压力传感器222与操作系统3电连接，用以表征试样样板18受到的静压载荷的大小。
风载模拟系统22另一套用于动载测试，其包含一轴流风机223(参见图2侧视部分)和一风速传感器224，该轴流风机223和风速传感器224设在外壳21内，风速传感器224电连接控制操作系统3，开启轴流风机223形成从进风口213到出风口214的空气流动，即产生在试样样板18下方的平行风速，可以通过变频方法调节轴流风机223的转速来控制平行风速，轴流风机223产生最大风速可为33m/s，利用设于外壳21测试口211正下方的风速传感器224表征风速大小。
所述外壳21的进风口213和出风口214处分别设有一进风口挡板215和一出风口挡板216，外壳21外设有一压缩空气泵225与两电磁阀226、227，通过压缩空气泵225控制两电磁阀226、227，由电磁阀226、227分别控制进风口挡板215和出风口挡板216的开启与关闭；静载测试时关闭二进出风口挡板215、216，以便在工作系统2内部形成一封闭系统，动载测试时开启二进出风口挡板215、216以便形成由进风口213到出风口214的气流。
参见图3，所述操作控制系统3至少包含一计算机控制台31，二变频器32、33；控制台31与电源相连，其设信号接收端、输出端和显示终端，通过接收端接收位移传感器23、风速传感器224和压力传感器222的信号，通过输出端输出信号控制二变频器32、33，并通过显示终端显示检测结果；第一变频器32电连接抽风机221，通过变频方法调节抽风机221的转速，用于静载测试，第二变频器33电连接轴流风机223通过变频方法调节轴流风机223的转速，用于动载测试，控制台31分别与所述轴流风机变频器33和抽风机变频器32控制轴流风机223和抽风机221的运行。
以下实施例中，操作控制系统3包含了静载测试和动载测试所需的轴流风机变频器33和抽风机变频器32。
二、测试方法实施例一是对某厂家C300规格条板进行静载、动载测试，具体方法步骤如下(1)安装调试试样。
将试样样板18安装在龙骨17上，按照生产厂商提供的安装方法将龙骨17安装在检测设备试样车1上部的安装架上，推动试样车1使试样样板18位于检测设备的工作系统2的测试口211上部，固定安装架；利用安装架上的手轮13将试样板18下降，使试样样板18与测试口211的弹性密封条212相贴，并确保受测系统没有形变；根据吊顶的实际形状选择三个测量点，在每个测量点上安装一个位移传感器23；通过压缩空气泵225和电磁阀226、227关闭进风口挡板215和出风口挡板216，使工作部件内部形成一个封闭系统；开启抽风机221预加载荷10Pa，消除试样系统安装时产生的间隙，并稳定系统。
(2)静载测试。
调节抽风机221转速，使试样样板18受到100Pa静风压载荷。保载60秒，通过计算机控制台31记录各测量点上的变形量，取最大形变量为弹性形变量。然后卸载，60秒之后记录各测量点上位移传感器23所表征的残余变形量，取最大形变量为塑性形变量。然后再一次加载，重复上述步骤，每次增加40Pa，实现阶梯状加载，直到500Pa；每次加载后记录各不同载荷下系统的最大弹性形变量和塑性形变量。最后以试样样板18在行业制定的标准中要求的静风压载荷下(本例中，静风压载荷为160Pa)最大弹性形变量是否超过10mm，最大塑性形变量是否超过2.0mm作为检测结果，以此结果作为判断试样产品质量的依据。
(3)动载测试通过压缩空气泵225和电磁阀226、227开启进风口挡板215和出风口挡板216，利用安装架的手轮13调节试样样板18与测试口211的距离，使两者相距2cm；开启轴流风机223在试样样板18下方产生与其平行的风速，调节轴流风机223的转速，加载4m/s的风速，60秒后，通过计算机控制台31记录各测量点上的变形量，取最大形变量为弹性形变量；卸载，60秒之后再次记录各测量点上位移传感器23所表征的残余形变量，选取其中最大值为塑性形变量；然后，按照表1数据不断增大风速重复上述步骤，获得不同风速下的弹性及塑性形变量，直至26m/s。最后以试样样板18在行业制定的标准中要求的风速载荷下(本例中，风速载荷为16m/s)最大弹性形变量是否超过10mm，最大塑性形变量是否超过2.0mm作为检测结果，以此结果作为判断试样产品质量的依据。
实施例一中的实验结果参见图4-图7。
静载测试结果显示该测试样品C300条板在静风压载荷160Pa时的弹性形变量为6mm(参见图4)，≤10mm，静风压载荷160Pa时的塑性形变量为1.4mm(参见图5)，≤2mm，说明该产品符合旧有同类产品的静风压载荷质量标准；动载测试结果该测试样品C300条板在动风压载荷16m/s时的弹性形变量为9mm(参见图6)，≤10mm；动风压载荷16m/s时的塑性形变量为1.05mm(参见图7)，≤2mm，说明该产品符合即将颁布的同类产品的静风压载荷新的质量标准；实施例二是对某厂家600×800规格方板进行静载、动载测试。具体方法步骤同实施例一，其试验结果参见图8～图11。
静载测试结果显示该测试样品600×800规格方板在静风压载荷160Pa时的弹性形变量为3.5mm(参见图8)，≤10mm；静风压载荷160Pa时的塑性形变量为0.55mm(参见图9)，≤2mm，说明该产品符合旧有同类产品的静风压载荷质量标准；动载测试结果该测试样品600×800规格方板在动风压载荷16m/s时的弹性形变量为6.8mm(参见图10)，≤10mm；动风压载荷16m/s时的塑性形变量为0.45mm(参见图11)，≤2mm，说明该产品符合即将颁布的同类产品的静风压载荷新的质量标准；实施例三是对某厂家600×600规格方板进行动载破坏测试，具体方法同实施例一，其风压加载至试样样板受破坏为止。
试验结果显示该测试样品600×600规格方板在动风压载荷16m/s时，已经出现吊顶板从龙骨上脱落的现象，说明该产品不符合的同类产品的静风压载荷新的质量标准(即将颁布)。
综上所述，仅为本发明的较佳实施示例而已，并非用以限定本发明；凡其它未脱离本发明的等效修饰或置换，均应包含于本发明内。
权利要求
1.一种金属吊顶系统强度的检测设备，其特征在于，该设备包含一试样车、一工作系统和一操作控制系统；所述试样车包含一支架、悬吊于所述支架上的多根吊杆、以及固定在支架下部的四个滑轮；所述工作系统，为检测设备的执行部件，至少包括一外壳、一与所述外壳结合的风载模拟系统、和位移传感器，所述外壳上部有一与检测试样结合的测试口，所述位移传感器设于检测试样上；所述操作控制系统包含一控制台，还包含与控制台连接的变频器，所述变频器与风载模拟系统电连接。
2.如权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述风载模拟系统至少包含一抽风机和一压力传感器，该抽风机设在外壳外，抽风机的风口伸入外壳并保持接口的密封；所述变频器为抽风机变频器，与所述抽风机电连接；所述压力传感器设于密封系统内，通过外壳开孔插入，保持插入处孔隙的密封，位置在抽风口的远端。
3.如权利要求2所述的检测设备，其特征在于，所述测试口的边缘处设有弹性密封件。
4.如权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述风载模拟系统至少包含一轴流风机和一风速传感器，该轴流风机设在外壳内；所述外壳右侧上、下部分别开有一进风口与一出风口；所述变频器为轴流风机变频器，与所述轴流风机电连接；所述风速传感器设于测试口的正下方。
5.如权利要求4所述的检测设备，其特征在于，所述进风口为一狭长的横向口，所述出风口为圆形。
6.如权利要求4所述的检测设备，其特征在于，所述外壳的进风口处设一进风口挡板，出风口处设一出风口挡板；所述外壳外另设有一压缩空气泵与两电磁阀，压缩空气泵连动两电磁阀分别控制进风口档板和出风口档板。
7.如权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述支架分上下两部分，上部分为安装架，该安装架滑设于下部分支架上，一调节手轮螺设于安装架上，用于悬吊试样的多根吊杆装设在安装架上。
8.如权利要求7所述的检测设备，其特征在于，所述位移传感器为多个，分布设于试样样板的多个测量点处。
9.一种金属吊顶系统强度的检测方法，其特征在于，通过权利要求2或3或7或8所述检测设备模拟风载荷，对被测试样进行静压载荷检测，具体步骤如下(1)安装调试系统将试样安装在龙骨上，将龙骨安装在试样车的安装架上，推动试样车使试样位于检测设备的工作系统测试口上部，固定试样车；利用安装架的手轮将试样下降，使试样与测试口的弹性密封件相贴，确保在工作系统中形成一由外壳、试样样板组成的一封闭系统，并确保受测系统没有形变；安装传感器在试样上多点分别安装多个位移传感器；预加载荷通过抽风机对检测设备系统先预加载荷，消除系统安装时产生的间隙，并稳定系统；(2)加载静风压开启抽风机，使上述封闭系统内形成负压，则样板将受到大气向下的均布载荷；调节抽风机转速控制封闭系统内真空度的大小，使样板受到一定均面静压载荷。(3)记录弹性形变量当载荷达到一设定最低压力值后，维持60秒，操作控制系统记录各位移传感器表征的变形量，取其中最大值为最大弹性形变量；(4)卸载记录塑性形变量操作控制系统控制关闭抽风机，卸载60秒之后记录各位移传感器所表征的残余变形量，该值为塑性形变量；(5)阶梯状加载操作控制系统通过抽风机变频器调整抽风机转速以增加加载量，重复步骤(2)至(4)进行阶梯状加载，直至一设定最大压力值，记录各不同载荷下系统的最大弹形变量和最大塑性形变量；(6)得到检测结果依据被测样品的质量标准，将步骤(5)测定数值与质量标准进行比对得到检测结果。
10.一种金属吊顶系统强度的检测方法，其特征在于，通过权利要求4或5或6或7或8所述检测设备模拟风载荷，对被测试样进行动载检测，具体步骤如下(1)安装调试受测金属吊架系统将试样安装在龙骨上，将龙骨安装在检测设备的试样车的安装架上，推动试样车使试样位于检测设备的工作系统测试口上部，固定试样车；利用安装架的手轮将试样下降，使试样与测试口相距1～2cm；通过压缩空气泵和电磁阀打开外壳上的进风口挡板和出风口挡板，以确保在工作系统中形成空气对流环境；安装传感器在试样上分别安装多个位移传感器；(2)加载动风压开启轴流风机形成空气从进风口到出风口的流动，通过轴流风机变频器调节轴流风机的转速，在试样下方产生与其平行的风速，由风速传感器表征风速大小；(3)记录弹性形变量当风速达到一设定最小值时，操作控制系统记录各位移传感器表征的形变量，取所测得数值中的最大值为最大弹性变形变值；(4)卸载记录塑性形变量操作控制系统控制关闭轴流风机，卸载60秒之后记录各测量点上位移传感器所表征的残余形变量，选取最大值为塑性形变量；(5)阶梯状加载操作控制系统通过轴流风机变频器调节轴流风机的转速以递增调节风速，重复步骤(2)至(4)进行阶梯状加载，直至试样被破坏，通过位移传感器来确定系统破坏前各风速下最大弹性形变和最大塑性形；(6)得到检测结果依据被测样品的质量标准，将步骤(5)测定数值与质量标准进行比对得到检测结果。
全文摘要
本发明涉及一种金属吊顶系统强度的检测方法及检测设备，尤其涉及一种在静压载荷和风压动态载荷下金属吊顶系统强度的检测方法及检测设备。该检测设备包含一试样车、一工作系统和一操作控制系统，通过模拟金属吊顶服役期间的实际环境，进而实现对金属吊顶的系统强度进行检测和表征，由于该方法能够真实反映金属吊顶的实际环境，使检测手法更加科学与完备，检测结果更加可信，将作为行业检测标准推行。
文档编号G01M99/00GK101021460SQ20071006512
公开日2007年8月22日 申请日期2007年4月4日 优先权日2007年4月4日
发明者蒋荃, 张祖明, 刘婷婷, 徐晓鹏, 刘玉军, 朱生高, 刘翼 申请人:中国建筑材料科学研究总院