一种闸门原型应力应变测试方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及水电站闽口测试领域，尤其设及一种水工金属结构钢闽口原型应力应 变测试方法及系统。
【背景技术】
[0002] 水电站的闽口是保证水电站正常工作的一个重要组成部分，必须对闽口原型进行 有效测试，测试工程受水库调度及水库水位变化的影响，一般需要对闽口原型进行应力应 变测试，闽口应力应变测试按测量对象的不同可分为实物测量和模型测量，按测量设备可 分为静态测量和动态测量。
[0003] 根据相关工程经验，由于应变片的防水处理会产生额外的附加应变，W及由于导 线电阻、接触电阻等带来的应变测试误差，所W不能保证测试的有效性和测量精度。
[0004] 因此，有急需一种能有效降低和消除由于导线电阻、接触电阻等带来的应变测试 误差的测试方法。
【发明内容】
[0005] ( - )要解决的技术问题是提供一种能准确对水工金属结构钢闽口原型应力应变 进行测试方法;该方法能有效降低和消除由于导线电阻、接触电阻等带来的应变测试误差。
[0006] 本发明的目的之一是提出一种闽口原型应力应变测试方法;本发明的目的之二是 提出一种闽口原型应力应变测试系统。
[0007] (二)技术方案
[000引本发明的目的之一是通过W下技术方案来实现的：
[0009] 本发明提供的一种闽口原型应力应变测试方法，包括W下步骤：
[0010] SI:获取水工金属结构钢闽口结构特征部位；
[0011] S2:根据结构特征部位确定水工金属结构钢闽口应力应变测点；
[0012] S3:在应变测点采用四线接法布设=线电阻应变片；
[0013] S4:采集S线电阻应变片应力与应变之间的测试数据。
[0014] 进一步，所述步骤Sl获取水工金属结构钢闽口结构特征部位，是通过预先对弧形 闽口进行有限元CFD应力分析来获取水工金属结构钢闽口结构的危险断面及危险位置;所 述水工金属结构钢闽口结构特征部位具体包括上主梁、下主梁、上支臂、下支臂、面板和吊 耳。
[0015] 进一步，所述步骤S2根据结构特征部位确定水工金属结构钢闽口应力应变测点是 根据钢闽口结构特征部位的位置及结构形式来选取应力应变测点;所述水工金属结构钢闽 口应力应变测点包括主梁应力应变测点布置、上支臂应力应变测点布置、下支臂应力应变 测点布置、面板应力应变测点布置W及吊耳应力应变测点布置。
[0016] 进一步，所述步骤S3中的=线电阻应变片的布设按W下方式进行:所述应变片一 端通过rl与R4-端连接;所述R4的另一端通过r3与应变片的另一端连接;所述应变片的另 一端还通过r2与串联的R2和R3连接;所述rl与R4连接公共点与R2和R3连接公共点作为输出 端；
[0017] 所述输出端的输出电信号输送到数据采集模块；
[0018] 所述数据采集模块将采集到的电信号通过Zi浊ee传输数据；
[0019] 其中，
[0020] rl表示应变片导线电阻；
[0021] r2表示应变片导线电阻；
[0022] r3表示应变片导线电阻；
[0023] Rl表示惠斯通电桥桥臂电阻；
[0024] R2表示惠斯通电桥桥臂电阻；
[0025] R3表示惠斯通电桥桥臂电阻；
[00%] Rg表示应变片电阻。
[0027] 进一步，所述步骤S4采集模块采集=线电阻应变片的应力与应变之间测试数据是 通过数据采集模块来采集应变片的电信号，然后基于IE邸802.15.4标准的低功耗局域网协 议的ZigBee模块进行传输;所述测试数据包括结构静应力测试数据和所述运动状态结构应 力测试数据；
[0028] 所述结构静应力测试数据，是测试闽口在挡水过程中构件的应力应变增量数据； 测定闽口受力构件从不受水荷载到额定水荷载的变化量；
[0029] 所述运动状态结构应力测试数据，是测试闽口在开启和关闭过程中构件的应力应 变变化数据;测定运动状态受力构件的应力应变过程线。
[0030] 本发明的目的之二是通过W下技术方案来实现的：
[0031] 本发明提供的一种闽口原型应力应变测试系统，包括=线电阻应变片、数据采集 模块、ZigBee模块和处理器；
[0032] 所述=线电阻应变片设置于水工金属结构钢闽口结构特征部位上；
[0033] 所述数据采集模块与=线电阻应变片连接用于采集应变片输出的电信号；
[0034] 所述Zi浊ee模块与数据采集模块连接，用于接收采集模块采集到的电信号并将电 信号传输到处理器中；
[0035] 所述处理器用于接收Zi浊ee模块传送来的数据并进行存储和分析。
[0036] 进一步，所述=线电阻应变片按W下方式设置：
[0037] 所述应变片一端通过rl与R4-端连接;所述R4的另一端通过r3与应变片的另一端 连接;所述应变片的另一端还通过r2与串联的R2和R3连接;所述rl与R4连接公共点与R2和 R3连接公共点作为输出端；
[0038] 所述输出端的输出电信号输送到数据采集模块；
[0039] 所述数据采集模块将采集到的电信号通过Zi浊ee传输数据；
[0040] 其中，
[0041 ] rl表示应变片导线电阻；
[0042] r2表示应变片导线电阻；
[0043] r3表示应变片导线电阻；
[0044] Rl表示惠斯通电桥桥臂电阻；
[0045] R2表示惠斯通电桥桥臂电阻；
[0046] R3表示惠斯通电桥桥臂电阻；
[0047] Rg表示应变片电阻。
[0048] 进一步，所述=线电阻应变片设置的测点是根据水工金属结构钢闽口结构特征部 位的各结构与载荷的对称性进行布设。
[0049] 进一步，所述水工金属结构钢闽口结构特征部位是通过预先对弧形闽口进行有限 元WD应力分析来获取水工金属结构钢闽口结构的危险断面及危险位置;所述水工金属结 构钢闽口结构特征部位具体包括上主梁、下主梁、上支臂、下支臂、面板和吊耳。
[0050] 进一步，所述根据结构特征部位确定水工金属结构钢闽口应力应变测点是根据钢 闽口结构特征部位的位置及结构形式来选取应力应变测点;所述水工金属结构钢闽口应力 应变测点包括主梁应力应变测点布置、上支臂应力应变测点布置、下支臂应力应变测点布 置、面板应力应变测点布置W及吊耳应力应变测点布置。
[005。（立巧益效果
[0052] 与现有技术和产品相比，本发明有如下优点：
[0053] 本发明采用没有经过防水处理的水下=线电阻应变片，并采用四线接法，有效降 低和消除由于导线电阻、接触电阻等带来的应变测试误差。
[0054] 本发明通过预先对弧形闽口进行有限元(CFD)应力分析，找出结构的危险断面及 危险位置，根据CFD应力分析成果和测试要求，结合工程实践经验最后选定测点。利用结构 与载荷的对称性，W减少测点数目，减轻工作量。达到了 W最少的测点就能足够真实地反映 结构受力状态。
【附图说明】
[0055] 图1是本发明的闽口原型应力应变测试方法流程图。
[0056] 图2是本发明的泄洪桐弧形工作闽口上支臂及上主梁应力测点布置图。
[0057] 图3是本发明的泄洪桐弧形工作闽口下支臂及下主梁应力测点布置图。
[0058] 图4是本发明的泄洪桐弧形工作闽口口叶应力测点布置图。
[0059] 图5是本发明的泄洪桐弧形工作闽口上支臂及上主梁动应力测点布置图。
[0060] 图6是本发明的泄洪桐弧形工作闽口下支臂及下主梁动应力测点布置图。
[0061] 图7是本发明的泄洪桐弧形工作闽口口叶动应力测点布置图。
[0062] 图8是本发明的=线电阻应变片四线接法接线。
[0063] 图9是本发明的一种闽口原型应力应变测试方法原理示意图方式。
[0064] 图中，1表示S线电阻应变片；2表示数据采集模块;3表示ZigBee模块;4表示工作 电脑。
【具体实施方式】
[0065] 为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及【具体实施方式】 对本发明作进一步的详细描述。
[0066] 实施例1
[0067] 如附图1所示，本实施例提供一种闽口原型应力应变测试方法，包括W下步骤：
[0068] SI:获取水工金属结构钢闽口结构特征部位；
[0069] S2:根据结构特征部位确定水工金属结构钢闽口应力应变测点；
[0070] S3:在应变测点采用四线接法布设=线电阻应变片1;
[0071] S4:采集=线电阻应变片应力与应变之间的测试数据四个步骤：
[0072] 所述步骤Sl获取水工金属结构钢闽口结构特征部位，用于通过预先对弧形闽口进 行有限元(CFD)应力分析结合相关标准和工程实践经验，找出结构的危险断面及危险位置； 水工金属结构钢闽口结